雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝工法

1、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝工法1 前言1.1 工藝工法概況雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工廣泛應(yīng)用于大跨度隧道、地鐵、海底隧道、水底隧道和沉降要求特別嚴(yán)格的地下工程。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，然后再分部開挖中部剩余土體的隧道開挖施工方法。一般將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上部核心土、下臺階。分部及時(shí)支護(hù)，形成支護(hù)整體，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，逐步向縱深推進(jìn)的作業(yè)方法，形成開挖及施作初期支護(hù)，混凝土仰拱緊跟下臺階及時(shí)施作構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系。1.2 工藝原理雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是采用先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，在開挖導(dǎo)坑時(shí)盡量減少對圍巖的擾動；并及時(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，必要時(shí)施作邊

2、墻襯砌，控制圍巖變形；進(jìn)行信息化施工管理，隨時(shí)掌握施工過程的動態(tài)變化，然后再根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，合理安排、調(diào)整施工工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)，確保施工安全。2 工藝工法特點(diǎn)2.1以巖體力學(xué)為基礎(chǔ)，新奧法、信息化指導(dǎo)施工，采用監(jiān)測信息化技術(shù)指導(dǎo)施工，使施工及成本始終處于受控狀態(tài)。充分發(fā)揮圍巖自承能力及支護(hù)能力，確保圍巖穩(wěn)定。格柵支撐（鋼架支撐）與掛網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合的柔性支護(hù)，能很好的適應(yīng)圍巖的變化，而且支護(hù)剛度隨噴射混凝土強(qiáng)度的增長而增加，使支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖形成了一個(gè)整體，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。2.2 能有效的控制圍巖變形和地表下沉量。由于采取分部開挖、分部支護(hù)封閉，支護(hù)體系能及時(shí)、充分發(fā)揮作用，減

3、少對圍巖的擾動，使圍巖的變形和地表下沉得到控制。2.3 作業(yè)安全可靠。本工法開挖斷面小，減少了圍巖的暴露范圍，初期支護(hù)及時(shí)施工，及時(shí)封閉成環(huán)，大大減少了垮塌的幾率，提高了施工安全。2.5 超前開挖的雙側(cè)壁導(dǎo)坑，還可以起到預(yù)報(bào)地質(zhì)的作用。3 適用范圍本工藝工法適用于-級軟弱圍巖，主要用于大跨、淺埋、不良地質(zhì)隧道工程。4 主要引用標(biāo)準(zhǔn)高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)【2010】241號）；鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（TZ204）；鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10417）；鐵路工程測量規(guī)范（TB10101）；公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60）；公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1

4、）。5 施工方法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工前必須先做超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，初步判斷前方圍巖后，一般將開挖斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上部核心土、下臺階。首先開挖隧道的左右導(dǎo)坑，導(dǎo)坑尺寸側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機(jī)械設(shè)備和施工條件而定。在開挖導(dǎo)坑時(shí)，盡量減少對圍巖的擾動，并及時(shí)施作導(dǎo)坑四周的初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，必要時(shí)施作邊墻襯砌，在開挖拱部時(shí)先做超前支護(hù)，待拱部超前下部35m后施工下部及仰拱開挖及初期支護(hù)，在澆筑仰拱及填充混凝土之前拆除中隔壁臨時(shí)支護(hù)。建立一整套圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng)，進(jìn)行信息化施工管理，隨時(shí)掌握施工過程中的動態(tài)變化，合理安排，及時(shí)調(diào)整施工工藝和支護(hù)參數(shù)，確保施工安全。

