大跨度隧道雙側壁導坑法開挖與變形監(jiān)測技術

1、大跨度隧道雙側壁導坑法開挖與變形監(jiān)測技術張亞峰 金風清摘 要 深圳地鐵車輛段進段B線隧道進出口段埋深淺、圍巖差，需采用大管棚、小導管、鋼支撐、錨桿、噴射混凝土等多種開挖支護措施，為國內類似工程積累了可靠經驗。關鍵詞 淺埋隧道 雙側壁坑開挖 變形監(jiān)測 技術1 施工背景近年來，隨著我國交通基礎設施建設規(guī)模的逐步擴大，大斷面公路隧道工程日益增加。但目前對于大斷面公路隧道工程施工成熟的經驗和參考標準較少，該方面技術研究空間比較大；另外不良地質條件大洞徑隧道暗挖施工速度慢、安全風險大，采取科學可靠的開挖方法，并實時進行隧道變形監(jiān)測，是確保隧道圍巖安全穩(wěn)定的關鍵；同時如何針對不同條件大斷面隧道展開研究總結

2、、采取科學合理的施工案進行快速施工也顯得尤為重要。深云車輛段進段B線道隧道進洞46m范圍為采用“雙側壁導坑法”開挖，并得到成功應用，給予總結，為市政類似工程施工提供了借鑒。2 總的施工技術進段B線隧道全長377.5m，最大開挖跨度15.186m，隧道埋深范圍為3m90m，進洞位置埋深比較淺，為、全風化巖石，底部部分部位存在比較硬的花崗巖，圍巖自穩(wěn)性比較差，因此，進洞46m范圍在超前大管棚和超前小導管的措施保護下，采用“雙側壁導坑法”開挖，初期支護為型鋼鋼架支護，噴混凝土采用濕噴工藝，二次襯砌采取整體臺車分層澆筑施工。3 雙側壁導坑法施工3.1 臨時支護參數(shù)雙側壁導坑法開挖施工前，首先施工導向墻

3、、管棚和超前小導管，施工過程中架設型鋼拱架，掛網噴混凝土，以增加圍巖的自穩(wěn)能力。進段B線隧道管棚設置在拱部120范圍內，鋼管型號為108*80.4m，L=31m。超前小導管注小導管設計采用42無縫鋼管，設置于大跨以上拱部150范圍，長度3.5m，環(huán)向間距0.4m，管壁鉆花孔，外插角15。開挖過程中，環(huán)向支撐采用工22型鋼鋼架，間距50cm；支護錨桿采用22砂漿錨桿，開挖面掛6.5的圓鋼鋼筋網，噴射C25（P6）混凝土。3.2 雙側壁導坑法施工雙側壁法是將隧道斷面分成左右兩個側壁坑和中洞核心三大部分開挖，視土質情況側壁坑可以分兩層或三層開挖，中洞核心部分也可分兩層或三層開挖。先開挖左側壁坑并進行

4、初支，然后開挖右側壁坑及施作初支，最后開挖中洞核心。左、右側壁均須施作臨時中壁支護，再開挖中洞核心部分。雙側壁導坑法主要采用機械或人工開挖，對穿越“上軟下硬”地層或局部有較硬洞段的洞段，下部可采用鉆爆法開挖，開挖時采取控制爆破措。（1）開挖施工在兩側壁導洞開挖時采用人工搭建施工平臺開挖，正洞開挖時，使用自制開挖臺車進行開挖，開挖施工方法及施工工藝流程見圖1、圖2。圖1 雙側壁導坑法開挖工序正立面示意圖圖2 雙側壁導坑法開挖工序側立面示意圖（2）具體開挖施工方法首先施工超前大管棚支護及左側導洞上半斷面超前預支護，上半斷面?zhèn)缺趬Σ捎?23.5超前小導管0.42.5m（環(huán)縱），L=3.5m，超前小導

5、管外插角710；機械開挖部導坑，人工配合整修，必要時噴5cm 厚混凝土封閉掌子面，施作部導坑周邊的初期支護和臨時支護，初噴5cm厚混凝土，架立型鋼鋼架和I20臨時鋼架，并設鎖42腳錨管，安設I20橫撐，掛鋼筋網，復噴混凝土至設計厚度。在滯后于部一定距離后（35m），機械開挖部導坑，人工配合整修，必要時噴5cm厚混凝土封閉掌子面，導坑周邊部分初噴5cm厚混凝土，接長型鋼鋼架和I20臨時鋼架，安裝鎖腳錨管，掛鋼筋網，復噴混凝土至設計厚度。在滯后于部一段距離后（35m），機械開挖部導坑，人工配合整修，并施作導坑周邊的初期支護，步驟及工序同。在滯后于部一段距離后（35m），機械開挖部導坑，人工配合整修

