凿孔施工工艺方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，具体为凿孔施工工艺方法。


背景技术：

2.城市轨交通建设由于受复杂环境的限制，特别在建筑物密集和交通繁忙的城市中心区，修建大断面的地下暗挖车站是不可避免的，从已建的岩石地层轨道交通暗挖车站施工方法来看，设计单位推荐的主要是双侧壁导坑法。
3.传统的双侧壁导坑法左右侧壁导坑先行，在开挖核心土上部土体时，作业面处于两侧凌空的状态，施工安全风险系数较大，安全防护成本和施工技术要求较高，且施工进度较慢。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供凿孔施工工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：凿孔施工工艺方法，其施工步骤如下：
6.步骤一：测量放样确定施工导坑位置；
7.步骤二：分别开挖导坑两侧上方的土体；
8.步骤三：依次开挖导坑一侧中部和下部土体；
9.步骤四：开挖导坑核心上部土体并安装竖向临时支撑；
10.步骤五：依次开挖导坑另一侧中部和下部土体；
11.步骤六：拆除竖向加强临时支撑并依次开挖导坑核心中部和下部土体；
12.步骤七：仰拱及二衬施工。
13.更进一步地，所述步骤二、步骤三和步骤五在开挖后需要进行初期支护、锁脚锚杆、临时支护。
14.更进一步地，所述步骤四中的安装竖向加强临时支撑的具体步骤如下：
15.s1：利用一侧上方导坑开挖台架由侧面施工上部核心土；
16.s2：施工完毕后立即安装用于加强的竖向临时支撑。
17.更进一步地，所述竖向临时支撑由标准节钢支撑，非标准接钢支撑以及可伸缩装置组成每一个部件采用螺栓进行连接。
18.更进一步地，所述竖向临时支撑等距设置有多个，竖向临时支撑成单排间距2米布置。
19.更进一步地，所述步骤一中开挖前先施做超前支护，开挖宽度控制在1/3洞宽，开挖高度控制在8m左右。
20.更进一步地，所述步骤一种两侧的开挖掌子面错开15m。
21.更进一步地，所述步骤六完成后需要进行形变检查，未出现明显形变进行所述步骤七，出现明显形变重复步骤五。
22.更进一步地，所述步骤三和步骤五中进行两侧导坑中部土体开挖后需要施作第一道临时横撑。
23.更进一步地，所述步骤三和步骤五中进行两侧导坑下部土体开挖后施作第二临时横撑，所述第二临时横撑可省略。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.(1)、该凿孔施工工艺方法，通过调整施工步序、优化核心土形式、采用可快速转换的竖向临时支撑、优化临时横撑施作时机，加大了作业空间，降低了施工难度，有效地缩短了工期。
26.(2)、该凿孔施工工艺方法，避免了传统双侧壁导坑法解除上部核心土时两侧凌空高度过大的情况，提高了核心土拆除施工的安全性。
27.(3)、该凿孔施工工艺方法，根据围岩情况及监测数据合理取消临时横撑，降低了工程成本。
附图说明
28.图1为本发明的工艺流程图示意图；
29.图2为本发明的优化方案施工顺序示意图；
30.图3为原设计方案施工顺序示意图；
31.图4为本发明的标准节结构示意图；
32.图5为本发明的非标准节结构示意图；
33.图6为本发明的伸缩装置组成部件结构示意图；
34.图7为本发明的伸缩装置剖面结构示意图；
35.图8为本发明的竖向临时支撑分布示意图。
36.图中：1a、竖向临时支撑。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
40.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
41.实施例
