隧道进口开挖试验方案一、编制依据1、铁路隧道工程施工技术指南TZ 204-2008；2、铁路隧道监控量测技术规程（TB10121-2007）；3、铁路隧道工程施工质量验收标准TB10417-2003；4、铁路工程基本作业施工安全技术规程TB10301-2009；5、新建赤峰至京沈高铁喀左站铁路站前工程施工总价承包招标文件、澄清、补疑、设计说明、指导性施工组织设计及图纸等；二、编制原则1、遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的原则。严格按照铁路施工安全操作规程，确保施工安全。2、遵循科学、经济、合理的原则。合理安排施工顺序，组织均衡、连续生产。3、遵循引进、创新、发展的原则。积极采用、鼓励研发旨在提高工程技术和施工装备水平、保证施工安全和工程质量、加快施工进度、降低工程成本的新技术、新材料、新工艺、新设备。4、遵循贯标机制的原则。确保质量、环境与职业健康安全综合管理体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。5、遵循节约资源和可持续发展的原则。依法用地、合理规划、科学设计，少占耕地，保护农田。三、工程概况建平隧道位于辽宁省建平县青峰山乡境内，距建平县城区约为10km。隧道进口里程为DK030+060,出口里程为DK41+400。全长11.34公里。隧道最大埋深230m。隧道DK31+968.42-DK33+047.88段位于半径R=5000m的右偏曲线上，DK39+327.67-DK41+203.66段位于半径R=4000m的右偏曲线上，其余段落位于直线上。隧道进口至DK30+120段纵坡为平坡，其余段落纵坡为14.5的上坡。四、拟采用的开挖施工方案设计洞口进洞采用三台阶临时仰拱法开挖，根据本隧道的特点，参照以往类似工程的施工经验，结合我部现有的人员、设备及施工水平等情况，在保证施工安全、进度及工程质量的前提下，我方将DK030+060DK030+160段作为开挖试验段，积累经验，便于后续施工。1、开挖试验段开挖方法根据建平隧道的特点和地质情况，结合施工单位现有的人员、设备及施工水平等情况，在保证施工安全、进度及工程质量的前提下，经局指研究讨论，决定在建平隧道进口DK030+060DK030+160段100米按设计方法进行开挖工法试验，施工过程中及时收集相关技术参数和沉降收敛数据，同时积累施工经验，以便及时调整施工工法并有效指导后续施工。2、开挖试验段临时支护上部采用弧形导坑方式环向开挖，开挖高度3.5m，预留核心土，施做拱部初期支护；初期支护完成后，即在核心土后，隧道中线处安设I22b工字钢竖撑，I22b竖撑顶部焊接钢板，支撑于初支喷射砼面上，通过连接钢板扩大与初支混凝土的受力面，I22b工字钢下设连接钢板，采用螺栓与中、下部竖撑进行接长，竖撑纵向间距1m（按照最不利荷载考虑同时根据现场具体作业的操作方便程度，可将两根竖撑进行合并为1根竖撑使用，以增大竖撑间距方便现场施工），根据实际情况，必要时可在开挖后架设临时水平横撑。竖撑纵向连接采用22钢筋连接，间距1m；中、下部分别左右错开开挖，并预留核心土，施做墙部初期支护，接长I22b竖撑；隧底开挖后及时施做隧底初期支护，接长I22b竖撑至仰拱底，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。竖撑底部采用长2米、宽0.5米、厚15mm的钢板进行铺垫（竖撑底部围岩较差基底承载力较小时钢板的长度、宽度可根据现场围岩实际情况以及可操作性进行灵活调整），钢板采用压七留三的方法进行布置，在开挖下导后钢板可自行脱落以便循环利用，目的是提高竖撑底部承载力，减小沉降，防止大的沉降出现。竖撑采用分段从拱顶一直接入仰拱底，竖撑底脚均采用钢板进行铺垫。2、开挖试验方案施工工序图DK77+415DK77+440段试验开挖横断面A节点竖撑、横撑连接大样图B节点初支钢架与横撑连接大样图3、开挖试验段施工步骤第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为35米，宽度为隧道开挖宽度的1/31/2。开挖循环进尺0.5m，开挖后立即初喷4cm砼。上台阶开挖开挖高度3.5m，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30搭设锁脚锚管，拱脚锚管和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。初期支护完成后，即在核心土后，隧道中线处安设I22b工字钢竖撑，I22b竖撑顶部焊接24cm24cm钢板，扩大与初支混凝土的受力面，I22b工字钢下设连接钢板并支承于支垫钢板上（连接钢板采用螺栓与中、下部竖撑进行接长），竖撑纵向间距1m（按照最不利荷载考虑同时根据现场具体作业的操作方便程度，可将两根竖撑进行合并为1根竖撑使用，以增大竖撑间距方便现场施工），根据实际情况，必要时可在开挖后架设临时水平横撑。竖撑纵向连接采用22钢筋连接，间距1m；第2、3步，左、右侧中台阶开挖：开挖循环进尺1m，开挖高度3m左右，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷4cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设锁脚锚管，锁脚锚管和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第4、5步，左、右侧下台阶开挖：开挖循环进尺1m，开挖高度3m左右，左、右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷4cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30搭设锁脚锚管，锁脚锚管和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第6步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。