大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工技术

大断面黄土隧道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。一、概述二、施工工艺

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、施工工艺艺2、初期支护采采用双层初期期支护第一层设全环环I25a型钢架加强支支护，钢架间间距0.5m一榀，，钢架架间纵纵向设设φ22连接钢钢筋，，环向向间距距1.0m，并间间隔1.0m设φ22交叉连连接筋筋进行行加强强，在在钢架架拱顶顶、仰仰拱底底及每每处钢钢架接接头位位置两两侧设设1.6cm厚连接接钢板板，钢钢板宽宽5cm，每榀榀钢架架两侧侧大拱拱脚处处各设设4根Φ42锁脚锚锚管，，每根根长4.0m，拱墙墙设φ8钢筋网网，网网格间间距为为20*20cm；全环环喷35cm厚C25砼，拱拱墙喷喷砼内内掺入入聚丙丙烯微微纤维维。四、施施工工工艺第二层层设全全环4肢φ22格栅钢钢架加加强支支护，，钢架架间距距1.0m一榀，，钢架架间纵纵向设设φ22连接钢钢筋，，环向向间距距1.0m。微纤纤维掺掺量为为每方方砼1.2kg。采用用全环环喷25cm厚C25砼，拱拱墙喷喷砼内内掺入入聚丙丙烯微微纤维维。四、施施工工工艺3、临时时侧壁壁临时侧侧壁设设I25a临时钢钢架，，间距距0.5m，临时时钢架架间纵纵向设设φ22连接钢钢筋，，环向向间距距1.0m，并间间隔1.0m设φ22交叉连连接筋筋进行行加强强；临临时侧侧壁上上半断断面设设Φ50超前小小导管管，长长3.5m，环向向间距距0.5m，纵向向间距距2.0m一环；；侧壁壁及中中间导导坑中中部各各设置置一根根I25a临时横横撑，，横撑撑纵向向间距距0.5m。临时时钢架架采用用I25a号热轧轧普通通工字字钢、、加劲劲肋和和连接接钢板板焊接接组成成，单单元间间以螺螺栓连连接，，接头头处焊焊缝厚厚度h[f]=10mm。拱脚脚垫有有槽钢钢,在钢架架拱顶顶、仰仰拱底底及每每处钢钢架接接头位位置两两侧设设1.6cm厚、宽宽5cm的连接接钢板板。两两侧边边墙大大拱脚脚处设设1.6cm厚30cm宽的钢钢板垫垫板，，垫板板间距距0.5m，长1.05m。钢架架在初初喷4cm厚混凝凝土后后架设设，架架设完完毕后后再复复喷混混凝土土至覆覆盖钢钢架6cm。最终终达到到35cm的设计计厚度度。四、施施工工工艺4、仰拱拱施工工仰拱开开挖采采取分分部、、分段段开挖挖支护护的方方法。。仰拱拱距1部掌子子面距距离控控制在在25m以内，，仰拱拱施工工时采采用15m栈桥保保证隧隧道施施工运运输的的畅通通。仰拱开开挖每每循环环进尺尺3榀钢架架间距距，开开挖后后及时时立设设仰拱拱钢架架，喷喷砼。。仰拱拱初支支施工工5.5m时，绑绑扎仰仰拱钢钢筋5.2m，立设设纵向向横向向仰拱拱堵头头板，，堵头头板上上安置置止水水带。。灌注仰仰拱砼砼，仰仰拱砼砼终凝凝后，，灌注注填充充砼。。填充砼砼终凝凝后，，拆除除临时时支撑撑，继继续向向前开开挖支支护下下一个个循环环。四、施施工工工艺5、双侧侧壁拆拆除仰拱填填充施施工完完毕，，满足足二衬衬施工工长度度时即即安排排拆除除双侧侧壁横横撑、、临时时钢架架，拆拆除长长度与与二衬衬施工工长度度相同同，并并保证证临时时支护护钢架架至少少有5m深入到到仰供供填充充层。。双侧壁壁拆除除逐榀榀进行行，每每榀砼砼全部部凿下下后，，由专专人进进行及及时清清理。。四、施施工工工艺6、拱墙墙衬砌砌拱墙衬衬砌采采用全全断面面液压压衬砌砌台车车，衬衬砌台台车长长10.5米,每次衬衬砌长长度为为10.4米,搭接长长度0.1米。砼灌注注采用用两侧侧对称称灌注注，保保证两两侧灌灌注高高差不不超过过1m，防止止侧压压及台台车移移位。。混凝土土振捣捣采用用插入入式振振捣器器与附附着式式振捣捣器，，振捣捣作业业分层层分段段进行行。每每次振振捣的的深度度大于于浇筑筑混凝凝土的的高度度。振振捣至至混凝凝土面面出现现浮浆浆、混混凝土土不再再下沉沉、不不再有有气泡泡冒出出。砼灌注注至拱拱顶采采用挤挤压式式倒退退逐一一泵送送砼，，确保保拱顶顶砼密密实。。