6、，并施作導坑周邊的初期支護，步驟及工序同。施作42小導管超前支護并注漿，機械開挖部導坑，人工配合整修，噴5cm厚混凝土封閉掌子面，導坑周邊初噴5cm厚混凝土，架立拱部型鋼鋼架，掛鋼筋網，復噴混凝土至設計厚度，施作臨時仰拱，封閉掌子面。在滯后于部一段距離后，機械開挖部，人工配合整修，噴5cm厚混凝土封閉掌子面，施做初期支護，封閉成環(huán)。根據監(jiān)控量測結果分析，待初期支護變形穩(wěn)定后，拆除2、4、6區(qū)下部臨時支撐，施做仰拱混凝土，臨時支撐分段進行拆除。仰拱施工完成后，根據觀測結果，拆除1、3、5區(qū)，鋼支撐，拆除時，邊拆除、邊觀測，縱向分段拆除，拆除后，觀測穩(wěn)定，施做邊頂拱混凝土。從而達到一段封閉成環(huán)。4

7、 隧道施工監(jiān)測技術4.1 監(jiān)測內容（1）洞內觀察：觀察開挖掌子面圍巖情況和穩(wěn)定狀態(tài)，及已施工地段隧洞支護襯砌情況和結構安全性。（2）地表沉降（位移）：隧道進出口上方布設水準觀測點，定期量測施工期間地表變化情況，20m一個斷面進行設置。（3）拱頂沉降：隧道拱頂布置。底板隆起：隧道底板布置，20m一個斷面進行設置。（4）洞內水平收斂：隧道邊墻布置，10m一個斷面進行設置。4.2 監(jiān)測工作的實施4.2.1 地表沉降監(jiān)測隧道施工時，為了解各個施工對周圍土體的擾動影響，沿隧道軸線方向，在隧道頂拱埋深h小于30m部位埋設地表沉降點。地表沉降觀測點的埋設采用鉆孔方法進行埋設，同時設置保護套管及蓋板。 測量儀

8、器：地表沉降（或隆起）監(jiān)測使用徠卡DNA03數(shù)字電子水準儀。 測量方法：地表沉降（或隆起）監(jiān)測采用二等水準測量。 測量精度：地表沉降（或隆起）監(jiān)測最小精度要求達到0.1mm。4.2.2 拱頂沉降監(jiān)測采用精密全站儀器進行觀測時，拱頂下沉的監(jiān)控量測方法，即通過監(jiān)控量測布設于拱頂部位的固定測點在不同時間相對標高，求出兩次監(jiān)控量測的差值，即為該測點的沉降值。關鍵是確定不動點作為參考點（基點），通常采用以下兩種方法：一是在洞口附近，可采用洞外基點，每次監(jiān)控量測時從洞外引入；二是在開挖面一定距離的拱頂處設置參考點，并假定其為不動點（下沉量微小，可以忽略不計）進行監(jiān)控量測。4.2.3 凈空收斂（1）將收斂計

9、固定在基線兩端的測樁上，按預計的測距固定尺長，并保障鋼尺不受扭。（2）不同的尺長應選用不同的張力。調節(jié)拉力裝置，使鋼尺達到以選定的恒定張力，讀記收斂尺，然后放松鋼尺張力。（3）重復B，三次讀數(shù)差，不應小于收斂計的精度范圍。取三次讀數(shù)的平均數(shù)作為計算值。（4）測讀的同時，測記收斂計的環(huán)境溫度，并對尺長進行溫度修正。4.3 監(jiān)測數(shù)據分析2013年12月開始監(jiān)測，截止2014年7月24日，深云車輛段進段B線路隧道各項監(jiān)測值及監(jiān)測點變化速率均在可控范圍內，未達到監(jiān)測預警、報警值，各測試項目累計變化值均在設計允許范圍之內，日常巡視未發(fā)現(xiàn)異常情況，隧道處于安全可控狀態(tài)。其中地表沉降最大值為-4.5mm，變化速率為-0.1/d；拱頂沉降監(jiān)測累計最大值為-3.9mm，變化速率為-0.1mm/d，凈空收斂累計醉倒值為-4.11mm，變化速率為0.26mm/