破碎硬岩三台阶法施工定稿(4.10).ppt

破碎硬岩三台阶法施工定稿(4.10).ppt

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并未对、的仰拱铺底距开挖面进行规定。

三台阶法,一、工程背景及概述,三台阶法,一、工程背景及概述,需要进行钻爆开挖且具备一定自稳条件的、V级围岩，如硬质岩如砂岩、白云岩等，中强风化破碎岩层等。

铁路客专或高铁隧道单洞双线断面，开挖断面在100m2以上，如断面开挖高度在12m左右、宽度均在14m左右。

大断面,破碎硬质岩,三台阶,三台阶开挖法是指隧道开挖过程中分上、中、下台阶和仰拱4部分，拱部一次较大断面开挖，中下台阶开挖面可左右错开同时开挖，然后分部同时支护，最后形成支护整体，逐步向纵深推进的作业方法。

三台阶法,一、工程背景及概述,三台阶法,一、工程背景及概述,隧道三台阶开挖时，台阶划分高度为上台阶5.5m，中台阶2.6m，下台阶及仰拱为（2.5+1.4）3.9m；,工艺流程,1,二、三台阶法施工工艺,工艺流程,1,二、三台阶法施工工艺,工艺流程,1,二、三台阶法施工工艺,工艺图片,2,二、三台阶法施工工艺,工艺图片,2,二、三台阶法施工工艺,上台阶立拱架，中下台阶开挖及出碴（挖机位于中台阶）,二、三台阶法施工工艺,工艺图片,2,二、三台阶法施工工艺,工作面碴基本出清，进台架,碴清、拱立完后准备喷砼支护,二、三台阶法施工工艺,喷浆机械手喷浆施工,工艺图片,2,二、三台阶法施工工艺,按120号文严格控制各个台阶循环进尺，三台阶法施工中、上台阶长度应控制在10米左右。

同一台阶两侧开挖必须错开至少12米。

人工钻眼时严格控制超欠挖，不超不欠。

周边眼眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm；,必须做好工序衔接。

工序安排应紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。

二、三台阶法施工工艺,工艺要点,锁脚锚管是保证初期支护安全的重要措施，在每节拱架上增设2-4根锚管，即由原设计的2根增为4-6根，同时保证锁脚锚管与钢架的焊接质量。

为保证锁脚锚管和拱架间的有效连接，可采取设置L型钢筋的形式。

二、三台阶法施工工艺,为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。

必要时加密纵向连接筋。

修改拱架至适合长度，确保其重量在100kg左右，2人可轻松抬运，避免机械倒运而降低其工作面施工功效，影响出渣作业。

二、三台阶法施工工艺,下、中台阶接腿时间短，而上台阶支护时间长，因而人员及设备的组织上应以上下台阶同时完成为佳。

二、三台阶法施工工艺,改变钢拱架及连接筋，以前的搭接焊接工艺，采用套管连接（见图）。

减少掌子面的现场焊接工作量，压缩开挖作业循环时间。

二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,工作面循环时间图表（共21.7小时）,二、三台阶法施工工艺,因为交叉作业，出渣与立拱有交叉时间不便统计，且现场出渣较为紧凑无耽误。

统计表明上台阶钻眼爆破320min，约5.33h；立拱180min，约3h；喷浆445min，约7.4h。

加上扒碴约5h.总循环时间在21小时左右,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,仰供按照“开挖初支与前方开挖区下台阶同步同里程进行，洞碴回填后，仰拱区人工配合机械清底、砼浇注12m，养护后栈桥移动12m”组织,仰供施工采用18m仰供栈桥，两端各搭接3m，可施做1组12m仰供混凝土。

人工配合挖机清底，20m自卸汽车出碴。

二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,施工仰拱初支,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,仰拱紧跟是确保初期支护安全的根本措施，仰拱及填充混凝土要及时浇筑，与掌子面间的距离不大于120号文规定。

一般距离控制在30m以内，尽早封闭成环，以利于形成完整的初期受力体系。

仰拱循环时间约为72小时（12m），每次清底碴均安排在掌子面钻眼装药时开始，待掌子面开始出碴时，仰拱栈桥已完成就位，进行人工清底及初喷砼，后钢筋绑扎及立模、浇注砼等。

仰拱和掌子面的工作时间互不干扰，仰拱施工能力大于掌子面开挖进度。

仰拱施工最为关键，最后为二衬施工。

施工理念应以仰拱施工推动工作面施工，并带动二衬施工.,必须在施工资源配置及工序安排上将仰拱做为一个独立的施工单元，并优先考虑仰拱施工，并根据仰拱施工进度制定工作面开挖及二衬施工进度。

