雙側(cè)壁導(dǎo)坑法綜合項目施工基本工藝新工法

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-SD-0104-第五工程劉強1序言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尤其嚴格地下上程。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，立即施作導(dǎo)坑四面早期支護及臨時支護，然后再分部開挖中部剩下土體隧道開挖施工方法。通常將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上部關(guān)鍵土、下臺階。分部立即支護，形成支護整體，縮短作業(yè)循環(huán)時間，逐步向縱深推進作業(yè)方法，形成開挖及施作早期支護，混凝土仰拱緊跟下臺階立即施作組成穩(wěn)固早期支護體系。1.2工藝原理雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是采取先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，在開挖導(dǎo)坑時盡可能降低對圍巖擾動;并立即施作導(dǎo)坑四面早期支護及臨時支護，必需時施作邊墻襯砌，控制圍巖變形；進行信息化施工管理，隨時掌握施上過程動態(tài)改變，然后再依據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，合理安排、調(diào)整施工工藝和設(shè)計參數(shù)，確保施工安全。2工藝工法特點2.1以巖體力學(xué)為基礎(chǔ)，新奧法、信息化指導(dǎo)施工，采取監(jiān)測信息化技術(shù)指導(dǎo)施工，使施工及成本一直處于受控狀態(tài)。充足發(fā)揮圍巖自承能力及支護能力，確保圍巖穩(wěn)定。格柵支撐（鋼架支撐）和掛網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合柔性支護，能很好適應(yīng)圍巖改變，而且支護剛度隨噴射混凝土強度增加而增加，使支護結(jié)構(gòu)和圍巖形成了一個整體，充足發(fā)揮圍巖自承能力。2.2能有效控制圉巖變形和地表下沉量。因為采取分部開挖、分部支護封閉，支護體系能立即、充足發(fā)揮作用，降低對圉巖擾動，使圍巖變形和地表下沉得到控制。2.3作業(yè)安全可黑。本工法開挖斷面小，降低了圉巖暴露范圉，早期支護立即施工，立即封閉成環(huán)，大大降低了垮塌兒率，提升了施工安全。2.5超前開挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑，還能夠起到預(yù)報地質(zhì)作用。3適用范圍本工藝工法適適用于V-VI級軟弱圍巖，關(guān)鍵用于大跨、淺埋、不良地質(zhì)隧道工程。4關(guān)鍵引用標準4.1《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)【】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)量驗收標準》（TB10417）.《鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101）、《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF60）、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTGF80/1）o4.2設(shè)計圖紙、協(xié)議文件。5施工方法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工前必需先做超前地質(zhì)預(yù)報，初步判定前方圍巖后，通常將開挖斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上部關(guān)鍵土、下臺階。