软岩地层特大断面隧道“中柱岩墙联合支护法”施工工法

软岩地地层特特大断断面隧隧道““中柱柱岩墙墙联合合支护护法””施工工工法法中交一公公局第第三工工程有限公公司靳志强强2014年3月5工程应应用情情况4关键技技术创创新点点与施施工工工艺操操作要要点3工艺原原理2工法特特点1工法产产生背背景6社会经经济效效益7工法视视频资资料（（11′′40″）交流材材料提提纲重庆市市轨道交交通六六号线线二期期BT三标段由中中交一一公局局第三三工程程有限限公司司承建建，项项目位位于重庆市市北碚碚区，主要要工程程内容容为天天生站站、五五路口口站两两座暗暗挖车车站和和TBM掉头段段。建建设周周期为为2009年10月~2013年5月。1工法产生生背景景1.1工程背背景BT三标段段车站位于重重庆市市北碚碚区闹闹市街街区，其中中天生生站位位于天天生路下下大致致呈南南北向向布置置，人人流、、车流流密集，，沿街街为大量量8层居住住楼，洞洞室围围岩以以砂岩为主，，主要要为Ⅲ级、部部分Ⅳ级。洞顶最最大埋埋深为为16m，岩层层最薄处处不足足3m。五路口口站位于于中山路路上，，上方方为北北碚区区老城城的步步行街街。周周边环环境较较为复复杂，，沿街街为大大量80年代初初期建建设的的8层居住住楼，洞洞室围围岩以以砂质泥泥岩为主，，主要要为Ⅳ级、部部分Ⅴ级，地地质条件较差。。洞顶最大大埋深深为14m，岩层层最薄处处不足足4m。1工法产生生背景景1.2技术背背景（（难点点）天生站站、五五路口口站主主体结结构最最大开开挖断断面宽宽20.59m，高18.09m，暗挖挖最大大断面面面积积326m2，TBM调头段段最大大开挖挖断面面宽24.54m，高16.64m，暗挖挖最大大断面面面积积342m2，属于于特大大断面面暗挖挖隧道道。1工法产生生背景景主车站站采用用曲墙墙+仰拱的的五心心圆马马蹄形形断面面天生站站～五五路口口站区区间结结构采采用马马蹄形形断面面充分依依托建建设工工程，，结合合工程程技术术特点点和难难点总总结形形成了了《软岩地地层特特大断断面隧隧道““中柱柱岩墙墙联合合支护护法””施工工工法法》，解决决了实实施工工程中中的围围岩差差、周周围建建筑和和环境境影响响敏感感性高高、特特大断断面以以及工工程推推进速速度等等诸多多难题题。过程中还取取得了了2项实用用新型型和1项发明明专利利成果果；经经交通通部科科技信信息研研究所所查新新，得得出该该施工工技术术国内未未见技技术特特点相相同的的文献献报道道，在在国内内具有有新颖颖性。。工法关关键技技术经经中国国公路路建设设行业业协会会组织织专家家评审审鉴定定，鉴鉴定结结果为为该项项目达达到国内领领先水水平。该工法法成果在在获得得2013年度工工程工工程工工法的的同时时，还还获得得了2013年度重重庆市市级工工法、、2011~2012年度中中国交交建工工法、、2012年度中中交一一公局局工法法。1工法产生生背景景1.3技术水水平本工法法相对对于双双侧壁壁导坑坑法，，施工工作业业空间间增大大，隧隧道上上下断断面可可分别别进行行开挖挖支护护，人人工机机械易易操作作，相相对独独立，，可减减少相相互干干扰，，工效效提高高，成成本降降低。。2工法特特点2.1工法特特点施工实实体图图2工法特特点2.2施工工工法形形成说说明双侧壁壁导坑坑法原设计计施工工方案案台阶分分部临临时支支撑法法过程改改进施施工方方案中柱岩岩墙联联合支支护法法最终采采用施施工方方案优点：：施工安安全能能够得得到保保证、、地层层变形形和沉沉降能能够得得到控控制。。缺点：：主要表表现在在施工工工序序多、、速度度慢，，同时时施工工成本本也非非常高高。优点：：大大提提高了了施工工速度度，施施工成成本也也相应应降低低。缺点：：其拱顶顶变形形和地地表沉沉降控控制指指标明明显偏偏大，，存在在较大大的施施工安安全风风险。。优点：：施工速速度提提高，，施工工成本本降低低；地地层变变形和和沉降降能够够控制制，施施工安安全有有保证证。缺点：：施工速速度较较台阶阶分部部临时时支撑撑法稍稍微慢慢一些些。