大跨度黄土公路隧道偏心CD环形开挖施工工法

大跨度黄土公路隧道采用

偏心CD环形开挖施工工法杜松中铁十一局集团第五工程有限公司五一路项目部二〇一三年四月一、工法背景

平阳高速公路阳曲1号隧道为一座上、下行分离双向六车道高速公路特长隧道，隧道左线长4685米，右线长4711米；其中隧道进口湿陷性黄土段左、右线长约2000余米，黄土段埋深在2.0m～34.0m，开挖跨度为17.23m～19.87m。该隧道为山西省首例大跨度、超浅埋湿陷性黄土特长公路隧道。隧址土体主要以上覆马兰组黄土、下覆离石组黄土为主。马兰组黄土土体疏松，质纯，大孔隙，垂直节理发育。乏水状态下马兰组黄土冻融状态下马兰组黄土

离石组黄土以棕黄色亚粘土为主，中间夹钙质结核层，与马兰组黄土相比，土体密实，稳定性好。富含钙质结核层离石组黄土由于业主工期要求，阳曲1号隧道进口黄土段进洞施工未避开湿陷性黄土春融期，于2010年初率先进洞施工。但在随后的两个月时间里，采用传统的双侧壁导坑法掘进施工，左、右双侧壁导坑法施工，拱部马兰组黄土经常失稳溜塌线单洞掘进平均仅15m/月；由于春融影响，隧道拱顶沉降和周边收敛较大，局部地段侵入二衬净空，无法满足设计和工期要求。鉴于此，项目部依托公司技术力量和社会资源，邀请铁道部第三勘察设计院、同济大学、重庆大学、西安科技大学、石家庄铁道大学、解放军后勤工程学院、重庆交通大学等单位的业界专家、学者共同对黄土隧道施工工艺进行改良。首先，采用“三台阶法”，施工过程中，由于三车道黄土隧道呈扁平椭圆形，开挖跨度较大，达17.23m；分台阶开挖，不利于初期支护及时封闭成环，且结构矢跨比较小，结构受力较薄弱，最后该工艺以掌子面冒顶宣告失败。三台阶施工隧道冒顶其次，采用“CD法”，采用CD法施工，先小导坑掘进，释放黄土应力，采用侧壁临时支护和临时仰拱及时封闭成环，初期支护受力体系较好，但该工艺施工步序繁琐，洞内施工组织复杂，月进尺仍不能满足工期要求，该工艺被迫“流产”。最后，采用我今天所讲的施工工艺（即：浅埋大跨度黄土隧道采用偏心CD环形开挖施工工法）施工，该工法类似CD法，但我们从中省略了临时仰拱工序，简化施工步序，化偏心CD环形开挖施工，小导坑先行，环形导坑紧跟。繁为简，为洞内施工组织提供便利，提高机械利用率。同时采用小导坑掘进释放土体应力，环形导坑紧跟施工，利于初期支护及时闭合成环，初期支护结构受力体系完整。采用该工艺施工平均月进尺50m/月左右，最高纪录为单洞掘进93m/月；且安全、质量、进度平稳可控，满足各方要求。二、穷偏心稍CD绵环形那导坑持开挖课工法会特点2.难1狸与普杨通土也质隧剧道开造挖相敬比，沿阳曲介1号胖隧道峰由于盾受隧舞址埋漂深，池结构轧物跨徒度，壶以及缺大断军面的切限制汁，本远工法智采用炎分部鹊开挖核可以狼划分撒围岩框断面氧，促扛使围貌岩应援力从失新分绝布，巡寿先掘浙进小竿导坑速可以谅提前洪释放孩围岩侦应力傲，预犬知前闸方掌军子面邮土体丘情况兽，降躺低围呈岩冒旨顶、千塌方哲的发承生概弦率；秧其次税环形支导坑吗紧跟研，初厘期支煤护及钟时封损闭成竹环，肆利于徐支护雷体系颠整体只受力天。2.籍2死超浅有埋大滑跨度骂黄土绩隧道涉采用卡偏心统CD克环形趁开挖青施工贞，较埋设计籍双侧箭壁导姥坑施拜工，蔬工序蛇简洁臣，便编于施旗工组庸织管匠理，龙可加迷快施步工进德度，攀缩短迈工期慢；沙提高昌机械以利用爱率，脉节约求人工灶和材煎料。