双侧壁导坑施工工艺

双侧壁导坑法施工技术 目 录 一、概述 二、施工工艺 三、监控量测 四、施工现场组织管理 一、概述 侧壁导坑法是将大断面黄土隧道分割为多个小洞室，解决浅埋、偏压隧道开挖的安全性问题。与其他施工方法相比，将隧道断面分为更多的小洞室，减小每次开挖后的围岩临空面，上部各洞室利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部小导管或其他超前支护及导坑临时侧壁水平锚杆等超前支护，小断面单独掘进，最后形成一个大的隧道断面。该方法主要应用于围岩较差、浅埋、偏压及洞口地段。 隧底一、概述 二、施工工艺 隧底填充双 层 1 5 9 大 管 棚 ， 环 纵 向 间 距 4 0 c m3 m - 5 m喷 5 c m 厚 混 凝 土 封 闭 掌 子 面喷混凝土衬砌未示初期支护钢架及临时支护约 3 m约 3 m约 3 m1 0 m6m1 0 - 2 0 m二、施工工艺 1、开挖 侧壁导坑法开挖分七部进行，每循环进尺 1榀钢架间距，各部相互关系如前图所示。施工中 1、 3部采用人工开挖，其余各部采用人工配合机械开挖，施工中严格控制各部开挖距离：确保仰拱成环距离掌子面不超过25m，二衬距离仰拱不超过 20m。 合理确定各洞室的断面是加快施工进度的有效途径， 1、 3洞室由于作业空间的原因不能采用机械开挖，因此应尽量减小 1、 3洞室的开挖断面，适当加大 2、 4洞室的开挖断面，以利于机械开挖，弃碴采用装载机运碴，自卸汽车出碴。 二、施工工艺 开始转换工法时，首先选定 1部室进行开挖，利用超前支护钻进时的取样，测定该段土体的含水率、密度等，确定初期支护的参数是否需要加强。采用双侧壁施工的隧道多是地质复杂或地质较差的地段，每次开挖距离宜控制在一榀钢架，及时施作支护系统，安装型钢钢架和临时支撑，喷射砼封闭成环，（横撑视围岩变形情况可采取跳跃式喷射砼带以增强其支护刚度，但考虑到砼带在开挖 1号和 3号洞室后，而 5号洞室尚未施工过时承受压力，但在 5号洞室施工过后横撑受拉力，应尽量避免中隔壁喷射砼）， 在滞后 1号洞室 5米左右后开挖 2号洞室， 2号洞室可采用人工配合小型挖掘机开挖。初喷 4cm厚混凝土护壁，施作初期支护系统，接长型钢钢架，复喷砼至设计厚度。 滞后 2号洞 3 5米后开挖 3号洞室，滞后 3号洞室 3 5米后开挖 4号洞室。 滞后 4号洞室 3 5米开挖 5 7号洞室，把 5号洞室掌子面核心土设置成圆弧形，减小人工开挖量，环形带高度最好设置为 1米左右，核心土预留 5米长，其余部分连同 6、 7号洞室采用小型挖掘机开挖，并形成一定的坡度（按照小型挖掘机的爬坡能力设置坡度）。同时 7号洞室掌子面距 5号洞室掌子面的距离要在喷浆机的有效喷射距离内，这样可以保证 5号洞室喷浆作业效率。 二、施工工艺 二、施工工艺 工法转换初期保持各洞室掌子面相对位置不变，同步掘进，及时施作仰拱，仰拱的施作长度根据当时的地质情况及设计要求确定，衬砌断面保持与仰拱断面约 20米左右的距离。 各洞室开挖顺利，并已经施工完一环或更多环的衬砌后，逐步调整 3号洞室距 1号洞室的距离，最终保持 1、 3号洞室， 2、 4号洞室掌子面平齐， 5号洞室掌子面距 2、 4号洞室掌子面 3 5米左右的距离。保持 1、 3号洞室掌子面在同一断面的主要目的是控制隧道初期支护变形，拉近衬砌与前方掌子面的距离（控制在 50 60米之间），保证隧道施工的安全。 二、施工工艺 8号洞室（仰拱）的开挖，需要充分利用中隔壁的支撑能力， 8号洞分左中右三部分开挖，先左、右后中间，接长中隔壁钢架至仰拱钢架顶面，使整个隧道共分为 3个暂时独立的封闭环，待仰拱及填充施工完毕后，再拆除中隔壁及横支撑（中隔壁和横支撑为临时支护）， 8号洞室开挖过程中，为了不影响施工进度，在 8号洞单部开挖支护过后，利用栈桥跨过 8号洞，继续开挖支护 1 4号洞室。 