5、6 工藝流程及操作要點(diǎn)6.1 施工工藝流程雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖橫斷面示意圖1，施工工藝流程圖見圖2。圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖橫斷面示意圖圖2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝流程圖6.2 操作要點(diǎn)6.2.1 施工準(zhǔn)備1風(fēng)、水管、電線敷設(shè)、施工便道、施工場地布置，機(jī)械設(shè)備、人員配置、材料準(zhǔn)備、修建防排水設(shè)施。2根據(jù)設(shè)計(jì)資料詳細(xì)分析了解工程地質(zhì)、當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)情況，制定合理的施工方案和施工措施，制定施工監(jiān)控量測方案及沉降觀測計(jì)劃。6.2.2 施工步驟1前地質(zhì)預(yù)報(bào)及導(dǎo)坑超前支護(hù)采用地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆孔和地質(zhì)素描對前端圍巖情況進(jìn)行初判，以指導(dǎo)開挖。超前鉆孔一般采用3個(gè)孔品字型布置，外插角控制在57，使前方鉆孔位于開挖輪廓線

6、以外3m。在開挖導(dǎo)坑之前，必須先施工導(dǎo)坑超前支護(hù)，超前支護(hù)一般采用423.5mm無縫小導(dǎo)管，小導(dǎo)管外插角控制在510，并注1：1水泥漿。2壁導(dǎo)坑開挖側(cè)壁導(dǎo)坑采用微臺階法開挖，上半斷面超前2.53.0m，配備小型挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)輸。1) 先行側(cè)壁導(dǎo)坑開挖上臺階開挖作業(yè)高度為一般控制1.52.0m，使用34臺氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼，弱爆破，或人工配合機(jī)械開挖，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m內(nèi)或按照設(shè)計(jì)鋼架的間距確定。下臺階開挖一次到仰拱，也使用34臺氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼，弱爆破，或人工配合機(jī)械開挖，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m內(nèi)或按照設(shè)計(jì)鋼架的間距確定。初支及時(shí)成環(huán)。2) 后行側(cè)壁導(dǎo)坑開挖為了避免應(yīng)力疊加，先行

7、導(dǎo)坑超前22.5倍的中部厚度，一般控制在1020m內(nèi)。當(dāng)先行導(dǎo)坑超前距離滿足時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)坑可同時(shí)開挖。后行導(dǎo)坑開挖、支護(hù)方式與先行導(dǎo)坑相同。3中央部分開挖在不影響兩側(cè)壁導(dǎo)坑開挖時(shí)可進(jìn)行中央部分開挖，中央開挖也采用微臺階法，配備小型挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)輸。1) 上臺階開挖在開挖3拱部部位之前，必須先施工拱部超前支護(hù)，超前支護(hù)一般采用423.5mm無縫小導(dǎo)管，小導(dǎo)管外插角控制在510，并注1：1水泥漿。上部臺階高一般控制在2.53m，預(yù)留核心土，根據(jù)地質(zhì)情況采用35臺氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼，弱爆破，或人工配合機(jī)械開挖，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m內(nèi)或按照設(shè)計(jì)鋼架的間距確定。開挖后及時(shí)初噴混凝土，安裝鋼筋網(wǎng)片

8、，然后安裝鋼支撐，鋼支撐相互采用縱向鋼筋焊接，鋼架腳趾處設(shè)置鎖腳錨桿或者錨管，鋼支撐腳板必須與兩側(cè)導(dǎo)坑鋼架連接牢固。復(fù)噴噴混凝土，及時(shí)封閉成環(huán)。2) 下臺階開挖下臺階開挖一次到仰拱，根據(jù)地質(zhì)情況也使用46臺氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼，弱爆破，或人工配合機(jī)械開挖，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0m內(nèi)或按照設(shè)計(jì)鋼架的間距確定。開挖后及時(shí)初噴掌子面混凝土，安裝仰拱鋼支撐，然后安裝鋼筋網(wǎng)片，鋼支撐相互采用縱向鋼筋焊接，鋼架腳趾處設(shè)置鎖腳錨桿或者錨管，鋼支撐腳板必須與兩側(cè)導(dǎo)坑鋼架連接牢固。復(fù)噴混凝土，及時(shí)封閉成環(huán)。3）監(jiān)控量測及時(shí)收集及整理分析拱頂和邊墻圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，量測數(shù)據(jù)在允許范圍內(nèi)后進(jìn)行下道工序施工。4壁墻拆除根