开挖核心土后及时接长I22b竖撑，必要时安装I18横撑，接长竖撑、横撑均采用连接钢板螺栓连接。竖撑下支垫0.5m宽，1.5mm厚钢板，扩大受力面积，减小沉降。第7步，隧道开挖，每循环开挖长度为3m，开挖后及时施做仰拱初期支护，及时闭合成环，同时将临时竖撑接至仰拱底，喷射初支砼，并及时施作仰拱及仰拱填充，仰拱及仰拱填充分开浇筑。第8步，根据监控量测结果，拆除临时竖撑支护，确定二次衬砌施作时机，利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌。4、开挖试验段施工说明在开挖过程中，取消中隔壁墙的临时锚杆、网片、喷射砼等支护，全部以型钢支撑替代，根据检算结果合理确定竖撑的间距，同时根据实际情况加设斜撑及横撑，保证施工安全。同时可根据呈贡隧道现场测试方案，还可进行竖撑钢架内力量测及竖撑与围岩间接触压力测试等，根据测试结果可进一步进行优化调整，保证施工安全。开挖试验段的特点：一是采用三台阶七步法加横、竖撑，竖撑钢架底脚采用钢板支垫，支垫钢板采用压七留三的方法，可保证基底受力均匀稳固同时应力可以进行传递，使基础受力形成整体受力，从而抑制围岩变形。二是考虑围岩有一定的自稳能力，竖撑可以确定合理的施工间距，这样有利用现场机械人员施工，可提高施工进度。三、横撑待隧道开挖后有一定空间后根据现场需要安装，以免机械施工时产生扰动。四是竖撑、支垫钢板等构件可根据实际情况在保证安全的前提下可进行灵活调整，方便施工、操作灵活、便捷。同时可根据隧道围岩变形情况及时加设斜撑及横撑，如隧道地表地形急速转入上坡或下坡时、或隧道偏压时都可及时利用加设斜撑及横撑的方式及时予以调整，方便施工且安全有保证。（如下图所示）五、检算资料1、浅埋情况下强膨胀土围岩的松弛荷载式中h1隧道顶部到地表的距离（m），取隧道最大埋深28m； B隧道宽度（m），取隧道设计开挖宽度15.2m； 侧压力系数；滑动破裂面的倾角； 为土壤似摩擦角； 0土壤内摩擦角，根据设计施工图提供数据取07.9；C土壤粘聚力，根据设计施工图提供数据取C27.7KPa；N确定土壤抗剪强度时的压应力，根据设计施工图提供数据取N160KPa；隧道顶部土柱两侧的摩擦角，根据土木工程师手册浅埋隧道上部土柱两侧摩擦角取0.5；围岩体积质量，呈贡隧道土工试验资料可知r=17.9KN/m3 。具体计算结果如下： =17.322 考虑膨胀性围岩膨胀对初支的作用，按1.5倍的土体自重考虑，q=606.915KN/m2。1、竖撑I22b工字钢验算 竖撑计算模型竖撑选用I22b型钢，计算模型为两端铰支。单根立杆竖向荷载：每根竖撑受力为：F =606.915KN竖撑强度及稳定验算A、单根竖撑强度计算F/A606.915103/46.410-4130.801MPa215MPa130.801MPa215MPaKAfF215/130.8011.644 K1.644k1.3，满足要求。式中：安全系数；竖撑设计抗压强度；工字钢有效截面积。B、竖撑稳定性验算=1200/15.78=76.05 ，查规范得稳定系数为 =0.74=F/A =606.915*103/464010-6=130.801 MPa=215MPa=0.74215=159.1=130.801MPa =159.1MPa，满足要求。2、地基承载力验算 考虑横撑对荷载的分担，竖撑对基底支垫钢板受力按F=303.458KN计算，单根竖撑承担的支架体系自重最大为5.333KN，竖撑与支垫钢板接触面积为24cm24cm。竖撑对钢板表面的压强为：P=（303.458+5.333）/（0.24*0.24）=5.361MpaQ235钢板的屈服强度是215Mpa，钢板强度满足要求。支垫钢板采用0.5m宽，长2m，厚15mm钢板，竖撑通过钢板对地基表面的压强为：P=（303.458+5.333）/（0.5*2）=309Kpa下垫钢板下为需经过夯实后地基承载力达到309Kpa，方可铺垫钢板。六、主要施工机械及人员配置DK030+060DK030+160段开挖试验施工按专业化组织流水作业，配置与隧道开挖支护相符合的机械配和施工，实现各机械化作业线的有机配合，用机械化程度的提高来实现隧道施工的稳产、高产。主要施工机械设备配置表序号机械、设备名称机械、设备型号设备数量1风镐G2022风动钻机YT-2853挖掘机PC20014空压机XP825E55混凝土搅拌站JS12016装载机WA47017自卸汽车2631k/6468混凝土湿喷机TK50029混凝土运输车HNJ5223GB310发电机STC-751 11通风机37*21 12仰拱栈桥12m2 13全站仪拓普康3002LN1 14二衬台车12m1主要管理人员及施工人员配置表职 务数 量(个)备 注生产副经理1负责施工协调、管理技术负责人1技术指导技术员2现场施工技术控制质检工程师1质量控制测量工程师3负责控制测量机械工程师2机械设备检修安全员1负责施工现场安全试验员2负责现场试验工作出渣班6负责出碴开挖支护班30负责开挖、支护、喷砼等综合班6负责电修及文明施工二衬班24负责二衬及仰拱等合计79