初步调调整不断改改进根据方方案比比选分分析和和实际际验证证（施施工过过程采采用了了有限限元仿仿真模模拟分分析和和实际际监控控量测测分析析），，综合合考虑虑工期期、成成本、、安全全性等等因素素，““新型型开挖挖法—中柱岩岩墙联联合支支护法法”较较双侧侧壁导导坑法法和台台阶分分部临临时支支撑法法，更更加适适合本本项目目的工工程的的施工工。2工法特特点2.3三种开开挖方方法的的综合合对比比施工方法数值计算最大值（mm）监控量测最大值（mm）研究断面上整个车站区域内拱顶变形地表沉降里程拱顶变形地表沉降拱顶变形地表沉降双侧壁导坑法3.22.5-----台阶分部临时支撑法15.512.7K60+590231718～3515～23中柱岩墙联合支护法10.77.5K60+760141112～249～16地铁车车站开开挖方方法综综合对对比分分析1施工方法循环进尺（m）日进尺（m）紧急情况处理地层变形控制施工安全性临时支护施工组织作业区域临空空间机械作业双侧壁导坑法0.5～1.01容易可控较好多复杂较小较小小型台阶分部临时支撑法0.5～12难一般一般较少易较大较大可以中柱岩墙联合支护法1.01～1.5可处理容易好少一般大大可以地铁车车站开开挖方方法综综合对对比分分析2拱顶最最大变变形和和地表表最大大沉降施施工控制值为30mm中柱岩岩墙联联合支支护法法与双双侧壁壁施工工方案案相比比有如如下优优点：：①大大大加加快了了施工工进度度，缩缩短施施工工工期,每循环环进尺尺1.0m,日进尺尺1.0～1.5m；②除除特殊殊情况况下，，竖向向临时时支撑撑可以以在初初期支支护完完成之之后进进行，，具有有宽阔阔的操操作空空间和和充足足的施施工时时间，，较双双侧壁壁导坑坑法更更具有有灵活活性。。③对对于坚坚硬的的砂岩岩来说说，不不用进进行侧侧壁导导坑的的开挖挖，和和常规规的台台阶法法开挖挖相似似，操操作相相对容容易。。2工法特特点中柱岩岩墙联联合支支护法法是基基于新新奥法法原理理，将将特大大断面面隧道道划分分上下下断面面施工工。上上断面面利用用支通通道采采用台台阶法法进行行开挖挖、支支护，，并新新增加加中心心竖向向钢砼砼柱墙墙临时时支撑撑体系系和水水平钢钢支撑撑；下下半断断面利利用主主通道道进行行开挖挖、支支护，，并预预留中中柱及及岩墙墙；在在岩墙墙施工工对拉拉锚杆杆，以以保证证完整整及稳稳定性性。整整个断断面结结构在在开挖挖过程程中，，竖向向钢砼砼立柱柱和水水平钢钢支撑撑与初初支拱拱架形形成封封闭结结构，，受力力简单单、明明确，，有效效控制制围岩岩的变变形。。3工艺原原理3.1工艺原原理适用范范围：：适用用于较较复杂杂、Ⅳ～Ⅴ级、软软岩地地层，，开挖挖断面面在250～350㎡范围的的暗挖挖隧道道。3.2适用范范围对于特特大断断面隧隧道暗暗挖施施工，，常规规方法法有：：台阶阶临时时仰拱拱法、、中隔隔壁法法（CD法）、、交叉叉中隔隔壁法法（CRD法）、、中洞洞法、、双侧侧壁导导坑法法、洞洞桩法法等。。依托托重庆庆轨道道六号号线二二期BT三标的的施工工实践践，借借鉴中中柱法法，将将CD法与中中柱法法相结结合，，利用用岩柱柱支撑撑与中中柱共共同受受力，，达到到开挖挖支护护的同同步并并进，，减少少中柱柱开挖挖施工工所占占用的的时间间，开开展关关键技技术研研究与与联合合攻关关，创创新性性的提提出了了“中柱岩岩墙联联合支支护施施工工工法””。在大断断面地地铁车车站施施工中中，该该工法法克服服了工工序多多、干干扰大大等问问题，，在保保证了了安全全和质质量的的情况况下，，进度度加快快明显显，大大大节节省了了工期期。工工法具具有较较高的的先进进性和和较强强的创创新性性，而而且操操作简简单，，易于于推广广，有有较高高的推推广应应用价价值。。4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点4.1关键技术术创新点点以依托工工程的两两座车站站和TBM掉头段施施工为例例，充分分考虑底底层特性性和断面面尺寸参参数，采采用中柱柱岩墙联联合支护护法工法法进行了了车站暗暗挖施工工。一方面减减少了施施工步序序，降低低了施工工干扰，，加快了了施工进进度，且且施工成成本大大大降低；；另一方方面在开开挖过程程中，竖竖向钢砼砼立柱和和水平钢钢支撑与与初支拱拱架形成成封闭结结构，受受力简单单、明确确，有效效控制围围岩的变变形，减减小了对对工程周周边居民民的影响响，保证证了施工工安全和和施工质质量，社社会效益益不可估估量。