9、據(jù)施工進(jìn)度及施工需要，為確保二次襯砌能夠及時(shí)跟進(jìn)，行車隧道初期支護(hù)的臨時(shí)支撐需要拆除，但是，為了施工和隧道結(jié)構(gòu)安全，臨時(shí)支撐必須滿足以下幾個(gè)條件方能進(jìn)行拆除作業(yè)。1) 拆除條件 支護(hù)拆除前必須保證拆除段的臨時(shí)支護(hù)已經(jīng)封閉完成，且結(jié)構(gòu)符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。 拆除的判定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：支護(hù)拆除前該拆除段沉降和收斂量測結(jié)果都滿足穩(wěn)定條件，沉降收斂達(dá)到穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為收斂不超過0.2mm/d。拱頂下沉量控制在7d時(shí)間的增量2mm；凈空位移量控制在7d間的增量4mm。 拆除臨時(shí)支護(hù)作業(yè)點(diǎn)離最近的中部開挖掌子面距離不得小于50m，臨時(shí)支護(hù)拆除后及時(shí)進(jìn)行二次襯砌支護(hù)。2) 拆除順序在拆除中隔壁臨時(shí)支護(hù)后必須及時(shí)施作

10、仰拱。拆除時(shí)采用破碎錘破除噴射混凝土，用氧炔焰割除連接，局部采用風(fēng)鎬破碎。臨時(shí)支護(hù)拆除時(shí)一次性拆除長度以不大于5m為宜。拆除順序?yàn)椋浩瞥刃袑?dǎo)坑壁墻混凝土割除先行導(dǎo)坑壁墻工字鋼破除后行壁墻混凝土割除后行導(dǎo)坑壁墻工字鋼。5仰拱，施工仰拱初支。每循環(huán)開挖23m，一次安裝46榀型鋼，仰拱鋼支撐和墻下部鋼支撐通過焊接牢固，仰拱施工期間采用棧橋保持通行。6.2.3 監(jiān)控量測主要施工監(jiān)測項(xiàng)目見表1。表1 監(jiān)控量測項(xiàng)目表序號量測項(xiàng)目量測方法和儀器測點(diǎn)布置測量頻率測量精度2水平收斂量測收斂計(jì)、反射膜片配合全站儀每1030m一個(gè)斷面，上下2條基線4個(gè)點(diǎn)5mm（01B）2次/d；15（12B）1次/d；0.51

11、（12B）1次/23d；0.20.5 （25B）1次/3d；0.2 （5B）1次/7d。0.1mm3拱頂下沉水準(zhǔn)測量的方法，水準(zhǔn)儀、鋼尺等每1030m一個(gè)斷面，1個(gè)點(diǎn)1mm注：B隧道開挖寬度，變形速速7 勞動力組織由于采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工的隧道，一般地質(zhì)條件很差，施工進(jìn)尺短，而且采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工，將開挖斷面分割成3部分，大型機(jī)械基本用不上，因此人員配置很關(guān)鍵。人員安排多則浪費(fèi)，安排少則不能正常工作。通過實(shí)踐，總結(jié)出一個(gè)工作面比較理想的人員配置，某單個(gè)工作面勞動力配置見表2（供參考）。表2 單工作面作業(yè)勞動組織表（2班）序號工作項(xiàng)目作業(yè)內(nèi)容人數(shù)1開挖鉆孔或風(fēng)鎬手14挖掘機(jī)司機(jī)2自卸車司機(jī)62初期