三、嘉工法姓原理浅埋隔地层备大跨匀度黄烈土隧总道采敏用偏陶心C棍D环声形开桥挖法围施工认是根阁据“本预加端固、烧短进缸尺、授强支涨护、剧早封延闭、晌勤测谱量”卖的原硬理，苦通过忽监测坝隧道雾拱顶匪沉降肿及周夜边收守敛等响数值担，不四断优泼化开钥挖方跟案，荡采用堆分部富开挖职形式遍、合碗理选胃择开具挖进殊尺、它缩短降各工碌序衔神接时市间、惠严格围控制吵衬砌甚安全跃距离赔等方妇法，拨避免树因开聚挖方润法不如当和登仰拱碎、二币次衬惊砌滞缓后导来致隧士道拱销顶下纪沉、辫掌子担面崩嘉塌等主病害冒的发玩生，默以保晶证黄尼土隧挣道在戚浅埋愉地段初的施单工安否全。根据创隧道翼拱顶绞沉降乒监测赏和周税边收贿敛数间据，看确定框合理捎的分搂部开冷挖形净式和掘衬砌炉安全意距离开，偏径心C呆D环槽形开尤挖施驱工采这用偏义心导赤坑+扣环形桥开挖居法分滴部前林后错劣开开晃挖，涂开挖得过程硬中,劫左侧炉小导辜坑超捷前开钱挖支窗护，趋降低哲隧道穷相对偷围岩袍级别送，提径前释船放围斯岩应砌力，狠右导菜坑结编合拱劣部环掀形同闷步跟光进施恭工，萍快速无闭合蓄支护昼结构吩，减艰少对多围岩般的扰娱动，漠分部次支护香，形坚成支桶护整座体；永缩短伯作业毫循环穗时间启，逐退步向轿纵深巡寿推进副，形似成开雹挖及脏施作叠初期喉支护晋，混穴凝土赛仰拱你紧跟红掌子辫面及桃时施澡作构投成稳招固的禁支护误体系币。四、币工法袋适用杨范围本工娘法适犹用于卵大跨绘度超抹浅埋恰自稳少性较加好黄狭土隧贡道施间工。钳若隧侮道全遣部以呀马兰凝组黄顿土为普主，航则不士适宜芝采用致该工邪法施居工。五、骗工法始施工交工艺5.鉴1巨工艺宜施工无流程5.毁2驳施工腰工艺页流程5.缎3强施工集重点盾及注麦意事惠项5.侧3.熄1岂施工闲准备做好域场地阀的“级三通商一平野”工嗓作，欠隧道渐洞门贤因处穗于退羞耕还班林区蒙，植扭被及贪杂草墙相对亮较茂贵密，缝本着冤“早抖进晚直出”拜的原妈则，碰尽量仰少破闷坏植棒被，萝减少管洞口秧刷方留工程铺和护词坡工阻程量奸。边顶仰坡肉开挖祥后，巴及时闪进行浓“喷闻、锚纷、网遍、喷箱”支芹护，团及时拦封闭乘土体嘱，并座做好惯边坡己防排至水施肯工。中同时大，湿雾陷性袄黄土虑隧道谷进洞忆施工孤时宜货避开广春融隐和雨泰季。5.纷3.恳2拣超前急支护开挖狡前，铜对土乱体拱就部和乘临时扣支护你外侧松拱腰退以上牲部位摘采用申Φ4吼2注朱浆导徒管施野工，费注浆唱导管蚊参数趁根据争实际昏情况略动态菜控制本，确啄保开馋挖时临洞顶王和侧烘墙土如体稳纽奉定。碎（阳乞曲1临号隧狼道施挪工时核采用爽每环孩长2认.5庆m，故环向染40毙cm绞间距沃施工诱）5.渗3.放3句洞身尤开挖懂及初池支由于夹隧道赤开挖雅跨度荐大，成为确贪保施疑工安头全，乓开挖彼进尺衬每循歼环控关制进忙尺为狗50左cm包（单左榀工华字钢遇进尺详），捡采用责左小男导坑抬先行女、预速留核盖心土柔环形返导坑割紧随首两个私工作慕面施敌工，关洞身阻开挖恭采用港人工喘风镐煤修边帜配合匆挖掘头机掘毙进，救利于家控制葬隧道奴超欠图挖。（1意）人只工风黄镐配痰合挖秒掘机维沿开霜挖轮耗廓线尚自上敌而下痛开挖恰左小良导坑努，开类挖后锹及时勺喷射示混凝姜土（虏喷射访混凝呈土厚饮度和拳支护骡强度摔根据躺掌子钳面情船况可毙动态等调整答），洽封闭云作业扒面，摩边墙原初支槐和临膛时初蕉支作夫业及吐时跟耐上，烈避免章侧墙合向导弦坑内丘崩塌预。（2嗽）左巷小导印坑超惭前施肥工后蚕3m辣～5偷m后童，同郑时开惑挖环材形导略坑，弦预留基核心混土，本进行简环形污导坑笔支护杰，使友初期稀支护市及时泰与左它小导酒坑支遮护体扬系闭浇合。瓦隧址泼土体添较稳际定情芦况下访，可扶以两踢个作沿业面伏平行严推进贯施工马，遇第不良蒜地质找段应监避免例左、挖右侧理两个智工作旱面同蕉时施贺工。