42.以地铁车站隧道施工为基础，其隧道的开挖面积约为433m2，暗挖段长139.4m，隧道埋深12m，以砂质泥岩为主，主要为ⅳ级围岩。水文条件以地表渗水和围岩裂隙水为主，含水量较小，局部水呈现滴水状。原设计采用传统的双侧壁导坑法施工，为降低项目安全生产风险，提高施工效率，根据实际情况对开挖工法进行合理优化，提出了施工速度更快，施工安全性相对更高的双侧壁导坑快速施工工法。工法主要对施工步序、分部尺寸、核心土形式、临时竖向支撑、临时横撑施作时机等进行优化，以达到提高施工速度及降低造价的目的。该工法在重庆轨道交通九号线一期工程五里店车站隧道施工的成功应用，不仅满足现场施工安全及进度要求，同时带来可观的经济效益和社会效益，在施工前需要进行测量放样确定施工位置，需要注意特大断面隧道双侧壁导坑法开挖最大的施工难点在于后期的核心土施工，上部核心土开挖难度大，超欠挖控制困难，支护作业材料周转空间狭小，且难以借助机械转运。将核心土由弧形墙支护调整为直墙支护形式并优化施工步序，可降低核心土上部解除时的风险，使用上导坑开挖台架由上导坑侧面进行上部核心土的施工，便于挖机、装载机等大型机械作业。
43.如图1-8所示，本发明提供一种技术方案：凿孔施工工艺方法，施工的步骤如下：
44.步骤一：左(右)侧壁导坑上部开挖及支护。左右侧导坑开挖掌子面错开15m，开挖前先施做超前支护，开挖宽度控制在1/3洞宽(约8m左右)，开挖高度控制在8m左右，开挖后立即进行初期支护、锁脚锚杆、临时支护，其中，临时支护(含临时横撑)采用i22a工字钢+网喷砼。第一道临时横撑暂不施作，循环进尺控制在一榀拱架间距。为增加后期核心土拆除后初支的稳定性，在初支及临时支护拱脚处的每榀钢架两侧可以加设4根锁脚锚杆，在初支墙脚处的每榀钢架两侧各加设2根锁脚锚杆。
45.步骤二第一工期：左侧壁导坑中部开挖及支护。左侧壁导坑上部超前导坑中部5～10m，开挖导坑中部，开挖高度控制在5m左右，开挖后立即进行初期支护、锁脚锚杆、临时支护，并施作第一道临时横撑，临时横撑施作长度滞后导坑中部20m左右，以便于导坑上(中)部机械作业。在初支墙脚处的每榀钢架两侧各加设2根锁脚锚杆，循环进尺控制在两榀拱架间距。
46.步骤二第二工期：左侧壁导坑下部开挖及支护。左侧壁导坑中部超前导坑下部5～10m，开挖导坑下部，开挖后立即进行初期支护、锁脚锚杆、临时支护，在初支墙脚处的每榀钢架两侧各加设2根锁脚锚杆。隧道岩层倾角较平缓，侧向应力小，若围岩条件好(ⅳ级围岩及更高等级围岩)，且监测数据稳定，未达到设计要求的预警值，可以适当取消第二道临时横撑的设置。若围岩情况及监测数据不允许取消横向临时支撑时，考虑导坑中部开挖时大型机械作业，第二道临时横撑在导坑下部开挖支护完成后再及时进行施作。
47.步骤三：核心土上部开安挖及竖向临时支撑(1a)的制作与安装。右侧壁导坑上部开挖完成后进行核心土上部土体开挖及竖向临时支撑(1a)施工。具体步骤如下：
48.(1)、利用右上导坑开挖台架由侧面施工上部核心土，核心土上部开挖循环进尺不大于一榀拱架间距，开挖高度2.5米，为开挖及立架喷混作业创造有利的作业条件，开挖完成后立即进行初期支护，使拱部初期支护闭合。
49.(2)、核心土上部开挖并支护后，立即施作加强的竖向临时支撑(1a)，竖向临时支撑(1a)的设置主要是为了在上部核心土解除后，对隧道拱顶提供竖向的支撑作用，竖向临时支撑(1a)采用q235钢，截面尺寸为钢支撑，隧道施工过程中由于操作空间的限制，为了方
便竖向临时支撑(1a)的安装以及重复利用，采用在加工厂提前预制，然后在现场进行组装的方式。