12、支護(hù)型鋼加工4鋼筋網(wǎng)片加工2鋼架安裝8噴射混凝土12混凝土攪拌運(yùn)輸罐車司機(jī)43混凝土生產(chǎn)混凝土攪拌機(jī)司機(jī)2裝載機(jī)司機(jī)2機(jī)械修理工14測量技術(shù)員2測工45其它現(xiàn)場管理人員6施工配合人員（電工、修理工、空壓機(jī)司機(jī)158 主要機(jī)具設(shè)備雙側(cè)壁導(dǎo)坑法將開挖施工作業(yè)面分成3部分，機(jī)械配套的合理與否，對施工影響較大。配套機(jī)械多，造成機(jī)械浪費(fèi)，否則將功效低。因此施工時(shí)合理安排機(jī)械不但可以加快施工進(jìn)度同時(shí)還可以節(jié)約施工成本。根據(jù)機(jī)械工作能力和實(shí)際工作量，單個(gè)工作面主要機(jī)械配備如表3，供參考。表3 單個(gè)開挖面機(jī)械設(shè)備配備表序號作業(yè)機(jī)具設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1施工通風(fēng)軸流式通風(fēng)機(jī)SDF（c）-NO110臺1通

13、風(fēng)2施工照明低壓變壓器24v,10kw臺4掌子面及二襯施工平臺3施工用電發(fā)電機(jī)250kw臺1備用變壓器500kw臺1施工及生活用電4開挖挖掘機(jī)PC-300-6臺1開挖挖掘機(jī)PC50-7MR臺1開挖東風(fēng)（斯太爾）自卸車15t輛3出碴空壓機(jī)4L-20/8臺3高壓供風(fēng)空壓機(jī)L2-10/8臺1高壓供風(fēng)氣腿式鑿巖機(jī)YT-28臺12礦用電鉆50臺5掘進(jìn)打錨管、錨桿5初期支護(hù)工字鋼彎曲機(jī)GW1-200臺1型鋼加工鋼筋彎曲機(jī)GW臺1鋼筋加工鋼筋切斷調(diào)直機(jī)GQ臺1鋼筋加工等離子切割機(jī)GW臺1鋼板切割交流電焊機(jī)BX1-500臺6鋼架、網(wǎng)片加工及安裝臺式鉆床24025臺1鋼板加工壓漿機(jī)臺1錨桿注漿混凝土濕噴機(jī)TK-

14、500臺3噴漿6量測及測量儀器全站儀萊卡402臺1方向控制水準(zhǔn)儀萊卡N2臺1標(biāo)高控制塔尺5m個(gè)2標(biāo)高控制精密水準(zhǔn)儀萊卡N2臺1沉降觀測因瓦尺個(gè)2收斂儀JSS30A個(gè)2量測錨桿拉拔儀BL150B個(gè)1錨桿拉拔應(yīng)力測試儀套1應(yīng)力測試9 質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題9.1.1采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的隧道，一般情況下，地質(zhì)條件特別差富水等地段容易發(fā)生坍塌掉塊，變形大。9.1.2格柵（鋼支撐）安裝，連接質(zhì)量不牢靠、鎖腳質(zhì)量差、設(shè)計(jì)凈空尺寸不能保證。分部施工,增加了對支護(hù)的擾動頻率，鋼支撐易產(chǎn)生下沉。9.1.3開挖步距過大，閉環(huán)時(shí)間過長，鋼架發(fā)生變形。9.1.4臨時(shí)壁墻拆除不當(dāng)，初期支護(hù)可能發(fā)生變形，甚至發(fā)

15、生回頭塌。9.2保證措施9.2.1必須在開挖之前，在掌子面進(jìn)行“品”字形超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)鉆孔情況分析地質(zhì)條件，及時(shí)調(diào)整施工方案，施工中對有縫隙水出露地段，應(yīng)加強(qiáng)引排，絕不允許浸泡基底。9.2.2超前支護(hù)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，外插角和搭接長度必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。9.2.3鋼架連接采用焊接連接，鎖腳錨桿（管）采用加設(shè)、增長、盡量徑向打設(shè)，尾部與鋼架焊接，鋼架腳板處設(shè)置混凝土基礎(chǔ)?？刂屏繙y數(shù)據(jù)視情況通過采用放大拱腳、墻腳，增加沉降預(yù)留量等來保證凈空尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。錯(cuò)臺開挖時(shí)，鋼架腳板位置，盡量采用人工處理，避免機(jī)械碰撞擾動。9.2.4施工中除加強(qiáng)縱向連接、及時(shí)封閉成環(huán)和增強(qiáng)基底承載力等措施，

