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1、大跨度软岩隧道双侧壁导坑法施工工法,中铁十二局集团 李剑波,1、前 言,随着高等级公路的飞速发展，大跨度软岩公路隧道的施工方法也不断的发展，主要有台阶法和双侧壁导坑法、中隔壁法。但在工程实践中，采用台阶法对围岩的扰动较大，容易破坏围岩的整体结构，在初期支护之前围岩基本丧失稳定，以至工后沉降量较大，部分超过了规范及设计要求。而在大跨度隧道施工中采取双侧壁导坑法，解决了工后沉降较大的难题，克服了工后沉降过大而造成的返工浪费；同时可多工作面平行交叉作业，提高了施工进度。在隧道施工中，对于浅埋大跨度及地质条件很差的隧道，双侧壁开挖是一种较为理想的开挖法。,2、工艺原理,以“新奥法”为指导，采用锚喷初期
2、支护，各自封闭成环，充分利用围岩的自稳能力，减少工后沉降，以保证施工的安全及质量。具体为：将大断面的隧道分为6个断面施工，每个小断面单独掘进，最后形成一个断面的隧道,且利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采用网状支护形式，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构，且用侧壁支护承担中间部分围岩的重力。,3、工法特点,双侧壁导坑法是在“新奥法”施工原理基础上，改良的一种施工方法。有以下几个特点。,3.1、浅埋软岩隧道采用双侧壁导坑法施工，以岩体力学为基础，新奥法为指导充分发挥围岩的自稳能力，确保围岩稳定。此法很好的解决了大断面隧道开挖的安全性问题。,3.2、该法在开挖过程中减小了开挖跨度，且各自封
3、闭成环，使拱顶沉降和收敛减至最低，有效地控制了工后沉降。3.3、采用多工序平行交叉作业，避免施工相互干扰。,3.4、侧壁导坑先行开挖，对于拱部起疏导排水作用，使围岩的特性得到改善，有效地改善作业环境。,4、适用范围,4.1、该方法主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质，以很小的地表沉降修筑采用新奥法指导施工的大跨度软弱围岩地下通道及洞室隧道的技术方法。4.2本工法适用于各种埋深，级围岩的大跨度隧道、城市地铁、地下停车场等各种洞室。,5.1、编制施工组织方案,开工报告,技术交底,进度安排,确定质量和安全双控指标。5.2、提供材料计划,组织设备进场,确保施工材料及设备需求。,5、施工准备,5.3、
4、根据实际地质情况和设计图纸、施工规范要求,制定具体施工方案,循环进尺。5.4、地表布置监测桩点，并进行原始数据测量。5.5、测量放样:通知测量班放出设计开挖轮廓线、控制点、方向点。,6、施工工艺,6.1、开挖支护工艺流程：施工准备测量放样拆除侧壁支撑(见图6-1-1)。,6.2、施工要点:开挖支护由4部分组成,分别为:左侧导坑、右侧导坑、拱部、仰拱。左右侧导坑分上下两台阶开挖支护,左右侧导坑交错开挖,错距37m,左右侧导坑初期支护封闭成环后进行拱部开挖支护，其掌子面与侧导坑距离58m,然后进行仰拱开挖支护,形成整体封闭成环,待围岩稳定后拆除侧壁支护,距离掌子面610m(施工流程图见图6-2-1
5、)。,6.2.1、两侧导坑开挖及支护,1、开挖采用人工辅助挖掘机开挖,直接翻碴至下台阶，因工作空间较小,采用侧卸式装载机运至洞外，用自卸汽车运走。每开挖循环进尺为0.651.3m，由测量人员控制方向和高程，并放样出开挖轮廓线，施工时沿开挖轮廓线开挖，开挖面应尽可能圆顺，以减小应力集中，严格按施工规范控制超欠挖。开挖完成后，应及时进行初期支护。两侧导坑上台阶应错开37m交替开挖。,2、初期支护1)开挖后立即进行初喷，以便尽早封闭围岩暴露面，喷射混凝土厚46cm。2)按设计要求架设钢拱架，架设时应保证拱脚坐落在密实的基础上，施作锁脚锚杆，拱架单元间连接应牢固，纵向连接筋焊接牢固，使拱架之间形成整体
