大跨度隧道双侧壁导坑法开挖与变形监测技术

1、大跨度隧道双侧壁导坑法开挖与变形监测技术张亚峰 金风清摘 要 深圳地铁车辆段进段B线隧道进出口段埋深浅、围岩差，需采用大管棚、小导管、钢支撑、锚杆、喷射混凝土等多种开挖支护措施，为国内类似工程积累了可靠经验。关键词 浅埋隧道 双侧壁坑开挖 变形监测 技术1 施工背景近年来，随着我国交通基础设施建设规模的逐步扩大，大断面公路隧道工程日益增加。但目前对于大断面公路隧道工程施工成熟的经验和参考标准较少，该方面技术研究空间比较大；另外不良地质条件大洞径隧道暗挖施工速度慢、安全风险大，采取科学可靠的开挖方法，并实时进行隧道变形监测，是确保隧道围岩安全稳定的关键；同时如何针对不同条件大断面隧道展开研究总结

2、、采取科学合理的施工案进行快速施工也显得尤为重要。深云车辆段进段B线道隧道进洞46m范围为采用“双侧壁导坑法”开挖，并得到成功应用，给予总结，为市政类似工程施工提供了借鉴。2 总的施工技术进段B线隧道全长377.5m，最大开挖跨度15.186m，隧道埋深范围为3m90m，进洞位置埋深比较浅，为、全风化岩石，底部部分部位存在比较硬的花岗岩，围岩自稳性比较差，因此，进洞46m范围在超前大管棚和超前小导管的措施保护下，采用“双侧壁导坑法”开挖，初期支护为型钢钢架支护，喷混凝土采用湿喷工艺，二次衬砌采取整体台车分层浇筑施工。3 双侧壁导坑法施工3.1 临时支护参数双侧壁导坑法开挖施工前，首先施工导向墙

3、、管棚和超前小导管，施工过程中架设型钢拱架，挂网喷混凝土，以增加围岩的自稳能力。进段B线隧道管棚设置在拱部120范围内，钢管型号为108*80.4m，L=31m。超前小导管注小导管设计采用42无缝钢管，设置于大跨以上拱部150范围，长度3.5m，环向间距0.4m，管壁钻花孔，外插角15。开挖过程中，环向支撑采用工22型钢钢架，间距50cm；支护锚杆采用22砂浆锚杆，开挖面挂6.5的圆钢钢筋网，喷射C25（P6）混凝土。3.2 双侧壁导坑法施工双侧壁法是将隧道断面分成左右两个侧壁坑和中洞核心三大部分开挖，视土质情况侧壁坑可以分两层或三层开挖，中洞核心部分也可分两层或三层开挖。先开挖左侧壁坑并进行

4、初支，然后开挖右侧壁坑及施作初支，最后开挖中洞核心。左、右侧壁均须施作临时中壁支护，再开挖中洞核心部分。双侧壁导坑法主要采用机械或人工开挖，对穿越“上软下硬”地层或局部有较硬洞段的洞段，下部可采用钻爆法开挖，开挖时采取控制爆破措。（1）开挖施工在两侧壁导洞开挖时采用人工搭建施工平台开挖，正洞开挖时，使用自制开挖台车进行开挖，开挖施工方法及施工工艺流程见图1、图2。图1 双侧壁导坑法开挖工序正立面示意图图2 双侧壁导坑法开挖工序侧立面示意图（2）具体开挖施工方法首先施工超前大管棚支护及左侧导洞上半断面超前预支护，上半断面侧壁墙采用423.5超前小导管0.42.5m（环纵），L=3.5m，超前小导