（3年）工挽艺控挽制点蔽：预局留核填心土献处理慢。阳抵曲1枣号隧果道预棍留核华心土扑呈梯沉形状淘，断婶面尺脆寸约拢4m汉（高恰）×忌4m艺（底互宽）恢；环乡丰形导晚坑开某挖结之束后厘，应漂及时叔对核铃心土铲进行掠封闭团处理援，防盏止核承心土述裸露责时间个较长惩失稳昂、崩泊塌；轨核心千土封葱闭参虑数可最根据蹦土质约情况要选择洒素喷器或锚缓喷防除护。5.语3.费4混仰拱下施工黄土庸隧道泳在开枪挖后启受各殃种地跃质和驱施工走因素鄙的影薪响，板在施例工前起期围沈岩变忧化较蒸大，嫂支护摇体系滩应快帅速封喷闭成旗环；菠根据骗掌子耀面的缓空间负效应袭，掌津子面答距仰萍拱最合大距青离以偷不超疑过2眯5米维为宜房诚，仰目拱建窝议采持用半雁幅施字工，答开挖娇长度旧以3增～4孤米最馒为安耻全，唉防止谊开挖秋步距抽过大鄙，边践墙拱笨脚处贱收敛词加剧笔，造洋成喷钻射混难凝土孔开裂疗和拱企架下孔沉。缎仰拱畅开挖株后，务应及驼时施惹作仰幻玉拱钢疲架及千衬砌深混凝路土支词护。5.床3.畏5嘉防排议水施肃工（1茎）施队工防刃排水黄土筐遇水邻软化游，施泽工中盐选用伐煤电蚁钻和伍矿用剖电动进岩石厉钻机匙施作纹锚杆貌和小怀导管门，尽城量减为少开畏挖面汁的施垮工用伶水量总，加弄快对岛开挖谋掌子衫面的舰封闭埋处理堆，缩附短土飞体裸竿露时确间。蔑另外际，对脱于开腔挖后吵出现卧的渗塌漏水滔，宜的引不盖宜堵衰，采厌用集昆水坑遥形式解集中觉处理机，对狗于土浇体含扁水量赤超过娃20盖%的狸地段邪，仰答拱开粗挖后摸，及格时初蝴喷混滚凝土忆予以扶封闭施处理门。（2菜）结子构防贫排水防排墓水的凤施工柏原则买是以寸排水厉为主搅，防絮排结素合，君综合期治理呼，形宴成完思整的贼防排方水体暴系，筋使隧网道防医水可呼靠，先排水垂畅通柳。复荡合式汁衬砌赞采用柔Φ5排0双录壁打码孔波蛇纹管柱、防扛水板杠和土哭工布垮进行秒环向钱防水艘；采榴用Φ合11集6双框壁打蹈孔波润纹管忙、中染心排丑水沟曾及排条水边袖沟进蔑行横肯向、编纵向啄排水掀。5.鸽3.叨6色衬砌阳曲脑1号画隧道坟黄土示段边帅墙、铅拱部岂采用叉9m碧可调逼式全停自动扮液压避台车教，混难凝土轮采用羞洞外稼自动秆计量骆拌合潮站拌父制，生混凝醉土罐怜车运怜输至点洞内铲，经剪输送雕泵泵嘉送入铲模。俭（可犹调式教全自涌动液予压台扯车的笨模度袍系数换可根扔据实近际情瘦况作葵调整市）5.弊3.食7膝监控阀量测哑技术监控妇量测稍是地榜下工滔程尤秩其是秋软弱雷段围导岩施冰工中粥的重加要内某容，斥是监刻视围膀岩和塘支护柄稳定绸性的泥重要晓手段蠢，它铁能指尾导施抖工、穷预报阻险情辅、确严保安合全。转根据织测量按结果映，绘女制位哲移-捎时间与曲线峰，进肾行回车归分啊析，疼判断厅围岩隐及支厘护稳咐定情凡况，梦及时法反馈历，以盘指导翠施工遮。监控棍量测傍项目毁一览巡寿表监测项目方法及仪器设备监测布设原则监测频率备注地质及支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述、地质罗盘仪等。掌子面及初期支护后的地段进行观察每次开挖及初期支护后周边位移收敛仪每10m～50m一个断面，每个断面2～3对测点1d～15d，1～2次/d；16d～30d，1次/2d；1～3月，1～2次/周；3月以上，2次/月开挖后及时埋设测点拱顶下沉水平仪、水准尺或测杆每10m～50m一个断面，每个断面2～3对测点1d～15d，1～2次/d；16d～30d，1次/2d；1～3月，1～2次/周；3月以上，2次/月开挖后及时埋设测点超前地质预报TSP202间隔50m～100m一个断面地表沉降精密水准仪、钢尺浅埋段沿隧道中线，每隔5m～10m布设一组测点开挖初期1～2次/d；开挖后期1次/2～3d开挖前提前埋设测点5.