双侧壁导坑法综合项目施工基本工艺新工法

双侧壁导坑法施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0104-第五工程刘强1序言1.1工艺工法概况双侧壁导坑法施工广泛应用于大跨度隧道、地铁、海底隧道、水底隧道和沉降要求尤其严格地下上程。双侧壁导坑法先开挖隧道两侧导坑，立即施作导坑四面早期支护及临时支护，然后再分部开挖中部剩下土体隧道开挖施工方法。通常将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部关键土、下台阶。分部立即支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进作业方法，形成开挖及施作早期支护，混凝土仰拱紧跟下台阶立即施作组成稳固早期支护体系。1.2工艺原理双侧壁导坑法是采取先开挖隧道两侧导坑，在开挖导坑时尽可能降低对围岩扰动;并立即施作导坑四面早期支护及临时支护，必需时施作边墙衬砌，控制围岩变形；进行信息化施工管理，随时掌握施上过程动态改变，然后再依据地质条件、断面大小，合理安排、调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。2工艺工法特点2.1以岩体力学为基础，新奥法、信息化指导施工，采取监测信息化技术指导施工，使施工及成本一直处于受控状态。充足发挥围岩自承能力及支护能力，确保围岩稳定。格栅支撑（钢架支撑）和挂网、喷射混凝土相结合柔性支护，能很好适应围岩改变，而且支护刚度随喷射混凝土强度增加而增加，使支护结构和围岩形成了一个整体，充足发挥围岩自承能力。2.2能有效控制圉岩变形和地表下沉量。因为采取分部开挖、分部支护封闭，支护体系能立即、充足发挥作用，降低对圉岩扰动，使围岩变形和地表下沉得到控制。2.3作业安全可黑。本工法开挖断面小，降低了圉岩暴露范圉，早期支护立即施工，立即封闭成环，大大降低了垮塌儿率，提升了施工安全。2.5超前开挖双侧壁导坑，还能够起到预报地质作用。3适用范围本工艺工法适适用于V-VI级软弱围岩，关键用于大跨、浅埋、不良地质隧道工程。4关键引用标准4.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【】241号）、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）.《铁路工程测量规范》（TB10101）、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60）、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1）o4.2设计图纸、协议文件。5施工方法双侧壁导坑法施工前必需先做超前地质预报，初步判定前方围岩后，通常将开挖断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部关键土、下台阶。首先开挖隧道左右导坑，导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充足利用台阶支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。在开挖导坑时，尽可能降低对围岩扰动，并立即施作导坑四面早期支护及临时支护，必需时施作边墙衬砌，在开挖拱部时先做超前支护，待拱部超前下部33m后施工下部及仰拱开挖及早期支护，在浇筑仰拱及填充混凝土之前拆除中隔壁临时支护。建立一整套圉岩支护结构监控量测系统，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程中动态改变，合理安排，立即调整施工工艺和支护参数，确保施匚安全。6工艺步骤及操作关键点6.1施工工艺步骤双侧壁导坑法开挖横断面示意图1,施工工艺步骤图见图2。