首先開挖隧道左右導(dǎo)坑，導(dǎo)坑尺寸側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充足利用臺階支撐作用，并考慮機械設(shè)備和施工條件而定。在開挖導(dǎo)坑時，盡可能降低對圍巖擾動，并立即施作導(dǎo)坑四面早期支護及臨時支護，必需時施作邊墻襯砌，在開挖拱部時先做超前支護，待拱部超前下部33m后施工下部及仰拱開挖及早期支護，在澆筑仰拱及填充混凝土之前拆除中隔壁臨時支護。建立一整套圉巖支護結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng)，進行信息化施工管理，隨時掌握施工過程中動態(tài)改變，合理安排，立即調(diào)整施工工藝和支護參數(shù)，確保施匚安全。6工藝步驟及操作關(guān)鍵點6.1施工工藝步驟雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖橫斷面示意圖1,施工工藝步驟圖見圖2。

圖2雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝步驟圖6.操作關(guān)鍵點6.2.1施工準備風(fēng)、水管、電線敷設(shè)、施工便道、施工場地部署，機械設(shè)備、人員配置、材料準備、修建防排水設(shè)施。依據(jù)設(shè)計資料具體分析了解工程地質(zhì)、當?shù)厮牡刭|(zhì)情況，制訂合理施工方案和施匚方法，制訂施工監(jiān)控量測方案及沉降觀察訃劃。6.2.2施工步驟1前地質(zhì)預(yù)報及導(dǎo)坑超前支護采取地質(zhì)雷達、超前鉆孔和地質(zhì)素描對前端圍巖情況進行初判，以指導(dǎo)開挖。超前鉆孔通常采取3個孔品字型部署，外插角控制在57。，使前方鉆孔在開挖輪廓線以夕卜3m。在開挖導(dǎo)坑之前，必需先施工導(dǎo)坑超前支護，超前支護通常采?。?）42X3.5mm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)坑采取微臺階法開挖，上半斷面超前2.53.0m,配置小型挖掘機裝磴，自卸汽車運輸。1） 先行側(cè)壁導(dǎo)坑開挖上臺階開挖作業(yè)高度為通?？刂?.52.0m,使用34臺氣腿式鑿巖機鉆眼，弱爆破，或人工配合機械開挖，每循環(huán)進尺控制在1.0m內(nèi)或根據(jù)設(shè)訃鋼架間距確定。下臺階開挖一次到仰拱，也使用34臺氣腿式鑿巖機鉆眼，弱爆破，或人工配合機械開挖，每循環(huán)進尺控制在1.0m內(nèi)或根據(jù)設(shè)訃鋼架間距確定。初支立即成環(huán)。2） 后行側(cè)壁導(dǎo)坑開挖為了避免應(yīng)力疊加，先行導(dǎo)坑超前2-2.5倍中部厚度，通常控制在1020m內(nèi)。當先行導(dǎo)坑超前距離滿足時，兩側(cè)導(dǎo)坑可同時開挖。后行導(dǎo)坑開挖、支護方法和先行導(dǎo)坑相同。3中央部分開挖在不影響兩側(cè)壁導(dǎo)坑開挖時可進行中央部分開挖，中央開挖也采取微臺階法，置小型挖掘機裝磴，自卸汽車運輸。1） 上臺階開挖在開挖《3拱部》部位之詢，必需先施工拱部超前支護，超前支護通常采取小42X3.5mm無縫小導(dǎo)管，小導(dǎo)管外插角控制在510°,并注1：1水泥漿。上部臺階高通?？刂圃?.53n）,預(yù)留關(guān)鍵土，依據(jù)地質(zhì)情況采取35臺氣腿式鑿巖機鉆眼，弱爆破，或人工配合機械開挖，每循環(huán)進尺控制在1.0m內(nèi)或根據(jù)設(shè)訃鋼架間距確定。開挖后立即初噴混凝土，安裝鋼筋網(wǎng)片，然后安裝鋼支撐，鋼支撐相互采取縱向鋼筋焊接，鋼架腳趾處設(shè)置鎖腳錨桿或錨管，鋼支撐腳板必需和兩側(cè)導(dǎo)坑鋼架連接牢靠。復(fù)噴噴混凝土，立即封閉成環(huán)。2） 下臺階開挖下臺階開挖一次到仰拱，依據(jù)地質(zhì)情況也使用46臺氣腿式鑿巖機鉆眼，弱爆破，或人工配合機械開挖，每循環(huán)進尺控制在1.0m內(nèi)或根據(jù)設(shè)計鋼架間距確定。開挖后立即初噴掌子面混凝土，安裝仰拱鋼支撐，然后安裝鋼筋網(wǎng)片，鋼支撐相互采取縱向鋼筋焊接，鋼架腳趾處設(shè)置鎖腳錨桿或錨管，鋼支撐腳板必需和兩側(cè)導(dǎo)坑鋼架連接牢黑。