8号洞室的一次开挖量均不能大于 3榀钢架间距，并要及时喷射砼形成刚性封闭环，以确保隧底开挖时整个断面的安全性。 二、施工工艺 2、初期支护采用双层初期支护 第一层设全环 I25a型钢架加强支护，钢架间距 0.5m一榀，钢架间纵向设 22连接钢筋，环向间距 1.0m，并间隔 1.0m设 22交叉连接筋进行加强，在钢架拱顶、仰拱底及每处钢架接头位置两侧设 1.6cm厚连接钢板，钢板宽 5cm，每榀钢架两侧大拱脚处各设 4根 42锁脚锚管，每根长4.0m，拱墙设 8钢筋网，网格间距为 20*20cm；全环喷35cm厚 C25砼，拱墙喷砼内掺入聚丙烯微纤维。 四、施工工艺 第二层设全环 4肢 22格栅钢架加强支护，钢架间距1.0m一榀，钢架间纵向设 22连接钢筋，环向间距 1.0m。微纤维掺量为每方砼 1.2kg。采用全环喷 25cm厚 C25砼，拱墙喷砼内掺入聚丙烯微纤维。 四、施工工艺 3、临时侧壁 临时侧壁设 I25a临时钢架，间距 0.5m，临时钢架间纵向设 22连接钢筋，环向间距 1.0m，并间隔 1.0m设 22交叉连接筋进行加强；临时侧壁上半断面设 50超前小导管，长 3.5m，环向间距 0.5m，纵向间距 2.0m一环；侧壁及中间导坑中部各设置一根 I25a临时横撑，横撑纵向间距0.5m。临时钢架采用 I25a号热轧普通工字钢、加劲肋和连接钢板焊接组成，单元间以螺栓连接，接头处焊缝厚度 hf=10mm。拱脚垫有槽钢,在钢架拱顶、仰拱底及每处钢架接头位置两侧设 1.6cm厚、宽 5cm的连接钢板。两侧边墙大拱脚处设 1.6cm厚 30cm宽的钢板垫板，垫板间距0.5m，长 1.05m。钢架在初喷 4cm厚混凝土后架设，架设完毕后再复喷混凝土至覆盖钢架 6cm。最终达到 35cm的设计厚度。 四、施工工艺 4、仰拱施工 仰拱开挖采取分部、分段开挖支护的方法。仰拱距 1部掌子面距离控制在 25m以内，仰拱施工时采用 15m栈桥保证隧道施工运输的畅通。 仰拱开挖每循环进尺 3榀钢架间距，开挖后及时立设仰拱钢架，喷砼。仰拱初支施工 5.5m时，绑扎仰拱钢筋5.2m，立设纵向横向仰拱堵头板，堵头板上安置止水带。 灌注仰拱砼，仰拱砼终凝后，灌注填充砼。 填充砼终凝后，拆除临时支撑，继续向前开挖支护下一个循环。 四、施工工艺 5、双侧壁拆除 仰拱填充施工完毕，满足二衬施工长度时即安排拆除双侧壁横撑、临时钢架，拆除长度与二衬施工长度相同，并保证临时支护钢架至少有 5m深入到仰供填充层。 双侧壁拆除逐榀进行，每榀砼全部凿下后，由专人进行及时清理。 四、施工工艺 6、拱墙衬砌 拱墙衬砌采用全断面液压衬砌台车，衬砌台车长10.5米 ,每次衬砌长度为 10.4米 ,搭接长度 0.1米。 砼灌注采用两侧对称灌注，保证两侧灌注高差不超过 1m，防止侧压及台车移位。 混凝土振捣采用插入式振捣器与附着式振捣器，振捣作业分层分段进行。每次振捣的深度大于浇筑混凝土的高度。振捣至混凝土面出现浮浆、混凝土不再下沉、不再有气泡冒出。 砼灌注至拱顶采用挤压式倒退逐一泵送砼，确保拱顶砼密实。 四、施工工艺 7、侧壁导坑法掌子面贯通施工 贯通前各掌子面步长要求 侧壁导坑法施工进入贯通段以前进出口工区各洞室步距均应满足以下要求， 1洞室与 2洞室之间不大于 5m， 3洞室与 4洞室之间不大于 5m， 1洞室与 3洞室平齐， 5洞室与 2、 4洞室不大于 5m，仰拱与最前方掌子面距离不大于 25m，拱墙衬砌距最前方掌子面不大于 45m。 四、施工工艺 贯通前仰拱施工 仰拱每次施工的长度应比正常施工过程中短，浇筑混凝土控制在每次 5m以内，开挖每循环控制在 1.5m，先开挖支护 8号洞室的左右两部分，然后开挖支护 8号洞室的中部，每循环仰拱开挖支护成环后方可开挖下一循环。 封闭掌子面 当掘进至两个方向的 1号和 3号洞室相距 15m时停止开挖。将仰拱和衬砌施工至掌子面 25m和 45m的距离后，一个方向停止施工并封闭掌子面，掌子面使用钻打锚杆挂钢筋网封闭。 