4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点4.2解决的技技术难题题中柱岩墙墙联合支支护法分分为7个台阶，，支护工工序12步序，具具体如下下：4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点4.3施工工法法步序说说明施工工艺艺步序横横断示意意面施工步序序：（后后面的视视频资料料有详细细介绍，，此处不不作详细细叙述））4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点第一步：：上断面左左上台阶阶的开挖挖、支护护和水平平钢支撑撑施工第二步：：上断面面右上台台阶的开开挖、支支护和水水平钢支支撑施工工第三步：：新增中中心竖向向钢砼柱柱墙临时时支撑体体系施工工第四步：：下断面面左中台台阶的开开挖、支支护4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点第五步：：核心土土上部施施加对拉拉锚杆第六步：：下断面面左下台台阶的开开挖、支支护第七步：：下断面面右中台台阶的开开挖、支支护第八步：：下断面面右下台台阶的开开挖、支支护施工步序序：4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点第九步：：左右下下台阶底底部仰拱拱、回填填施工第十步：：竖向钢钢砼立柱柱、上部部水平钢钢支撑的的拆除第十一步步：核心心土开挖挖及砼回回填第十二步步：二衬衬钢筋砼砼浇筑施工步序序：4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点1）上半断断面左右右台阶开开挖高度度以8m为宜，上上下台阶阶之间相相距3～5m，左右平平行台阶阶之间相相距6～10m。2）初期支支护喷射射砼强度度达到设设计70%以上，方方可进行行下台阶阶开挖支支护，喷喷射砼厚厚度边墙墙为70～100mm，拱顶50～60mm。3）中下台台阶边墙墙拱架采采用单侧侧或双侧侧交错开开挖，不不得使上上部结构构同时悬悬空。4）初支拱拱架安装装基面应应坚实并并清理干干净，必必要时进进行预加加固。高高强应螺螺栓采用用正反安安装。5）下半断断面开挖挖后要及及时进行行仰拱回回填封闭闭。4.4施工工艺艺操作要要点4关键技术术创新点点与施工工工艺操操作要点点7）中心竖竖向钢砼砼柱墙临临时支撑撑体系的的拆除长长度，应应根据监监控量测测数据与与地质情情况结合合确定，，一般为为1～2个台车的的工作长长度为宜宜，本项项目为1个台车工工作长度度。8）二衬混混凝土强强度达到到75%以上，才才可进入入下循环环的爆破破开挖。。如有裂裂缝等异异常情况况时，查查明原因因后，采采取相应应整改措措施进行行下工序序。9）拱顶沉沉降、收收敛和位位移等监监测点布布设，须须同时锚锚固到初初支和围围岩内部部。并增增设中柱柱与岩墙墙的监测测项目，，如围岩岩压力、、钢筋应应力、位位移等。。在重庆市市轨道交交通六号号线二期期BT三标段的的天生站站和五路路口站，，以及TBM掉头段中中得到了了应用。。（工程程背景已已在前面面做了介介绍，此此处不再再重述））实践证证明，中中柱岩墙墙联合支支护法替替代了双双侧壁导导坑法，，是可行行、有效效的，有有积极的的推广意意义。另外我公公司本年年度在重重庆轨道道交通环环线的““重庆市市轨道交交通环线线上桥车车站、凤凤鸣山车车站及区区间隧道道工程””中，上上桥站为为特大断断面暗挖挖车站，，将继续续应用该该工法进进行施工工，并结结合施工工实际对对工法提提出改进进和修正正意见。。5工程应用用情况重庆市轨轨道交通通六号线线二期北北段BT三标采用用本工法法在保证证了施工工安全的的前提下下，工程程整体缩缩短了15%的工期，，节省了了约6%的施工成成本。天生站和和五路口口站采用用“中柱柱岩墙联联合支护护”施工工与原设设计费用用基本持持平。初初步考虑虑到项目目投资利利息、项项