復(fù)噴混凝土，立即封閉成環(huán)。3） 監(jiān)控量測立即搜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)在許可范用內(nèi)后進行下道工序施工。4壁墻拆除依據(jù)施工進度及施工需要，為確保二次襯砌能夠立即跟進，行車隧道早期支護臨時支撐需要拆除，不過，為了施工和隧道結(jié)構(gòu)安全，臨時支撐必需滿足以下多個條件方能進行拆除作業(yè)。1）拆除條件支護拆除前必需確保拆除段臨時支護已經(jīng)封閉完成，且結(jié)構(gòu)符合規(guī)范和設(shè)計要求。拆除判定標準要求以下：支護拆除前該拆除段沉降和收斂量測結(jié)果全部滿足穩(wěn)定條件，沉降收斂達成穩(wěn)定標準為收斂不超出0.2mm/do拱頂下沉量控制在7d時間增量W2mm；凈空位移量控制在7d間增量W4mmo拆除臨時支護作業(yè)點離最近中部開挖掌子面距離不得小于50m，臨時支護拆除后立即進行二次襯砌支護。2）拆除次序在拆除中隔壁臨時支護后必需立即施作仰拱。拆除時采取破碎錘破除噴射混凝土，用氧烘焰割除連接，局部采取風(fēng)鎬破碎。臨時支護拆除時一次性拆除長度以小于5m為宜。拆除次序為：破除先行導(dǎo)坑壁墻混凝土一割除先行導(dǎo)坑壁墻工字鋼一破除后行壁墻混凝土一割除后行導(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棉型鋼，仰拱鋼支撐和墻下部鋼支撐經(jīng)過焊接牢靠，仰拱施工期間采取棧橋保持通行。6.2.3監(jiān)控量測關(guān)鍵施上監(jiān)測項LI見表1表1監(jiān)控量測項目表序號量測項目量測方法和儀器測點部署測量頻率測量精度2水平收斂量測收斂訃、反射膜片配合全站儀每1030m一個斷而，上下2條基線1個點uA5mm(0IB)2次/d；1￡uV5(12B〉1次/d；0.5壬u<1(12B〉1次/23d；02Wv<0.5(25B〉1次/3d：u<0.2(>5B)1次/7<L0.1mm3拱頂下沉水準測雖:方法，水準儀、鋼尺等每1030m一個斷面，1個點1mm注：B—隧道開挖寬度，u—變形速速7勞動力組織因為采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工隧道，通常地質(zhì)條件很差，施上進尺短，而且采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工，將開挖斷面分割成3部分，大型機械基礎(chǔ)用不上，所以人員配置很關(guān)鍵。人員安排多則浪費，安排少則不能正常工作。經(jīng)過實踐，總結(jié)出一個工作面比較理想人員配置，某單個工作面勞動力配置見表2（供參考）序號工作項目作業(yè)內(nèi)容人數(shù)1開挖鉆孔或風(fēng)鎬手14挖掘機司機2自卸車司機62早期支護型鋼加工4鋼筋網(wǎng)片加工2鋼架安裝8噴射混凝土12混凝上攪拌運輸罐車司機43混凝土生產(chǎn)混凝土攪拌機司機2裝載機司機2機械修理工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、空壓機司機158關(guān)鍵機具設(shè)備雙側(cè)壁導(dǎo)坑法將開挖施工作業(yè)面分成3部分，機械配套合理是否，對施工影響較大。配套機械多，造成機械浪費，不然將功效低。所以施工時合理安排機械不僅能夠加緊施工進度同時還能夠節(jié)省施工成本。依據(jù)機械工作能力和實際工作量，某公路隧道單個工作面關(guān)鍵機械配置如表3,供參考。