6、。3)铺设双层钢筋网片，采用8钢筋网片，网格2020cm，制作成1.2m0.85m（挂拱架外缘）和1.2m0.65m（挂拱架之间）两种规格的网片，按设计及施工规范要求挂设，并与钢架及锚杆连接牢固。4)系统锚杆按设计垂直岩面打入，其尾部与工字钢钢架焊接牢固。5)采用SPJ-型湿喷机喷射混凝土，第一次喷射厚度46cm，架立好钢拱架后，从钢拱架腹部打入下一循环的超前小导管（锚杆），复喷至设计厚度。拱架背后必须喷实，不得有空洞。,6.2.2、拱部开挖及支护,待两侧导坑封闭成环一定时间后，并落后侧导坑掌子面58m，开挖中间土体，初期支护施工方法与侧导坑相同，并且拱架与两侧导坑上部连接。,6.2.3、仰拱
7、开挖及支护,检查侧壁支撑，分析各部开挖支护后的变形收敛情况，处于基本稳定后，开挖中间下部土体，仰拱开挖落后拱部610m，仰拱拱架与两侧导坑下部连接，使整个洞身初期支护成环。,6.2.4 侧壁支护拆除,根据量测资料，确定拱顶沉降稳定后,拆除侧壁支撑，拆除过程中两侧壁应错开,防止因应力突变引起初期支护变形。,7、劳动力组织及进度,7.1、劳动力组织由于双侧壁是由一个工作面作业（先行导坑开挖）到多个工作面平行交叉作业，劳动力也由单循环布置向多循环布置，整个开挖可由单工作面作业人员完成。双侧壁导坑开挖劳动力布置,7.2、施工进度由于该法工序较多，施工时应优化施工组织，各工种密切配合，搞好工序衔接。平均
8、成洞每循环约需15小时，平均循环进尺0.65米,则每月进度约32.5米。,8、机械设备配置,双侧壁导坑开挖主要机械设备,9、工程质量要求,双侧壁导坑施工过程中应严格遵循隧道施工质量、验收规范，施工具体要求如下:9.1、严格控制侧壁导坑线路精度,确保导坑与主洞的结构关系;9.2、施工中严禁欠挖，严格控制超挖,当超挖过大时，必须喷填密实,严禁有空洞；9.3、超前小导管钻孔严格控制间距和外插角，注浆应饱满，保证搭接长度不小于1m；9.4、钢支撑应严格测量检查，准确定位，连接良好，拱脚不悬空；9.5、锚杆应确保质量和长度符合设计及规范要求，注浆饱满，抗拔力达到设计要求。,10、工程安全要求,双侧壁导坑
9、施工过程中应严格遵循隧道施工安全技术规则，同时应注意以下几点：10.1、设专职工程技术人员做好地质描述和超前地质预报，并根据监控量测结果，调整支护参数，确保施工安全；10.2、开挖完成后，应及时封闭开挖面,缩短围岩暴露时间；10.3、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。为此应弱爆破、强支护、勤量测；,10.4、由于分多次开挖，应加强断面测量工作，防止超欠挖，并配合出碴进行断面检查，清除欠挖，处理危石；10.5、隧底两隅与侧墙联结处应平顺开挖，避免引起应力集中；10.6、临时壁墙的拆除，必须等围岩基本稳定后进行，并派专人负责,
10、两边应错开拆除,防止应力突变引发安全事故，确保人员和设备安全。,11、工程实例,二广高速公路文坑隧道出口,11.1 工程特点,二广高速公路文坑隧道左右线全长1787m，出口段V围岩合计：75m。三车道大跨径隧道,出口段浅埋，全-强风化花岗岩,结构松散,地下水含量较大,开挖易形成流沙地质。具有以下特点：1、地质条件差。隧道出口段穿过地层为全-强风化花岗岩，稳定性差，属V级围岩。2、开挖断面大。开挖高度为11.4m，开挖宽度为16.5m，开挖面积达150.6m2。3、浅埋。隧道衬砌外覆土厚1.516m，属浅埋。,11.2 浅埋、三线隧道支护参数。,主洞22a工字钢钢架：间距65cm。侧壁16工字钢
11、钢架：间距65cm。钢筋网：主洞双层8，间距20cm20cm;侧壁单层6.5,间距20cm20cm。喷混凝土：主洞C20混凝土，厚28cm;侧壁C20混凝土，厚12cm。系统锚杆：主洞D25中空注浆锚杆，L=4.0m，间距100cm65cm，呈梅花形布置。侧壁22药卷锚杆,L=2.0m，间距100cm100cm。,11.3 初期支护沉降量及收敛情况,采用“大跨度软岩隧道双侧壁导坑法施工工法”施工后,为保证施工过程中初期支护安全稳定,并及时监测原地面和拱顶沉降。武汉理工大设计研究院监测组和施工单位监测组对施工过程进行了全过程监控量测。原地面沉降结果显示,最大沉降量为8 cm,发生在隧道中线位置,而因侧导坑施工引起的沉降量较小；拱顶沉降监测结果与原地面监测结果相符，以上数据表明：大跨度软岩隧道双侧壁导坑法施工工法有效的控制了沉降。,11.4 结束语：采用双侧壁导坑法施工，顺利安全的完成级开挖，充分说明双侧壁导坑在地质较差的大跨度浅埋隧道施工中是比较理想的开挖方法。,