50.a、竖向临时支撑(1a)主要由标准节钢支撑，非标准接钢支撑以及可伸缩装置组成，每一个部件采用螺栓进行连接，两种部件组成相同仅轴向长度上有一定的区别，钢管的两头通过焊接的方式与钢板相连接，连接钢板均匀的设计螺栓孔，为后续各部件组装时螺栓连接预留；可伸缩装置主要由上下套管和大吨位千斤顶组成，上套管由两个同心套管组成，下套管的上部插入两个同心套管，用于形成上套管与下套管的上下相对滑动，套管的中心放置大吨位千斤顶用于调节整个竖向临时支撑(1a)的上下伸缩，
51.b、支撑拼装，竖向加强临时支撑各部件在加工厂制作后进行拼装，达到设计要求后运至施工现场，通过行车将各部件起吊至隧道洞口，然后将部件运至相应的位置，将各部件通过螺栓进行连接，从上至下分别为非标准节、标准节以及可伸缩装置。
52.c、支撑安装，当隧道上部核心土开挖完成后，在距离上部核心土掌子面3m左右的隧道拱顶下方设置竖向临时支撑(1a)，安装竖向临时支撑(1a)前应尽量平整安装位置的岩体以便于安装，临时竖撑成单排间距2米布置；安装完成后通过液压千斤顶的作用使竖向临时支撑(1a)与拱顶和地面紧密的接触，更好的发挥其支撑作用。
53.步骤四：右侧壁导坑中、下部开挖及支护。核心土上部开挖并安装完成竖向临时支撑(1a)后开挖右侧壁剩余中、下导坑，中、下导坑开挖错开5～10m，开挖后立即进行初期支护、锁脚锚杆、临时支护，在初支墙脚处的每榀钢架两侧个加设2根锁脚锚杆。隧道岩层倾角较平缓，侧向应力小，结合地质情况及监测数据，适当取消第二道临时横撑的设置。若围岩情况及监测数据不允许取消横向临时支撑时，考虑导坑中部开挖时大型机械作业，第二道临时横撑在导坑下部开挖支护完成后再及时进行施作。
54.步骤五：拆除竖向临时支撑(1a)并开挖中、下部核心土。待初期支护监测数据稳定后即可拆除竖向临时支撑(1a)。当竖向临时支撑(1a)位置下方的核心土中部土体要解除前，通过释放千斤顶压力的方式，使竖向加强临时支撑不再发挥作用，并拆除竖向加强临时支撑，拆除后的竖向临时支撑(1a)待下次上部核心土解除后进行重复的使用。
55.步骤六：仰拱及二衬施工。核心土中、下部拆除后及时进行仰拱施工，仰拱循环开挖进尺不超过3m，每段混凝土浇筑长度9m，拱墙衬砌距离核心土上部掌子面距离不大于40m。
56.工艺原理：根据实际情况对开挖工法进行合理优化，进行如下调整：先开挖左右导坑上侧土体，然后开挖核心土上部土体，并施作加强竖向临时支撑(1a)，然后依次开挖左导坑中部土体、右导坑中部土体、左侧导坑下部土体、右侧导坑下部土体、核心土中部土体、核心土下部土体，原工法与优化工法施工顺序如图2所示，图2和图3中的数字标号为改进后和改进前施工顺序，原双侧壁导坑法由于解除上部核心土时凌空高度过大，因此施工风险较大，为保证施工安全，必须降低施工进度，优化工法采用提前解除上部核心的的施工顺序，解除上部核心土过程中，由于左右导坑只开挖了上部分，因此解除核心土上部土体过程中，施工风险相对较低，施工效率更高；虽增设了竖向临时支撑(1a)，相应的增加了一步施工工序，但是竖向临时支撑采(1a)用工厂预制的方法，安装和拆除都很便捷，因此整体能达到提高施工效率的效果。
57.在本次施工中，核心土每段开挖长度为9m(主要考虑仰拱及二衬须跟进施工，与二
衬长度一致)，进度指标1m/天，每段开挖时间为9天，暗挖段总长139.4m，扣除过程中提前开挖的核心土联络通道，剩余总长115m，开挖段数为110
÷
9≈12(段)。采用本工法开挖时间为9
×
12＝108天。
58.若采用传统工法，由于开挖核心土时两侧壁导坑已开挖完成，核心土两侧凌空高度达到20m，无法直接开挖，需回填渣土至上台阶高度作为开挖支护作业平台，每段核心土开挖回填渣土量约为800方，回填渣土后期需挖运，按照回填工期2天/段、挖运工期3天/段计算，每段需增加工期5天，整个车站需增加工期5
×
12＝60天
