1.前言
1.1工艺工法概况
三台阶七步开挖法是指在隧道开挖过程中,分三个台阶七个步骤,以前后七步相互错开同时开挖,然后分部同时支护,形成支护整体,缩短作业循环时间,逐步向纵深推进的作业方法,形成开挖及施作初期支护,混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。
1.2工艺原理
大断面黄土隧道施工按照“新奥法”原理,遵循“早预报、管超前、非爆破、短开挖、少扰动、严治水、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则稳步前进。三台阶七步开挖法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式,分上、中、下三个台阶七个开挖面,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。开挖后应立即进行初期支护,保证在最短时间封闭围岩,及时完成仰拱,封闭成环,根据量测数据确定最佳二衬施工时间,尽早完成二衬施工。
2.工艺工法特点
a.根据黄土隧道的断面尺寸、埋深和黄土的含水量等特性,并结合目前国内施工机械设备实际情况,经过不同步长工况下监控量测数据对比分析,形成了大断面黄土隧道三台阶七步开挖工法的各个步距要求。
b.初期支护由钢拱架、钢筋网片、锚杆、锁脚锚管、超前小导管、喷射混凝土等组成。
c.大断面黄土隧道采用新奥法施工,合理安排工序衔接,可加快施工进度,缩短工期。
d.在地质条件发生变化时,便于灵活、及时地转换施工工序,调整施工方法。
e.适应不同跨度和多种断面形式,初期支护工序操作便捷。
f.在台阶法开挖的基础上,预留核心土,左右错开开挖,利于开挖工作面稳定。
g.采用监测信息化技术指导施工,使施工及成本始终处于受控状态。
3 适用范围
本工艺工法适用于在黄土地区修建的大断面铁路、公路隧道、地铁隧道施工,对黄土地区修建的其他地下工程亦有借鉴意义。
4施工方法
a.隧道开挖。开挖时,采用人工配合挖掘机械的方式掘进,共分为上、中、下三台阶,上台阶长3~5m,中台阶长5~8m,下台阶长8~10m;每循环掘进上部0.8m安装型钢1榀,中部0.8m安装型钢1榀,下部1.6m安装型钢2榀;中部左右两侧掘进应错开2榀型钢,下部掘进应错开3榀型钢;掘进后应及时喷混凝土。仰拱到掌子面距离不大于30m,二衬到仰拱的距离不大于30m。
b.初期支护。隧道初期支护采用喷锚支护。格栅钢架每0.8m一榀,钢架间挂钢筋网片,且环向设置φ25连接钢(间距为1.0m),每榀格栅钢架底脚处布设2根φ42锁脚锚管(长度不小于3.5m)固定钢拱架,采用C25混凝土进行喷护。