收3.箭8退注意忠事项（1荡）大早跨度盒黄土鞭隧道定施工旁应严般格遵湖循“车管超渐前、脆短开也挖、华勤测沸量、苏强支辣护、躬快封揉闭、默早成权环、悟稳中烦求快仍”的需原则南。（2拴）黄巷土遇牌水，无力学血效应浊发生茫显著品变化答，施偿工中或应加撇强对克水的警管理浸，可驰采取页集中宪排水勺的办桃法。（3霜）仰更拱应伴及时瓜紧跟坟导坑焦开挖返，即赔可以馆保护艳地基烛，防狼止翻调浆冒页泥，游也有曾利于既车辆菌行驶侦及文润明施惠工的包加强胳。（4简）左啊右侧诸两个桐工作疤面前昆后距扒离不糟宜过牙大，昼开挖但过程乌中应射注意援将核斥心土戒保留缘瑞完好黄，导松坑开框挖后偏根据悉围岩萌情况陈喷射离混凝咳土封码闭开引挖面牌和侧碎壁墙皂。（5御）超像前小翻导管巾支护历较一矮般设观计应苍加密游，可碎每循玩环施芦作超晓前管杂棚支垫护，谈消除嚷掉块滩及小闭型冒汇顶等该拱顶培脱空去病害匀。（6嫩）初殿支钢罚架拱病脚处非加垫轻混凝英土预汪制块测或钢债板，剑拱架欠背后词喷填浙密实颤，锁婶脚钢滚管及刃边墙匹锚杆狗视围泡岩情击况适欣当加意密布球设，仗拱部惹锚杆鼻可适割当减莫少。（7煤）通市过监伴控量忘测及它时取姐得实中测数特据分免析反窑馈用仰以修倍正设挤计参顷数和鹊调整间施工李作业姓方法县。（8认）及格时闭剥合初额支结道构并傍施作队仰拱所衬砌茄，严车格控获制二铺衬与雷掌子概面距头离。六、准资源项配置主要他施工哀机械姻配置京表序号机械名称规格型号单位双侧壁导坑法偏心CD法序号机械名称规格型号单位双侧壁导坑法偏心CD法1挖掘机PC200-6台329装载机ZLC50C台212风镐G10把201010装载机ZLC50D台213湿喷机PZ-5-1台6411空压机L-22/7台444煤电钻K3Y-2.5-380台281412碴车15m³辆865钻机KHYD75A台8413通风机SDFN10台226拌和机JS750台2214输送泵HBT60台227注浆机KBY-50/70台2215罐车HJT-3A辆338装载机ZL40B台1116台车9米台22双侧弹壁导应坑与经偏心御CD术环形掏导坑纽奉工艺纺施工主要断机具墙对比蜻表主要县作业史工序咳劳动狼力配郊备表工序工作内容双侧壁导坑偏心CD备注人数×班次人数×班次开挖开挖、出碴18×2=3613×2=26开挖班初期支护初喷、挂网、立钢支撑、锚杆、复喷25×2=5016×2=32初支班二次衬砌仰拱开挖、立模、浇筑混凝土6×2=126×2=12二衬班铺设防水板、防水管道安设4×2=84×2=8台车定位、预埋件安设、浇筑混凝土、脱模、养生9×2=189×2=18双侧巧壁导止坑与母偏心漠CD彼环形痕导坑键工艺踏施工主要隔人员信配置久对比拥表七、肺质量再控制7.闻1质色量标竞准本工倡法执若行施床工设立计图细纸、扑《公伏路隧象道施青工技没术规逢范》痕（J嘉TG另F仍60培-2磁00袭9）粪、《意公路陕工程病质量糕检验贸评定阻标准鲜》（也JT待G凤F8彩0/源1-间20魄04颗）。7.煤2质积量措幅施洞身来开挖把过程年中，唯应预趋留1粗0c梅m～退20梦cm薄采用只人验工手玻持风爱镐进读行修眨整，泻避免喜超欠弱挖。钢支样撑的烈锁脚略锚杆荷应向炒下以箱40央°～程45呀°角营度栽斜插偷，以惜起到牧承载顽拱扩径大拱跟脚的传作用吧。钢架欢安设席精度教应从材间距窜、垂而直度辣等方董面严贼格控捷制，笨避免覆侵入窜