双侧壁导坑法在某隧道右线sb段的应用

双侧壁导坑法在翔安隧道右线S5b段的应用一、概述在隧道施工中，根据地质条件和机械设备情况，隧道设计要求，已总结出许多不同开挖方式：如全断面开挖、台阶分部开挖，单侧壁开挖、CRD开挖、双侧壁导坑开挖等。翔安隧道右线在S5a段采用了CRD法进行暗洞开挖，但由于CRD法本身的问题和地质条件的限制，不得不改变施工方法，变为更为合理的双侧壁导坑法进行施工。1、CRD法本身暴露出的主要问题从安全上考虑，在无地下水或地下水不丰富的条件下，CRD法作为一种比较保守、劳动密集型的的施工方法，是有一定的优势的，安全能够保证。但是在地层富水，地压大增的条件下，事实证明，由于该方法自身结构和工艺的原因，在没有采取严格的注浆堵水工艺的前提下，该方法是失败的。这可从地表下沉和洞内支护变形中得到明示。除安全问题外，CRD法由于工作面所限，无法全面展开机械化作业，其效率一直得不到保证，施工速度已然受到严重制约。2、地质条件的限制所施工掌子面围岩仍为强风化花岗岩，隧道埋深为13.8m。我单位运用GPR地质雷达仪对YK6+786～YK6+901段地表进行了地质探测，根据处理成果剖面，发现大约在YK6+786～YK6+840段，地下2.5～17米范围内，电磁波反射较弱，为全、强风化的花岗岩地层。YK6+840～YK6+901段附近有房屋，雷达探测剖面中，反射波振幅较强，反射紊乱，同相轴连续性差，可能为回填土或扰动土。在隧道开挖施工过程中，业已证实YK6+840～YK6+901段岩层土体较松散，同时受近期雨水多影响，土体含水量大，自稳能力差，不能形成自然拱，隧道上方沿两侧的破裂面之间的土体全部压到初期支护上，基底土体承载力不够，造成隧道初期支护严重下沉。洞内由于受雨水影响，围岩稳定性差，收敛变形大，初期支护严重变形，中隔墙拱架受力变形严重，本来是圆顺的弧形现在已变为明显的折线，同时，临时仰拱有受挤压上拱的现象，这说明在现有地质情况下，原设计的中隔墙及临时仰拱的刚度和强度已不能满足初期支护。在YK6+890～YK6+895中隔墙拱架受Ⅲ部土体侧压力发生严重挤压变形，拱架连接处断开，主拱架一日下沉达到75㎜。事实证明，如不采取其它有效措施和方法，仅使用现在的工艺和方法已经无法向前掘进，因此将施工方法由CRD法变为双侧壁导坑法。二、双侧壁导坑法的适用范围及工艺特点适用范围：双侧壁导坑法开挖适用于围岩较差的Ⅴ级围岩条件下的行车隧道开挖，在浅埋大跨度隧道施工时，采用双侧壁导坑法能够控制地表下沉，保持掌子面的稳定，安全可靠，但速度较慢，造价较高。工艺特点：以岩体力学为基础，新奥法为指导，充分发挥围岩自承能力及支护能力，确保围岩稳定；采用多工序平行交叉作业，避免施工相互干扰；施工中各工序安排合理，加强洞内施工管理和围岩监控量测，当变形速率有增大趋势时，应立即采取有效措施，保证围岩和衬砌处于稳定状态。三、双侧壁导坑法的技术参数1、钢支撑：主拱和侧壁均采用I20b工字钢支撑，连接板改为2㎝厚，工字钢支撑间距为50㎝，在部分连接板处采用扩大连接板，增加钢板条。2、钢筋网片：主拱拱部、边墙、弯头为双层φ8钢筋网片，永久仰拱与两侧壁为单层φ8钢筋网片，网格为20×20㎝。3、喷射混凝土：喷射混凝土均为C25，主拱为30厘米厚，中隔壁和永久仰拱为20厘米厚。4、锁脚锚管：在每个台阶每榀工字钢底脚打两根锁脚锚管，与工字钢焊接在一起，防止工字钢下沉；主架拱与侧壁锁脚锚管均长3米，均为Φ42钢花管。5、卧木：在每个台阶、每榀工字底脚安放一段卧木，卧木要落放在原状土上，不得放在虚渣上，以增大受力面积控制工字钢下沉。6、超前锚管：超前锚管的间距为1m。