5、管外插角710；机械开挖部导坑，人工配合整修，必要时喷5cm 厚混凝土封闭掌子面，施作部导坑周边的初期支护和临时支护，初喷5cm厚混凝土，架立型钢钢架和I20临时钢架，并设锁42脚锚管，安设I20横撑，挂钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。在滞后于部一定距离后（35m），机械开挖部导坑，人工配合整修，必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面，导坑周边部分初喷5cm厚混凝土，接长型钢钢架和I20临时钢架，安装锁脚锚管，挂钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。在滞后于部一段距离后（35m），机械开挖部导坑，人工配合整修，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同。在滞后于部一段距离后（35m），机械开挖部导坑，人工配合整修

6、，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同。施作42小导管超前支护并注浆，机械开挖部导坑，人工配合整修，喷5cm厚混凝土封闭掌子面，导坑周边初喷5cm厚混凝土，架立拱部型钢钢架，挂钢筋网，复喷混凝土至设计厚度，施作临时仰拱，封闭掌子面。在滞后于部一段距离后，机械开挖部，人工配合整修，喷5cm厚混凝土封闭掌子面，施做初期支护，封闭成环。根据监控量测结果分析，待初期支护变形稳定后，拆除2、4、6区下部临时支撑，施做仰拱混凝土，临时支撑分段进行拆除。仰拱施工完成后，根据观测结果，拆除1、3、5区，钢支撑，拆除时，边拆除、边观测，纵向分段拆除，拆除后，观测稳定，施做边顶拱混凝土。从而达到一段封闭成环。4

7、 隧道施工监测技术4.1 监测内容（1）洞内观察：观察开挖掌子面围岩情况和稳定状态，及已施工地段隧洞支护衬砌情况和结构安全性。（2）地表沉降（位移）：隧道进出口上方布设水准观测点，定期量测施工期间地表变化情况，20m一个断面进行设置。（3）拱顶沉降：隧道拱顶布置。底板隆起：隧道底板布置，20m一个断面进行设置。（4）洞内水平收敛：隧道边墙布置，10m一个断面进行设置。4.2 监测工作的实施4.2.1 地表沉降监测隧道施工时，为了解各个施工对周围土体的扰动影响，沿隧道轴线方向，在隧道顶拱埋深h小于30m部位埋设地表沉降点。地表沉降观测点的埋设采用钻孔方法进行埋设，同时设置保护套管及盖板。 测量仪

8、器：地表沉降（或隆起）监测使用徕卡DNA03数字电子水准仪。 测量方法：地表沉降（或隆起）监测采用二等水准测量。 测量精度：地表沉降（或隆起）监测最小精度要求达到0.1mm。4.2.2 拱顶沉降监测采用精密全站仪器进行观测时，拱顶下沉的监控量测方法，即通过监控量测布设于拱顶部位的固定测点在不同时间相对标高，求出两次监控量测的差值，即为该测点的沉降值。关键是确定不动点作为参考点（基点），通常采用以下两种方法：一是在洞口附近，可采用洞外基点，每次监控量测时从洞外引入；二是在开挖面一定距离的拱顶处设置参考点，并假定其为不动点（下沉量微小，可以忽略不计）进行监控量测。4.2.3 净空收敛（1）将收敛计

9、固定在基线两端的测桩上，按预计的测距固定尺长，并保障钢尺不受扭。（2）不同的尺长应选用不同的张力。调节拉力装置，使钢尺达到以选定的恒定张力，读记收敛尺，然后放松钢尺张力。（3）重复B，三次读数差，不应小于收敛计的精度范围。取三次读数的平均数作为计算值。（4）测读的同时，测记收敛计的环境温度，并对尺长进行温度修正。4.3 监测数据分析2013年12月开始监测，截止2014年7月24日，深云车辆段进段B线路隧道各项监测值及监测点变化速率均在可控范围内，未达到监测预警、报警值，各测试项目累计变化值均在设计允许范围之内，日常巡视未发现异常情况，隧道处于安全可控状态。其中地表沉降最大值为-4.5mm，变化速率为-0.1/d；拱顶沉降监测累计最大值为-3.9mm，变化速率为-0.1mm/d，净空收敛累计醉倒值为-4.11mm，变化速率为0.26mm/