图2双侧壁导坑法施工工艺步骤图6.操作关键点6.2.1施工准备风、水管、电线敷设、施工便道、施工场地部署，机械设备、人员配置、材料准备、修建防排水设施。依据设计资料具体分析了解工程地质、当地水文地质情况，制订合理施工方案和施匚方法，制订施工监控量测方案及沉降观察讣划。6.2.2施工步骤1前地质预报及导坑超前支护采取地质雷达、超前钻孔和地质素描对前端围岩情况进行初判，以指导开挖。超前钻孔通常采取3个孔品字型部署，外插角控制在57。，使前方钻孔在开挖轮廓线以夕卜3m。在开挖导坑之前，必需先施工导坑超前支护，超前支护通常采取（1）42X3.5mm无缝小导管，小导管外插角控制在510°,并注1：1水泥浆。2壁导坑开挖侧壁导坑采取微台阶法开挖，上半断面超前2.53.0m,配置小型挖掘机装磴，自卸汽车运输。1） 先行侧壁导坑开挖上台阶开挖作业高度为通常控制1.52.0m,使用34台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或根据设讣钢架间距确定。下台阶开挖一次到仰拱，也使用34台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或根据设讣钢架间距确定。初支立即成环。2） 后行侧壁导坑开挖为了避免应力叠加，先行导坑超前2-2.5倍中部厚度，通常控制在1020m内。当先行导坑超前距离满足时，两侧导坑可同时开挖。后行导坑开挖、支护方法和先行导坑相同。3中央部分开挖在不影响两侧壁导坑开挖时可进行中央部分开挖，中央开挖也采取微台阶法，置小型挖掘机装磴，自卸汽车运输。1） 上台阶开挖在开挖《3拱部》部位之询，必需先施工拱部超前支护，超前支护通常采取小42X3.5mm无缝小导管，小导管外插角控制在510°,并注1：1水泥浆。上部台阶高通常控制在2.53n）,预留关键土，依据地质情况采取35台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或根据设讣钢架间距确定。开挖后立即初喷混凝土，安装钢筋网片，然后安装钢支撑，钢支撑相互采取纵向钢筋焊接，钢架脚趾处设置锁脚锚杆或锚管，钢支撑脚板必需和两侧导坑钢架连接牢靠。复喷喷混凝土，立即封闭成环。2） 下台阶开挖下台阶开挖一次到仰拱，依据地质情况也使用46台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或根据设计钢架间距确定。开挖后立即初喷掌子面混凝土，安装仰拱钢支撑，然后安装钢筋网片，钢支撑相互采取纵向钢筋焊接，钢架脚趾处设置锁脚锚杆或锚管，钢支撑脚板必需和两侧导坑钢架连接牢黑。复喷混凝土，立即封闭成环。3） 监控量测立即搜集及整理分析拱顶和边墙围岩监控量测数据，量测数据在许可范用内后进行下道工序施工。4壁墙拆除依据施工进度及施工需要，为确保二次衬砌能够立即跟进，行车隧道早期支护临时支撑需要拆除，不过，为了施工和隧道结构安全，临时支撑必需满足以下多个条件方能进行拆除作业。1）拆除条件支护拆除前必需确保拆除段临时支护已经封闭完成，且结构符合规范和设计要求。拆除判定标准要求以下：支护拆除前该拆除段沉降和收敛量测结果全部满足稳定条件，沉降收敛达成稳定标准为收敛不超出0.2mm/do拱顶下沉量控制在7d时间增量W2mm；净空位移量控制在7d间增量W4mmo拆除临时支护作业点离最近中部开挖掌子面距离不得小于50m，临时支护拆除后立即进行二次衬砌支护。2）拆除次序在拆除中隔壁临时支护后必需立即施作仰拱。拆除时采取破碎锤破除喷射混凝土，用氧烘焰割除连接，局部采取风镐破碎。临时支护拆除时一次性拆除长度以小于5m为宜。拆除次序为：破除先行导坑壁墙混凝土一割除先行导坑壁墙工字钢一破除后行壁墙混凝土一割除后行导坑壁墙工字钢。5仰拱，施工仰拱初支。每循环开挖23m,一次安装46棉型钢，仰拱钢支撑和墙下部钢支撑经过焊接牢靠，仰拱施工期间采取栈桥保持通行。