雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工工藝

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù) 目 錄 一、概述 二、施工工藝 三、監(jiān)控量測(cè) 四、施工現(xiàn)場(chǎng)組織管理 一、概述 側(cè)壁導(dǎo)坑法是將大斷面黃土隧道分割為多個(gè)小洞室，解決淺埋、偏壓隧道開挖的安全性問題。與其他施工方法相比，將隧道斷面分為更多的小洞室，減小每次開挖后的圍巖臨空面，上部各洞室利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道拱部小導(dǎo)管或其他超前支護(hù)及導(dǎo)坑臨時(shí)側(cè)壁水平錨桿等超前支護(hù)，小斷面單獨(dú)掘進(jìn)，最后形成一個(gè)大的隧道斷面。該方法主要應(yīng)用于圍巖較差、淺埋、偏壓及洞口地段。 隧底一、概述 二、施工工藝 隧底填充雙 層 1 5 9 大 管 棚 ， 環(huán) 縱 向 間 距 4 0 c m3 m - 5 m噴 5 c m 厚 混 凝 土 封 閉 掌 子 面噴混凝土襯砌未示初期支護(hù)鋼架及臨時(shí)支護(hù)約 3 m約 3 m約 3 m1 0 m6m1 0 - 2 0 m二、施工工藝 1、開挖 側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖分七部進(jìn)行，每循環(huán)進(jìn)尺 1榀鋼架間距，各部相互關(guān)系如前圖所示。施工中 1、 3部采用人工開挖，其余各部采用人工配合機(jī)械開挖，施工中嚴(yán)格控制各部開挖距離：確保仰拱成環(huán)距離掌子面不超過25m，二襯距離仰拱不超過 20m。 合理確定各洞室的斷面是加快施工進(jìn)度的有效途徑， 1、 3洞室由于作業(yè)空間的原因不能采用機(jī)械開挖，因此應(yīng)盡量減小 1、 3洞室的開挖斷面，適當(dāng)加大 2、 4洞室的開挖斷面，以利于機(jī)械開挖，棄碴采用裝載機(jī)運(yùn)碴，自卸汽車出碴。 二、施工工藝 開始轉(zhuǎn)換工法時(shí)，首先選定 1部室進(jìn)行開挖，利用超前支護(hù)鉆進(jìn)時(shí)的取樣，測(cè)定該段土體的含水率、密度等，確定初期支護(hù)的參數(shù)是否需要加強(qiáng)。采用雙側(cè)壁施工的隧道多是地質(zhì)復(fù)雜或地質(zhì)較差的地段，每次開挖距離宜控制在一榀鋼架，及時(shí)施作支護(hù)系統(tǒng)，安裝型鋼鋼架和臨時(shí)支撐，噴射砼封閉成環(huán)，（橫撐視圍巖變形情況可采取跳躍式噴射砼帶以增強(qiáng)其支護(hù)剛度，但考慮到砼帶在開挖 1號(hào)和 3號(hào)洞室后，而 5號(hào)洞室尚未施工過時(shí)承受壓力，但在 5號(hào)洞室施工過后橫撐受拉力，應(yīng)盡量避免中隔壁噴射砼）， 在滯后 1號(hào)洞室 5米左右后開挖 2號(hào)洞室， 2號(hào)洞室可采用人工配合小型挖掘機(jī)開挖。初噴 4cm厚混凝土護(hù)壁，施作初期支護(hù)系統(tǒng)，接長(zhǎng)型鋼鋼架，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。 滯后 2號(hào)洞 3 5米后開挖 3號(hào)洞室，滯后 3號(hào)洞室 3 5米后開挖 4號(hào)洞室。 