四、施施工工工艺7、侧壁壁导坑坑法掌掌子面面贯通通施工工⑴贯通通前各各掌子子面步步长要要求侧壁导导坑法法施工工进入入贯通通段以以前进进出口口工区区各洞洞室步步距均均应满满足以以下要要求，，1＃洞室室与2＃洞室室之间间不大大于5m，3＃洞室室与4＃洞室室之间间不大大于5m，1＃洞室室与3＃洞室室平齐齐，5＃洞室室与2＃、4＃洞室室不大大于5m，仰拱拱与最最前方方掌子子面距距离不不大于于25m，拱墙墙衬砌砌距最最前方方掌子子面不不大于于45m。四、施施工工工艺⑵贯通通前仰仰拱施施工仰拱每每次施施工的的长度度应比比正常常施工工过程程中短短，浇浇筑混混凝土土控制制在每每次5m以内，，开挖挖每循循环控控制在在1.5m，先开开挖支支护8号洞室室的左左右两两部分分，然然后开开挖支支护8号洞室室的中中部，，每循循环仰仰拱开开挖支支护成成环后后方可可开挖挖下一一循环环。⑶封闭掌掌子面面当掘进进至两两个方方向的的1号和3号洞室室相距距15m时停止止开挖挖。将将仰拱拱和衬衬砌施施工至至掌子子面25m和45m的距离离后，，一个个方向向停止止施工工并封封闭掌掌子面面，掌掌子面面使用用钻打打锚杆杆挂钢钢筋网网封闭闭。四、施施工工工艺⑷贯通施施工开始1＃洞室室的单单独贯贯通，，在1＃洞室室开挖挖前，，施作作一环环单根根长度度为6m的超前前支护护，1＃洞室室掘进进4m后再施施作一一环6m的超前前支护护，在在掘进进过程程中横横撑必必须紧紧跟掌掌子面面。1＃洞室室贯通通后将将横撑撑逐榀榀安装装与另另一端端1＃洞室室横撑撑连接接。1＃洞室室贯通通后，，开始始3＃洞室室贯通通，方方法同同1#洞室，，在掘掘进过过程中中横撑撑必须须紧跟跟掌子子面。。3＃洞室室贯通通后将将横撑撑逐榀榀安装装与另另一端端3＃洞室室横撑撑连接接。四、施施工工工艺1、3＃洞室室贯通通后，，2、4#洞室同同时掘掘进直直至贯贯通，，施工工过程程中确确保相相应洞洞室仰仰拱及及时封封闭成成环。。2、4＃洞室室贯通通后，，开始始5、6、7、8＃洞室室掘进进，每每掘进进5m施作一一环5m仰拱，，每施施作2环仰拱拱施作作一环环拱墙墙衬砌砌。5＃洞室室掘进进至剩剩余5m时施作作一环环单根根长度度为6m的超前前小导导管，，5＃洞室室继续续掘进进3m后后再再施作作一环环6m的超前前小导导管后后，开开始5＃洞室室的掘掘进贯贯通。。5＃洞室室贯通通后中中间核核心土土不得得一次次取完完，每每取5m施作一环5m仰拱，直至核心土土全部完成，仰拱拱全部浇注完毕。三、监控量测1、监控量测内容：：在下穿高速公路路路面前对路面的原原始状况进行测量量及拍照，并做好好记录。在下穿高高速公路施工过程程中，对洞内和洞洞外地表实行了监监控量测。监控量量测内容包括：拱拱顶沉降与水平平收敛、地表沉降降。2、测点布置水平收敛、拱顶下下沉点布置在同一一里程断面上。现现场在开挖后及时时布置测点并读取取初始读数，测点点深入土体内1m以上，外套钢管以以保证测点能够随随土体的沉降自由由沉降，套管用塑塑料袋包裹保护，，待喷砼完毕后去去除塑料袋使测点点外露，施工中继继续对测点采取保保护措施。洞内初期支护下沉沉、变形断面量测测断面间距5m。每断面共布设11个测点，如下图所所示。地表测点布置于高高速公路两侧路缘缘石上和中心隔离离带，并沿公路纵纵向每5m布置1个点，施工中及时时观察路面变化情情况，在开挖前观观测并记录原路面面情况，开挖后每每天观测，二衬砼砼施工完并达到设设计强度后停止观观测。三、监控量测三、监控量测3、量测方法拱顶下沉、水平收收敛采取全站仪进进行无接触式量测测模式，采用坐标标法观测，以确定定左右侧不同的位位移变化量，地表表下沉采用高精度度水平仪进行观测测。4、量测频率根据黄土隧道的变变形特点，拱顶下下沉、地表下沉的的量测频率按下表表进行：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＜102次/天1次/天1次/天210～301次/天1次/天1次/周330～602次/周2次/周2次/周4＞602次/周2次/周2次/周5、监测管理监测管理值包括设设计值、警戒值、、允许值，警戒值值是依设计预估变变形量的百分比制制定。初支监测断断面变形量的管理理值下表所示：开挖阶段设计值（mm）警戒值（mm）日变形速率（mm