6.2.3监控量测关键施上监测项LI见表1表1监控量测项目表序号量测项目量测方法和仪器测点部署测量频率测量精度2水平收敛量测收敛讣、反射膜片配合全站仪每1030m一个断而，上下2条基线1个点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拱顶下沉水准测虽:方法，水准仪、钢尺等每1030m一个断面，1个点1mm注：B—隧道开挖宽度，u—变形速速7劳动力组织因为采取双侧壁导坑施工隧道，通常地质条件很差，施上进尺短，而且采取双侧壁导坑施工，将开挖断面分割成3部分，大型机械基础用不上，所以人员配置很关键。人员安排多则浪费，安排少则不能正常工作。经过实践，总结出一个工作面比较理想人员配置，某单个工作面劳动力配置见表2（供参考）序号工作项目作业内容人数1开挖钻孔或风镐手14挖掘机司机2自卸车司机62早期支护型钢加工4钢筋网片加工2钢架安装8喷射混凝土12混凝上搅拌运输罐车司机43混凝土生产混凝土搅拌机司机2装载机司机2机械修理工14测量技术员2测工45其它现场管理人员6施工配合人员（电工、修理工、空压机司机158关键机具设备双侧壁导坑法将开挖施工作业面分成3部分，机械配套合理是否，对施工影响较大。配套机械多，造成机械浪费，不然将功效低。所以施工时合理安排机械不仅能够加紧施工进度同时还能够节省施工成本。依据机械工作能力和实际工作量，某公路隧道单个工作面关键机械配置如表3,供参考。表3某公路隧道单个开挖面机械设备配置表序号作业机具设备名称规格型号单位数量备注1施工通风轴流式通风机SDF(c)-NOUO台1通风2施工照明低压变压器24v,10kw台4掌子面及二衬施工平台3施工用电发电机250kw台1备用变斥器500kw台1施工及生活用电4开挖挖掘机PC-300-6台1开挖挖掘机PC50-7MR台1开挖东风（斯太尔）自卸车15t辆3出暗空压机4L-20/8台3高压供风空压机L2-10/8台1高压供风气腿式凿岩机YT-28台12矿用电钻e50台5掘进打锚管、锚杆序号作业机具设备名称规格型号单位数量备注5早期支护工字钢弯曲机GW1-200台1型钢加工钢筋弯曲机GW台1钢筋加工钢筋切断调直机GQ台1钢筋加工等离子切割机GW台1钢板切割交流电焊机BX1-500台6钢架、网片加工及安装台式钻床24025台1钢板加工压浆机台1锚杆注浆混凝上湿喷机TK-500台3喷浆6量测及测量仪器全站仪莱卡402台1方向控制水准仪莱卡N2台1标高控制塔尺5m个2标高控制精密水准仪莱卡N2台1沉降观察因瓦尺个2收敛仪JSS30A个2量测锚杆拉拔仪BL—150B个1锚杆拉拔应力测试仪套1应力测试9质量控制9.1易出现质量问题9.1.1采取双侧壁导坑法施工隧道，通常情况下，地质条件尤其差富水等地段轻易发生坍塌掉块，变形大。9.1.2钢支撑安装，连接质量不牢靠、锁脚质量差、设计净空尺寸不能确保。分部施工，增加了对支护扰动频率，钢支撑易产生下沉。1.3开挖步距过大，闭环时间过长，钢架发生变形。1.4临时壁墙拆除不妥，早期支护可能发生变形，甚至发生回头塌。9.2确保方法9.2.1必需在开挖之前，在掌子面进行“品”字形超前地质预报，依据钻孔情况分析地质条件，立即调整施上方案，施工中对有缝隙水出露地段，应加强引排，绝不许可浸泡基底。9.2.2超前支护必需严格根据设计施工，外插角和搭接长度必需满足设计和规范要求。2.3钢架连接采取焊接连接，锁脚锚杆（管）采取加设、增加、尽可能径向打设，尾部和钢架焊接，钢架脚板处设置混凝土基础。控制量测数据视情况经过采取放大拱脚、墙脚，增加沉降预留量等来确保净空尺寸满足设计要求。错台开挖时，钢架脚板位置，尽可能采取人工处理，避免机械碰撞扰动。9.2.4施工中除加强纵向连接、立即封闭成环和增强基底承载力等方法，同时应切实做好监控量测工作，立即进行数据分析，动态调整支护参数和预留变形量。9.2.5严格施工技术交底制，对作业人员定时进行质量教育和考评，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。2.6上台阶开挖进尺为1棉型钢间距，下台阶开挖进尺为2棉型钢间距。2.7加强监控量测，立即反馈信息，依量测数据为依据，立即调整开挖工序及进尺。