表3某公路隧道單個開挖面機械設(shè)備配置表序號作業(yè)機具設(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SDF(c)-NOUO臺1通風(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250kw臺1備用變斥器500kw臺1施工及生活用電4開挖挖掘機PC-300-6臺1開挖挖掘機PC50-7MR臺1開挖東風(fēng)（斯太爾）自卸車15t輛3出暗空壓機4L-20/8臺3高壓供風(fēng)空壓機L2-10/8臺1高壓供風(fēng)氣腿式鑿巖機YT-28臺12礦用電鉆e50臺5掘進打錨管、錨桿序號作業(yè)機具設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注5早期支護工字鋼彎曲機GW1-200臺1型鋼加工鋼筋彎曲機GW臺1鋼筋加工鋼筋切斷調(diào)直機GQ臺1鋼筋加工等離子切割機GW臺1鋼板切割交流電焊機BX1-500臺6鋼架、網(wǎng)片加工及安裝臺式鉆床24025臺1鋼板加工壓漿機臺1錨桿注漿混凝上濕噴機TK-500臺3噴漿6量測及測量儀器全站儀萊卡402臺1方向控制水準儀萊卡N2臺1標高控制塔尺5m個2標高控制精密水準儀萊卡N2臺1沉降觀察因瓦尺個2收斂儀JSS30A個2量測錨桿拉拔儀BL—150B個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)質(zhì)量問題9.1.1采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工隧道，通常情況下，地質(zhì)條件尤其差富水等地段輕易發(fā)生坍塌掉塊，變形大。9.1.2鋼支撐安裝，連接質(zhì)量不牢靠、鎖腳質(zhì)量差、設(shè)計凈空尺寸不能確保。分部施工，增加了對支護擾動頻率，鋼支撐易產(chǎn)生下沉。1.3開挖步距過大，閉環(huán)時間過長，鋼架發(fā)生變形。1.4臨時壁墻拆除不妥，早期支護可能發(fā)生變形，甚至發(fā)生回頭塌。9.2確保方法9.2.1必需在開挖之前，在掌子面進行“品”字形超前地質(zhì)預(yù)報，依據(jù)鉆孔情況分析地質(zhì)條件，立即調(diào)整施上方案，施工中對有縫隙水出露地段，應(yīng)加強引排，絕不許可浸泡基底。9.2.2超前支護必需嚴格根據(jù)設(shè)計施工，外插角和搭接長度必需滿足設(shè)計和規(guī)范要求。2.3鋼架連接采取焊接連接，鎖腳錨桿（管）采取加設(shè)、增加、盡可能徑向打設(shè)，尾部和鋼架焊接，鋼架腳板處設(shè)置混凝土基礎(chǔ)?？刂屏繙y數(shù)據(jù)視情況經(jīng)過采取放大拱腳、墻腳，增加沉降預(yù)留量等來確保凈空尺寸滿足設(shè)計要求。錯臺開挖時，鋼架腳板位置，盡可能采取人工處理，避免機械碰撞擾動。9.2.4施工中除加強縱向連接、立即封閉成環(huán)和增強基底承載力等方法，同時應(yīng)切實做好監(jiān)控量測工作，立即進行數(shù)據(jù)分析，動態(tài)調(diào)整支護參數(shù)和預(yù)留變形量。9.2.5嚴格施工技術(shù)交底制，對作業(yè)人員定時進行質(zhì)量教育和考評，教育作業(yè)隊人員嚴格按設(shè)計及規(guī)范要求施工，確保施工工程質(zhì)量。2.6上臺階開挖進尺為1棉型鋼間距，下臺階開挖進尺為2棉型鋼間距。2.7加強監(jiān)控量測，立即反饋信息，依量測數(shù)據(jù)為依據(jù)，立即調(diào)整開挖工序及進尺。2.8鋼架、錨噴網(wǎng)支護要緊跟開挖進行，以利于發(fā)揮圍巖自承能力，確保施工安全。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)片搭接寬度大于1個網(wǎng)格尺寸，誤差在±5cm內(nèi)，鋼架安裝垂直度誤差在土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。2.10掌子面和仰拱之間距離小于20m,仰拱和襯砌之間距離小于30m。9.2.11材料采購前對分供方進行評定，選擇合格分供方廠家購料。所購材料必需附有說明書、合格證、技術(shù)檢驗證等質(zhì)量證件，并滿足工程要求。9.2.12進入工地關(guān)鍵材料嚴格按要求和設(shè)計要求把關(guān)，全部廠制材料須有出廠合格證和必需檢驗、試驗單。對進場料、設(shè)備按技術(shù)質(zhì)量標準、樣品進行嚴格檢驗，并事先確定關(guān)鍵檢驗料。9.2.13嚴格按配合比施工，控制好水灰比，控制和使用多種添加劑。