四、施工工艺 贯通施工 开始 1洞室的单独贯通，在 1洞室开挖前，施作一环单根长度为 6m的超前支护， 1洞室掘进 4m后再施作一环 6m的超前支护，在掘进过程中横撑必须紧跟掌子面。 1洞室贯通后将横撑逐榀安装与另一端 1洞室横撑连接。 1洞室贯通后，开始 3洞室贯通，方法同 1#洞室，在掘进过程中横撑必须紧跟掌子面。 3洞室贯通后将横撑逐榀安装与另一端 3洞室横撑连接。 四、施工工艺 1、 3洞室贯通后， 2、 4#洞室同时掘进直至贯通，施工过程中确保相应洞室仰拱及时封闭成环。 2、 4洞室贯通后，开始 5、 6、 7、 8洞室掘进，每掘进 5m施作一环 5m仰拱，每施作 2环仰拱施作一环拱墙衬砌。 5洞室掘进至剩余 5m时施作一环单根长度为 6m的超前小导管， 5洞室继续掘进 3m后后再施作一环 6m的超前小导管后，开始 5洞室的掘进贯通。 5洞室贯通后中间核心土不得一次取完，每取 5m施作一环 5m仰拱，直至核心土全部完成，仰拱全部浇注完毕 。 三、监控量测 1、监控量测内容： 在下穿高速公路路面前对路面的原始状况进行测量及拍照，并做好记录。在下穿高速公路施工过程中，对洞内和洞外地表实行了监控量测。监控量测内容包括： 拱顶沉降与水平收敛、地表沉降。 2、测点布置 水平收敛、拱顶下沉点布置在同一里程断面上。现场在开挖后及时布置测点并读取初始读数，测点深入土体内 1m以上，外套钢管以保证测点能够随土体的沉降自由沉降，套管用塑料袋包裹保护，待喷砼完毕后去除塑料袋使测点外露，施工中继续对测点采取保护措施。 洞内初期支护下沉、变形断面量测断面间距 5m。每断面共布设 11个测点，如下图所示。 最大跨度线起拱线右1左1左2双侧壁导坑法拱顶下沉、水平收敛及隧底沉降量测布置图隧道中线右2右2右1下沉点下沉点隧底沉降左2左1下沉点 地表测点布置于高速公路两侧路缘石上和中心隔离带，并沿公路纵向每 5m布置 1个点，施工中及时观察路面变化情况，在开挖前观测并记录原路面情况，开挖后每天观测，二衬砼施工完并达到设计强度后停止观测。 三、监控量测 三、监控量测 3、量测方法 拱顶下沉、水平收敛采取全站仪进行无接触式量测模式，采用坐标法观测，以确定左右侧不同的位移变化量，地表下沉采用高精度水平仪进行观测。 4、量测频率 根据黄土隧道的变形特点，拱顶下沉、地表下沉的量测频率按下表进行： 三、监控量测 监控量测频率表 项目 监测断面与开挖距离 m 侧导坑开挖 中央上半断面开挖 中央仰拱 断面开挖 1 10 2次 /天 1次 /天 1次 /天 2 10 30 1次 /天 1次 /天 1次 /周 3 30 60 2次 /周 2次 /周 2次 /周 4 60 2次 /周 2次 /周 2次 /周 5、监测管理 监测管理值包括设计值、警戒值、允许值，警戒值是依设计预估变形量的百分比制定。初支监测断面变形量的管理值下表所示： 开挖阶段 设计值 （ mm） 警戒值 （ mm） 日变形速率 （ mm） /日 工程措施 侧导坑 开挖 40 20 6 加设超前小导管 加设开挖面稳定锚杆 增加外侧壁锚杆 增加内侧壁锚杆 加设仰拱 缩短循环进尺 中央上半断面开挖 50 25 6 加设超前小导管 加设开挖面稳定锚杆 增加外侧壁锚杆 仰拱闭合 10 5 6 加设仰拱锚杆 四、施工现场组织管理 1、现场劳动力组织 开挖共安排 46人，其中： 1、 3部开挖、钢架立设、锚杆、挂网：各 6人，共12人。 1、 3部喷砼各 5人，共 10人； 2、 4部开挖、钢架立设、锚杆、挂网：各 5人，共10人。 2、 4部喷砼各 4人，共 8人； 5部及隧底开挖、钢架立设、喷射砼： 6人。 钢架加工及双侧壁拆除： 20人 衬砌 30人。 单口施工作业人员 96人。 四、施工现场组织管理 2、主要机械配置 PC55小型挖掘机 2台， PC200大型挖掘机 1台；装载机 1台，自卸汽车 3台；仰拱