二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,仰拱循环时间图表（共72小时）,12m长仰拱循环时间为72小时（含24小时养护时间），仰拱机械清碴均安排在掌子面钻眼后开始，确保下台阶爆破前栈桥已就位，从而不影响机械通行，达到仰拱和掌子面的工作互不干扰。

仰拱理论进度30*（24/72）*12*0.90=108能够满足掌子面开挖进度要求，必要时还可以停止仰拱施工以满足掌子面施工需要。

西成项目某隧道出口掌子面循环时间约为21.7小时，每天进度为：

24/21.7*3.0=3.3m，考虑不可控因素按10%计（因统计数据中已含误工时间，此处仅考虑特殊情况），则月进尺为：

3.3*30*0.90=89.1m，基本符合近几个月来该隧道施工进度水平。

二、三台阶法施工工艺,实际施工中，级围岩的掌子面月进度指标为80-110m/月，级围岩的月进度指标为50-80m/月。

二、三台阶法施工工艺,仰拱,实际施工中，仰拱是随掌子面的进度而定，实际指标为90m/月左右。

二、三台阶法施工工艺,工作面仰拱循环时间图表（工作面3个多循环、仰拱1个循环）,二、三台阶法施工工艺,工作面3.54个多循环、仰拱1个循环。

24/（171/24）*30*0.9=90.9（m/月）,24/（152/24）*30*0.9=102.3（m/月）,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,二、三台阶法施工工艺,不含作业队后勤人员及队长,三、三台阶施工组织及管理,三、三台阶施工组织及管理,主要采用320挖掘机开挖，挖机和50装载机联合装砟，20m3自卸汽车运砟。

硬岩破碎地层主要以爆破开挖为主，个别欠挖地段采用人工处理。

出砟车46台。

混凝土罐车运输喷砼料，采用湿喷机械手进行喷砼作业。

仰拱施工采用18m以上栈桥，开挖采用挖机开挖并装砟，弧形模板分层浇筑仰拱和填充。

边基止水带接长采用硫化焊接技术。

仅考虑对隧道内施工设备,三、三台阶施工组织及管理,三、三台阶施工组织及管理,作业队和工区签订内部承包协议，以二三项料包干、计件工资的方式进行内部核算，所有核算费用均以工资方式发放至每一个作业人员。

三、三台阶施工组织及管理,主要围绕现场施工实物数量的控制来开展，各工序及时全程紧跟，控制工班现场消耗量，在工费管理上采用内部工费承包并辅以材料节超考核的办法进行分配，承包模式主要采用计件工费承包和定员工费承包两种，通过采取工序劳务费用承包、开挖消耗材料费用包干、结构材料、空压机台班定额消耗考核、超欠挖考核、循环时间考核等节奖超罚措施，提高工人积极性，使每方开挖单价控制在合理范围内，从而有效控制项目成本。

三、三台阶施工组织及管理,隧道施工的重点在掌子面，开挖是隧道施工的“龙头”，是控制隧道施工总进度的。

因此，把掌子面作为工序管理的重点。

“一切为了掌子面”应是工区施工的灵魂，各相关部门全面服务于工作面施工。

即:

隧道施工以开挖为龙头，铺底二衬紧跟，各工序平行施工。

三、三台阶施工组织及管理,制定循环时间考核办法对开挖支护班、喷浆班的循环时间进行规定，循环时间节约奖励6元/min，超时罚款3元/min。

循环时间制定时按22小时/循环考虑，折合进度约为98m。

将二衬作业队和开挖作业队的循环奖捆绑，二衬作业队的循环奖为开挖队的80%，以促使两个作业队互相配合。

（相关资源如：

质检员、安全员、测量组、挖掘机、大车、装载机司机也均参与考核奖的分配）。

为了节约循环时间，需要想方设法压缩各个工序时间，如提前到现场等待交接班，提前做好工序前的准备工作，尽量实行平行作业等。

考核制度分配虽是针对所有人员。

根据每个工作面及每个工序的人员、设备配置情况和不同的围岩情况，定出循环时间及奖罚标准，由调度室对每个循环时间进行考核，节奖超罚。

以工作面交接进行循环时间考核。

作业人员交接工作都放在掌子面，做到“零交接、零耽搁、零误时”。

奖励标准的定位是以前几个月平均线性超挖值为基数（做得好的可控制在10cm左右），线性超挖降低后节余的材料费，按50%奖励工班，且只奖不罚。

控制好的作业人员得到的奖励可达到500800元/月，甚至能拿到1000多元。

三、三台阶施工组织及管理,每月成本分析时，用喷混凝土料实耗量与应耗量的比值考核测量人员的收方精度，进行闭合控制。

项目部每月给予班组安全生产费5000元，用于施工中出现的工伤、安全事故费用。

发生事故后，治疗费、护理费等先从安全生产费中支付；在一个季度考核期内超过安全生产费总额以外的部分，在5000元内的由班组承担，在500030000元的班组承担20%，超过3万元的班组承担10%，单次事故班组承担金额不超过10000万元。