59.关键技术：提前解除上部核心土技术，竖向临时支撑(1a)安置技术，支护衬砌施作技术，监控量测技术，竖向临时支撑(1a)安装与拆除技术。
60.在施工时需要注意的一下事项：
61.1.必须在开挖之前，在掌子面进行“品”字形超前地质预报，根据钻孔情况分析地质条件，及时调整施工方案，施工中对有缝隙水出露地段，应加强引排，绝不允许浸泡基底。
62.2.超前支护必须严格按照设计施工，外插角和搭接长度必须满足设计和规范要求。
63.3.钢架连接采用焊接连接，锁脚锚杆(管)采用加设、增长、尽量径向打设，尾部与钢架焊接，钢架脚板处设置混凝土基础。控制量测数据视情况通过采用放大拱脚、墙脚，增加沉降预留量等来保证净空尺寸满足设计要求。错台开挖时，钢架脚板位置，尽量采用人工处理，避免机械碰撞扰动。
64.4.施工中除加强纵向连接、及时封闭成环和增强基底承载力等措施，同时应切实做好监控量测工作，及时进行数据分析，动态调整支护参数和预留变形量。
65.5.严格施工技术交底制,对作业人员定期进行质量教育和考核,教育作业队人员严格按设计及规范要求施工,确保施工工程质量。
66.6.上台阶开挖进尺为1榀型钢的间距，下台阶开挖进尺为2榀型钢的间距。
67.7.加强监控量测，及时反馈信息，依量测数据为依据，及时调整开挖工序及进尺。
68.8.钢架、锚喷网支护要紧跟开挖进行，以利于发挥围岩的自承能力，保证施工安全。
69.9.钢架安装间距误差要求在
±
10cm内，锚杆间距误差在
±
15cm内，锚杆长度误差在
±
5cm内，钢筋网片搭接宽度不小于1个网格尺寸，误差在
±
5cm内，钢架安装垂直度误差在
±2°
内，型钢、网片、连接管之间焊接焊缝应饱满，不应有假焊漏焊现象。
70.10.掌子面与仰拱之间距离不大于20m，仰拱与衬砌之间距离不大于30m。
71.11.材料采购前对分供方进行评定，选择合格的分供方厂家购料。所购材料必须附有说明书、合格证、技术检验证等质量证件，并满足工程要求。
72.12.进入工地的主要材料严格按规定和设计要求把关，所有厂制材料须有出厂合格证和必要的检验、试验单。对进场料、设备按技术质量标准、样品进行严格检验，并事先确定重点检验料。
73.13.严格按配合比施工，控制好水灰比，控制和使用各种添加剂。
74.为保证施工安全需要注意以下事项：
75.1.每次开挖后应派专人进行检查，处理危石、悬石，并设人监护。确认安全后，其他人员方准进入作业面。施工作业期间必须有专职安全员轮流值班。
76.2.施工中应严格控制循环进尺和施工步距，安全步距根据围岩等级调整。
77.3.施工时应严格按照设计要求挖大拱脚并安装好锁脚锚杆(管)，在拱部拱脚处加大开挖尺寸，拱架拱脚处设置三角形状，增加支撑点以提高拱架抗压能力，在每榀拱架拱脚处设置2根不小于3.5m锁脚锚杆(锚管)，一根锚杆(锚管)垂直岩面打设，一根下插30～50
°
，以确保钢架下沉时可靠支撑。
78.4.施工时应做好防水和引排水工作，防止钢架脚板被水软化，引起过大下沉。
79.5.施工中发现不安全因素时，应暂停开挖，加强支护措施。
80.6.施工中应认真做好临时支护变形的观察、量测，并认真做好记录和数据处理工作，做好信息化施工。。如发现量测结果超出允许范围时应立即停止开挖，采取加强措施，确保围岩稳定和洞内施工安全。
81.7.加强洞内电力、通风、排水管线路的管理，防止漏电、漏风伤人。
82.8.认真落实施工应急预案，现场配备必要的抢险机械、物资，并应进行针对性演练，出现问题迅速采取措施，减少影响和损失。
83.9.加强机械保养维修，降低机械噪声和废气排放。
84.10.做好洞内外文明施工，保证良好的施工环境
85.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。