16、同時(shí)應(yīng)切實(shí)做好監(jiān)控量測工作，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，動態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和預(yù)留變形量。9.2.5嚴(yán)格施工技術(shù)交底制,對作業(yè)人員定期進(jìn)行質(zhì)量教育和考核, 教育作業(yè)隊(duì)人員嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工,確保施工工程質(zhì)量。9.2.6上臺階開挖進(jìn)尺為1榀型鋼的間距，下臺階開挖進(jìn)尺為2榀型鋼的間距。9.2.7加強(qiáng)監(jiān)控量測，及時(shí)反饋信息，依量測數(shù)據(jù)為依據(jù)，及時(shí)調(diào)整開挖工序及進(jìn)尺。9.2.8鋼架、錨噴網(wǎng)支護(hù)要緊跟開挖進(jìn)行，以利于發(fā)揮圍巖的自承能力，保證施工安全。9.2.9鋼架安裝間距誤差要求在10cm內(nèi)，錨桿間距誤差在15cm內(nèi)，錨桿長度誤差在5cm內(nèi)，鋼筋網(wǎng)片搭接寬度不小于1個(gè)網(wǎng)格尺寸，誤差在5cm內(nèi)，鋼架安裝垂直度誤差

17、在2內(nèi)，型鋼、網(wǎng)片、連接管之間焊接焊縫應(yīng)飽滿，不應(yīng)有假焊漏焊現(xiàn)象。9.2.10掌子面與仰拱之間距離不大于20m，仰拱與襯砌之間距離不大于30m。9.2.11材料采購前對分供方進(jìn)行評定，選擇合格的分供方廠家購料。所購材料必須附有說明書、合格證、技術(shù)檢驗(yàn)證等質(zhì)量證件，并滿足工程要求。9.2.12進(jìn)入工地的主要材料嚴(yán)格按規(guī)定和設(shè)計(jì)要求把關(guān)，所有廠制材料須有出廠合格證和必要的檢驗(yàn)、試驗(yàn)單。對進(jìn)場料、設(shè)備按技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、樣品進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，并事先確定重點(diǎn)檢驗(yàn)料。9.2.13嚴(yán)格按配合比施工，控制好水灰比，控制和使用各種添加劑。10 安全措施10.1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的隧道開挖要注重塌方、

18、突水（泥、石）、大變形等安全風(fēng)險(xiǎn)的評估，提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理措施，編制施工應(yīng)急預(yù)案。10.2 保證措施10.2.1每次開挖后應(yīng)派專人進(jìn)行檢查，處理危石、懸石，并設(shè)人監(jiān)護(hù)。確認(rèn)安全后，其他人員方準(zhǔn)進(jìn)入作業(yè)面。施工作業(yè)期間必須有專職安全員輪流值班。10.2.2施工中應(yīng)嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺和施工步距，掌子面到仰拱距離保持不超過20m，仰拱到二襯距離保持不超過30m。10.2.3施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求挖大拱腳并安裝好鎖腳錨桿（管），在拱部拱腳處加大開挖尺寸，拱架拱腳處設(shè)置三角形狀，增加支撐點(diǎn)以提高拱架抗壓能力，在每榀拱架拱腳處設(shè)置2根不小于3.5m鎖腳錨桿（錨管），一根錨桿（錨管）垂直巖面打設(shè)，一根下插3050，以確保鋼架下沉。10.2.4施工時(shí)應(yīng)做好防水和引排水工作，防止鋼架腳板被水軟化，引起過大下沉。1