三、三台阶施工组织及管理,每作工点安排一个技术主管，现场两个技术员12小时轮换值班，检验批由内业员填写。

三、三台阶施工组织及管理,三、三台阶施工组织及管理,三、三台阶施工组织及管理,平行作业施工过程管理的最大特点就是依靠严格的制度进行管理，按规定标准，按程序进行施工管理。

要求人人、事事、每时每刻都严格认真遵守制度，通过管理层将多项制度贯彻到底，从领导到每一位作业工人，都不得违反。

奖罚制度的实行，一是严格，二是立即兑现，三是公平公正，真正起到鼓励和教育人的作用。

真正做到靠制度管人，靠制度管事，靠制度管施工。

每月工资分配都进行张榜公布，不进行暗箱操作，让每个人都知道自已的收入，让群众进行监督，尽量做到按劳分配，多劳多得。

工区每天早上7：

00或由生产经理组织召开生产交班会，参加会的人员有工区领导、各部门、分队主要管理人员。

三、三台阶施工组织及管理,1）汇报开挖平均线性超挖数据及分析和循环时间误时情况及原因。

2）前一天作业计划进展情况及现场状态，存在的问题。

3）本日的作业计划和可能要做的工序调整，对前一天的问题进行解决。

4）汇报前一天的日成本核算情况。

做到当天的问题当天发现当天解决。

会议内容,工序衔接重叠，进行零交接，尽可能进行多工序平行作业。

隧道整体施工应平稳，节奏紧凑，组织合理，,三、三台阶施工组织及管理,配套合理的激励政策、管理及后勤人员靠前指挥与服务。

关键工序配足人员设备，缩短主要工序时间。

领工员是现场施工组织的核心。

高效运行,但采取措施后，安全步距是可以达到的。

四、三台阶施工建议,近年来，随着自上而下管控不断加强，管理规定的执行力度和惩罚措施也日趋严苛，安全步距规定日益变成施工企业不敢碰触的一道红线。

在安全步距的严格卡控下，现场施工普遍面临巨大的压力。

一方面，工期要求普遍偏紧；另一方面，在安全步距要求下施工作业空间极其有限，严重影响施工速度。

四、三台阶施工建议,仰供与下台阶的步长控制是保证施工步距的关键，步距达不到要求，往往是仰供步距超标，衬砌无法跟进。

因而要重视仰供施工的组织，必须配备足够的仰供施工专门人员（、配备专门用于仰供开挖的挖机、配备可保证12m工作长度的仰供栈桥（栈桥长度需达18m）。

爆破开挖时三台阶长度（实际是中、上台阶长度）按10m控制，仰供开挖至下台阶长度按15-21m控制（达到21m时必须进行仰供开挖），14m宽开挖断面出碴是没有问题的。

四、三台阶施工建议,组织者要从思想上意识到步距是进度和安全的保证；是可以达到的，要下决心去执行步距要求。

如果认为因步距坍塌是偶然事件，那就做不到所要求的安全步距。

管理者应对存在步距超标的工点坚决执行“停工（暂停掌子面开挖）整改”的调度指令并通报批评，促使工区重视施工步距。

四、三台阶施工建议,仰拱到下台阶开挖面距离过短，出渣车辆只能在仰拱与二衬间或二衬后调头等待，造成出渣间歇时间长，每车等待约6-8分钟。

下台阶有效长度仅20m，其中渣堆约7-9m，爆破时渣堆稍远，就无法用装载机出渣，须先用挖机出渣4-6车，等有空间时再用装载机出渣。

由于仰拱施工和开挖面施工时常相互干扰，为保证开挖面的进度，仰拱须经常停止施工给开挖面让道（在安全步距小时，干扰更为明显），但仰拱的总体进度又必须保证和开挖面同步，这就需要仰拱的施工能力要远大于开挖面，也造成了工效的降低。

（1）地质因素：

硬质IV、V级围岩，直立性较好且无水，围岩稳定性较好，可形成带仰拱一次开挖的工法。

（2）管理因素：

工序安排合理、衔接紧密。

工人操作技能熟练、配合默契，工作积极性较高。

后勤保障有力。

（3）切实把劳务队当作自己的职工进行管理，从协议签订、执行、修改以及工资发放、福利待遇等。

四、三台阶施工建议,安全有序、快速合规,四、三台阶施工建议,中国中铁隧道集团公司,谢谢！