主拱超前锚管的环向间距为30㎝，长度为3m长Φ42钢花管，侧壁超前锚管的环向间距为40㎝，长度为2.5m长Φ42钢花管。超前小导管注浆为普通水泥浆。在主拱的两侧边墙处设4m长D25中空注浆，每侧边墙4根，纵环向间距100（纵）×75（环），梅花形布置。7、补偿注浆：为更好的控制沉降，每2米增设一环补偿注浆管，进行补偿注浆。四、施工工序双侧壁导坑法开挖支护程序见图1。图1双侧壁导坑法施工程序图1、施工工序说明：(Ⅰ)按设计要求施工左侧导坑超前支护（按设计要求施工）；②左侧导坑开挖；(Ⅲ)左侧主洞初期支护及导坑支护；(Ⅳ)施工右侧导坑超前支护（按设计要求）；⑤右侧导坑开挖；(Ⅵ)右侧主洞初期支护及导坑支护；(Ⅷ)拱顶超前支护（按设计要求施工）；⑧拱部及核心土第一次开挖；(Ⅸ)拱部初期支护；⑩中部核心土第二次开挖；(Ⅺ)仰拱混凝土灌筑及隧底填充。完成上述步骤根据监控量测结果确定拆除支撑时机。最后铺设防水板，进行二次衬砌混凝土施工。2、开挖顺序：（以右导洞为例）第一步开挖拱2、3和中1，第二步开挖中2，第三步开挖拱1，第四步开挖拱14、15和中3。在开挖过程中以小型挖机为主，配合人工修边，辅以超前小导管，减少坍塌量。（如图2）图2开挖顺序（1）开挖时初步定每次进尺1米，既2榀拱架为一循环，拱2、3、中1与中2的开挖为一个工班，拱1与拱14、15和中3的开挖为一个工班，在开挖时由掌子面向后依次开挖，平行作业。当围岩地质条件较好时考虑增大循环进尺，每循环可进1.5～2米。（2）在开挖时各部的间距初步确定在5米，掌子面与仰拱的距离控制在15米。（3）在施工中要保证各分部每2天3个循环，分两个工班平行作业，每个工班完成自己的工作量后下班，狠抓工序衔接，提前半小时通知下一班组的工人准备接班，确保工序衔接流畅。（4）左右导洞的步距：左右导洞为独立的洞，相互间并无干扰，有的只是对土体的扰动是否对称，在实际施工根据监控量测的数据，对左右导洞的步距进行调整。（5）中导洞与两洞之间距：中导洞与左右导洞之间距以不影响左右导洞的开挖为宜，其拱部与左右导洞最后开挖的仰拱封闭成环后进行开挖。（6）中导洞开挖：中导洞的拱部、仰拱的开挖每循环进尺，根据现场的地质情况确定，可适当增大循环进尺，在开挖过程中以超前导管作为棚架进行。仰拱与上部开挖间距以相互不影响施工，可以平行作业为准则。（7）机械配置a、开挖采用三部小挖掘机，左中右各一部，并且上部开挖同时，下部挖机可同时组织出渣。b、出渣采用小挖机装车，必要时可采用312扒碴机。c、洞内交通采用用垫渣方式进行，减少人员的投入，增加机械化程度。（8）导洞通风：导洞的通风以压入式为主，应兼顾掘进和拆除，把影响降到最小。通风采用将风筒挂在拱顶，可采用三通形式进行。左导洞采用小风机独立通风，通风口距掌子面的距离应控制在10～15米。（9）高压风水管分别采用一根主管通入洞内，到洞内采用四通分别连入三个导洞。（10）在洞内设置排水沟、截水沟将水汇集到一处，及时的用水泵抽走，保证掌子面、拱脚无积水。五、总结1、侧壁开挖后，中央部份实际处于悬空状态，这部份围岩经开挖已扰动过二次，中部开挖方法不当，易导致临时壁墙破坏，所以两侧导坑施工要十分重视保护围岩，要求采用挖机开挖人工配合的方法施工。2、隧道左右两侧导坑交错开挖前进，严禁同时开挖。3、侧导结构中，初期支护作为施工支护的主要手段，当位移过大时，应注意及时加设横向木撑或钢撑。4、喷射混凝土要紧随掌子面施作，钢架的拱脚或底脚不得置于虚碴上。5、侧导坑施工中应按监控量测要求，埋设洞内观测点，实施监控量测，并及时反馈信息以指导施工和修改设计。6、拆除临时支撑时注意事项；双侧壁法施工的一个关键问题是拆除中壁。在这一作业施工管理中，最重要的