10安全方法10.1關(guān)鍵安全風(fēng)險分析采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工隧道開挖要重視塌方、突水（泥、石）、大變形等安全風(fēng)險評定，提出對應(yīng)風(fēng)險處理方法，編制施工應(yīng)急預(yù)案。10.2確保方法2.1每次開挖后應(yīng)派專員進行檢驗，處理危石、懸石，并設(shè)人監(jiān)護。確定安全后，其它人員方準進入作業(yè)面。施工作業(yè)期間必需有專職安全員輪番值班。2.2施工中應(yīng)嚴格控制循環(huán)進尺和施工步距，掌子面到仰拱距離保持不超出20m,仰拱到二襯距離保持不超出30m。2.3施工時應(yīng)嚴格根據(jù)設(shè)計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，增加支撐點以提升拱架抗壓能力，在每棉拱架拱腳處設(shè)置2根大于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。2.4施匚時應(yīng)做好防水和引排水工作，預(yù)防鋼架腳板被水軟化，引發(fā)過大下沉。10.2.5施工中發(fā)覺不安全原因時，應(yīng)暫停開挖，加強支護方法。2.6施工中應(yīng)認真做好臨時支護變形觀察、量測，并認真做好統(tǒng)計和數(shù)據(jù)處理工作，做好信息化施工。。如發(fā)覺量測結(jié)果超出許可范圍時應(yīng)立即停止開挖，采取加強方法，確保圉巖穩(wěn)定和洞內(nèi)施匚安全。10.2.7加強洞內(nèi)電力、通風(fēng)、排水管線路管理，預(yù)防漏電、漏風(fēng)傷人。2.8認真落實施匚應(yīng)急預(yù)案，現(xiàn)場配置必需搶險機械、物資，并應(yīng)進行針對性演練，出現(xiàn)問題快速采取方法，降低影響和損失。2.9加強機械保養(yǎng)維修，降低機械噪聲和廢氣排放。2.10做好洞內(nèi)外文明施工，確保良好施工環(huán)境。11環(huán)境保護方法1采取弱爆破或人工配合機械開挖，降低了炸藥爆炸產(chǎn)生有害氣體和粉塵含量，降低了對空氣污染，節(jié)省了炸藥等能源消耗。11.2經(jīng)過對大斷面隧道采取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法分部開挖，充足利用人力和小型機具，降低了大型設(shè)備數(shù)量，從而降低了油料消耗，達成節(jié)能和環(huán)境保護要求。11.3對于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工隧道，施工中加強施工用水管理，洞口設(shè)置污水沉淀池，預(yù)防污水隨意排放。11.4優(yōu)化設(shè)計支護參數(shù)，節(jié)省錨桿和混凝土數(shù)量，從而節(jié)省建筑材料，起到節(jié)省能源LI標。11.5隧道洞口和棄土場等立即修建擋護和排水系統(tǒng)，做到先擋后棄，預(yù)防水土流失，對環(huán)境造成影響。11.6施工廢水采取沉淀、過濾后達標排放。12應(yīng)用實例12.1工程介紹山中鐵一局集團笫五工程承建龍頭山隧道是廣州公路東二環(huán)段建設(shè)工程中控制性工程之一，是現(xiàn)在中國最長雙洞分離式八車道公路隧道，設(shè)訃為左、右線隧道，左線隧道1010m，右線隧道1002m,最大埋深98m；左右線出口最小凈距為20.8m,洞身最大凈距51m,隧道開挖最大寬度20.75m,高度13.58m。隧道采取“新奧法”原理設(shè)計、施工。龍頭山隧道地質(zhì)條件極差，隧道左右兩線出口表層為笫四系全新統(tǒng)殘坡積層礫質(zhì)亞黏土，半干碩狀態(tài)，下臥燕山晚期全、強風(fēng)化二長花崗巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散穩(wěn)定性差，地下水關(guān)鍵為松散巖內(nèi)空隙潛水及基巖裂隙水，正洞和導(dǎo)坑早期支護均采取噴錨支護，鋼架采?、?2格柵鋼架，間距為0.5m,鋼架之間環(huán)向設(shè)置①25螺紋鋼連接，間距為1.0m，小道坑兩側(cè)均設(shè)鋼筋混