砂质黄土隧道开挖施工方案2

一、隧道概况

神华新准铁路巴准线施工九标由中铁九局集团有限公司承建,标段内保佬兔沟隧道、后碾房梁隧道在施工过程中,掌子面拱部地质均为含砂量较高的砂质黄土，含水量低，呈松散结构，自稳能力差,开挖时拱部易塌方。经过多次变更调整支护参数,但拱部超挖量仍较大，且时常出现塌方情况；根据海子塔隧道出口处土方开挖及设计地勘情况分析，海子塔隧道也可能出现类似情况。其中保佬兔沟隧道初期支护变形较大，部分初期支护出现开裂。2012年1月9日，中铁九局集团隧道公司聘请的李春旺隧道专家和局内多位专家研讨，结合现场实际情况，形成如下方案. 二、三台阶预留核心土（双侧导洞)法施工工艺

为了控制开挖过程中的拱顶坍塌及增大钢支撑受力，预防初期支护沉降,类似地质情况隧道的开挖采用三台阶方法，将中台阶两侧按照双导洞先进行开挖(导洞尺寸为5m高×3m宽)，且分别施作初期支护及临时竖向支撑、临时仰拱,初期支护和临时支撑钢架采用工22型钢挂单层φ8钢筋网片，钢架间距为50cm，喷射混凝土厚度调整至30cm.由于在双侧导洞开挖及初期支护过程中作业面狭窄，故在拱脚处预留直径6cmPVC管，在下台阶开挖前将锁脚锚管打入。

其中,将双侧导洞两侧永久初支段落进行扩洞,使喷射混凝土厚度达到50cm（如图所示），双侧导洞开挖后均采用临时仰拱及临时竖向支撑与永久初期支护的型钢钢架构成闭合体系，以确保其稳定性，减小初期支护沉降及变形。

具体施工工序如下：

1、第一部分开挖工序（中台阶左、右导洞的上台阶施工）

（1）人工开挖及整修左、右侧导洞1部；

（2）喷射5cm厚混凝土封闭掌子面,初喷4cm混凝土封闭围岩面（其中永久性初支部位喷射20cm厚混凝土）;

(3）安装Ⅲ、Ⅷ部工字钢，架立钢架，安装临时仰拱及临时支撑； （4)安装φ8㎜钢筋网片及钢架纵向连接筋;

(5)喷射混凝土至设计厚度（在锁脚位置预留6cmPVC管两根，待下台阶开挖前打设锁脚锚管);

2、第二部分开挖工序(中台阶左、右导洞的下台阶施工）

(1)在滞后1部2m初期支护后，人工开挖及整修左、右导洞2部；

（2）喷射5cm厚混凝土封闭掌子面,初喷4cm混凝土封闭围岩面（其中永久性初支部位喷射20cm厚混凝土）；

（3)安装Ⅳ、Ⅶ部工字钢,即架立钢架，安装临时仰拱及临时支撑； （4）安装φ8㎜钢筋网片及钢架纵向连接筋；

（5)喷射混凝土至设计厚度(在锁脚位置预留6cmPVC管两根，待下台阶开挖前施作锁脚锚管）；

ⅠⅡ346'17\"Ⅱ喷射混凝土236.5Ⅷ150057°临时钢架Ⅲ1r=320.4426°31'28\"263.5ⅦA224.5R=57Ⅳ300临时仰拱Ⅴ5Ⅴ6Ⅵ砂质黄土隧道开挖方法示意图(单位：厘米）

Ⅰ二衬3ⅠⅠⅢ4Ⅶ5Ⅴ栈桥仰拱及填充Ⅴ20～30m63～5mⅥ15～20m2～3m2～3m工艺流程示意图开挖循环时间 时间（小时） 工作项目1部开挖1部初期支护1部喷射混凝土2部开挖2部初期支护2部喷射混凝土3部开挖3部初期支护3部喷射混凝土4部开挖5部左侧开挖5部左侧初期支护5部左侧喷射混凝土5部右侧开挖5部右侧初期支护5部右侧喷射混凝土

123456789101112131415161718192021222324 3、第三部分开挖工序（上台阶）

（1）在滞后2部2m初期支护后，人工开挖及整修3部; (2)喷射5cm厚混凝土封闭掌子面；

（3）施作Ⅰ、Ⅱ部初期支护,即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，安装双层φ8㎜钢筋网片及钢架纵向连接筋；

（4）安装上台阶锁脚锚管(规格为φ42＊3。5㎜，每根长4米)； （5）喷射混凝土至设计厚度； 4、第四部分开挖工序(中台阶）

(1）在滞后3部初期支护2～3m,机械开挖4部。 5、第五部分开挖工序（下台阶）

（1）在滞后4部开挖2～3m后，拆除左右导洞临时支撑及临时仰拱； （2）打设双侧导洞上、下台阶锁脚锚管；

（3）机械开挖及人工整修5部，在机械开挖距离拱脚500mm～600mm时采用人工开挖；

(4）施作Ⅴ部初期支护,即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，安装φ8㎜钢筋网片及钢架纵向连接筋；

（5）Ⅴ部开挖及初期支护左右错开2~3m; 6、第六部分开挖工序（捡底）

(1）在滞后下台阶15～20m进行仰拱开挖,施工Ⅵ部初期支护，喷混凝土至设计厚度；

（2）仰拱混凝土填充（仰拱与隧底填充必须分开施作，且注意施工缝必须错开）； （3）根据监控量测结果分析,待初期支护收敛稳定后，利用衬砌模板台车一次性浇筑二次衬砌混凝土; 三、其他注意事项

1、隧道施工应坚持“少扰动、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。 2、各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。

3、上台阶及中台阶导洞开挖进尺为1榀钢架距离（0.5m）。 4、仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。

5、施工过程中应通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况,及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。

6、下台阶左、右侧开挖进尺为2榀钢架距离，左、右侧台阶错开2～3m. 四、人员、机械配备

拟用本开挖方法的施工人员

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 工种 管理人员 测量员 电工 开挖及支护 喷射 仰拱及填充 衬砌 附属水沟 人数 2 2 1 20 12 6 25 10 备注 分两组一组12人一组8人 分两组，每组6人 一组 两组 拟用本开挖方法的机械设备

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

设备名称 挖掘机 装载机 自卸汽车 地泵 气腿式风钻 衬砌台车 防水板作业台车 仰拱栈桥 型号 数量 1 2 2 1 6 1 1 1 备注 五、本方案的优缺点

1、优点：该方法大大提高了上台阶拱脚的承载力，故在拱部初支形成后，不会出现较大的沉降值，确保隧道整体安全。

2、缺点：该方法采用导洞施工，导洞空间较小，且施工工序较多，需要的施工人员数量较多，且速度较慢。

中铁九局集团神华新准铁路巴准线

施工九标项目经理部

2012。01。09。