2.8钢架、锚喷网支护要紧跟开挖进行，以利于发挥围岩自承能力，确保施工安全。2.9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，钢筋网片搭接宽度大于1个网格尺寸，误差在±5cm内，钢架安装垂直度误差在土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。2.10掌子面和仰拱之间距离小于20m,仰拱和衬砌之间距离小于30m。9.2.11材料采购前对分供方进行评定，选择合格分供方厂家购料。所购材料必需附有说明书、合格证、技术检验证等质量证件，并满足工程要求。9.2.12进入工地关键材料严格按要求和设计要求把关，全部厂制材料须有出厂合格证和必需检验、试验单。对进场料、设备按技术质量标准、样品进行严格检验，并事先确定关键检验料。9.2.13严格按配合比施工，控制好水灰比，控制和使用多种添加剂。10安全方法10.1关键安全风险分析采取双侧壁导坑法施工隧道开挖要重视塌方、突水（泥、石）、大变形等安全风险评定，提出对应风险处理方法，编制施工应急预案。10.2确保方法2.1每次开挖后应派专员进行检验，处理危石、悬石，并设人监护。确定安全后，其它人员方准进入作业面。施工作业期间必需有专职安全员轮番值班。2.2施工中应严格控制循环进尺和施工步距，掌子面到仰拱距离保持不超出20m,仰拱到二衬距离保持不超出30m。2.3施工时应严格根据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，增加支撑点以提升拱架抗压能力，在每棉拱架拱脚处设置2根大于3.5m锁脚锚杆（锚管），一根锚杆（锚管）垂直岩面打设，一根下插3050°,以确保钢架下沉。2.4施匚时应做好防水和引排水工作，预防钢架脚板被水软化，引发过大下沉。10.2.5施工中发觉不安全原因时，应暂停开挖，加强支护方法。2.6施工中应认真做好临时支护变形观察、量测，并认真做好统计和数据处理工作，做好信息化施工。。如发觉量测结果超出许可范围时应立即停止开挖，采取加强方法，确保圉岩稳定和洞内施匚安全。10.2.7加强洞内电力、通风、排水管线路管理，预防漏电、漏风伤人。2.8认真落实施匚应急预案，现场配置必需抢险机械、物资，并应进行针对性演练，出现问题快速采取方法，降低影响和损失。2.9加强机械保养维修，降低机械噪声和废气排放。2.10做好洞内外文明施工，确保良好施工环境。11环境保护方法1采取弱爆破或人工配合机械开挖，降低了炸药爆炸产生有害气体和粉尘含量，降低了对空气污染，节省了炸药等能源消耗。11.2经过对大断面隧道采取双侧壁导坑法分部开挖，充足利用人力和小型机具，降低了大型设备数量，从而降低了油料消耗，达成节能和环境保护要求。11.3对于双侧壁导坑法施工隧道，施工中加强施工用水管理，洞口设置污水沉淀池，预防污水随意排放。11.4优化设计支护参数，节省锚杆和混凝土数量，从而节省建筑材料，起到节省能源LI标。11.5隧道洞口和弃土场等立即修建挡护和排水系统，做到先挡后弃，预防水土流失，对环境造成影响。11.6施工废水采取沉淀、过滤后达标排放。12应用实例12.1工程介绍山中铁一局集团笫五工程承建龙头山隧道是广州公路东二环段建设工程中控制性工程之一，是现在中国最长双洞分离式八车道公路隧道，设讣为左、右线隧道，左线隧道1010m，右线隧道1002m,最大埋深98m；左右线出口最小净距为20.8m,洞身最大净距51m,隧道开挖最大宽度20.75m,高度13.58m。隧道采取“新奥法”原理设计、施工。龙头山隧道地质条件极差，隧道左右两线出口表层为笫四系全新统残坡积层砾质亚黏土，半干硕状态，下卧燕山晚期全、强风化二长花岗岩，节理裂隙较发育，结构松散稳定性差，地下水关键为松散岩内空隙潜水及基岩裂隙水，正洞和导坑早期支护均采取喷锚支护，钢架采取①22格栅钢架，间距为0.5m,钢架之间环向设置①25螺纹钢连接，间距为1.0m，小道坑两侧均设钢筋混