滯后 4號(hào)洞室 3 5米開挖 5 7號(hào)洞室，把 5號(hào)洞室掌子面核心土設(shè)置成圓弧形，減小人工開挖量，環(huán)形帶高度最好設(shè)置為 1米左右，核心土預(yù)留 5米長(zhǎng)，其余部分連同 6、 7號(hào)洞室采用小型挖掘機(jī)開挖，并形成一定的坡度（按照小型挖掘機(jī)的爬坡能力設(shè)置坡度）。同時(shí) 7號(hào)洞室掌子面距 5號(hào)洞室掌子面的距離要在噴漿機(jī)的有效噴射距離內(nèi)，這樣可以保證 5號(hào)洞室噴漿作業(yè)效率。 二、施工工藝 二、施工工藝 工法轉(zhuǎn)換初期保持各洞室掌子面相對(duì)位置不變，同步掘進(jìn)，及時(shí)施作仰拱，仰拱的施作長(zhǎng)度根據(jù)當(dāng)時(shí)的地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)要求確定，襯砌斷面保持與仰拱斷面約 20米左右的距離。 各洞室開挖順利，并已經(jīng)施工完一環(huán)或更多環(huán)的襯砌后，逐步調(diào)整 3號(hào)洞室距 1號(hào)洞室的距離，最終保持 1、 3號(hào)洞室， 2、 4號(hào)洞室掌子面平齊， 5號(hào)洞室掌子面距 2、 4號(hào)洞室掌子面 3 5米左右的距離。保持 1、 3號(hào)洞室掌子面在同一斷面的主要目的是控制隧道初期支護(hù)變形，拉近襯砌與前方掌子面的距離（控制在 50 60米之間），保證隧道施工的安全。 二、施工工藝 8號(hào)洞室（仰拱）的開挖，需要充分利用中隔壁的支撐能力， 8號(hào)洞分左中右三部分開挖，先左、右后中間，接長(zhǎng)中隔壁鋼架至仰拱鋼架頂面，使整個(gè)隧道共分為 3個(gè)暫時(shí)獨(dú)立的封閉環(huán)，待仰拱及填充施工完畢后，再拆除中隔壁及橫支撐（中隔壁和橫支撐為臨時(shí)支護(hù)）， 8號(hào)洞室開挖過程中，為了不影響施工進(jìn)度，在 8號(hào)洞單部開挖支護(hù)過后，利用棧橋跨過 8號(hào)洞，繼續(xù)開挖支護(hù) 1 4號(hào)洞室。 8號(hào)洞室的一次開挖量均不能大于 3榀鋼架間距，并要及時(shí)噴射砼形成剛性封閉環(huán)，以確保隧底開挖時(shí)整個(gè)斷面的安全性。 二、施工工藝 2、初期支護(hù)采用雙層初期支護(hù) 第一層設(shè)全環(huán) I25a型鋼架加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距 0.5m一榀，鋼架間縱向設(shè) 22連接鋼筋，環(huán)向間距 1.0m，并間隔 1.0m設(shè) 22交叉連接筋進(jìn)行加強(qiáng)，在鋼架拱頂、仰拱底及每處鋼架接頭位置兩側(cè)設(shè) 1.6cm厚連接鋼板，鋼板寬 5cm，每榀鋼架兩側(cè)大拱腳處各設(shè) 4根 42鎖腳錨管，每根長(zhǎng)4.0m，拱墻設(shè) 8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距為 20*20cm；全環(huán)噴35cm厚 C25砼，拱墻噴砼內(nèi)摻入聚丙烯微纖維。 四、施工工藝 第二層設(shè)全環(huán) 4肢 22格柵鋼架加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距1.0m一榀，鋼架間縱向設(shè) 22連接鋼筋，環(huán)向間距 1.0m。微纖維摻量為每方砼 1.2kg。采用全環(huán)噴 25cm厚 C25砼，拱墻噴砼內(nèi)摻入聚丙烯微纖維。 四、施工工藝 3、臨時(shí)側(cè)壁 臨時(shí)側(cè)壁設(shè) I25a臨時(shí)鋼架，間距 0.5m，臨時(shí)鋼架間縱向設(shè) 22連接鋼筋，環(huán)向間距 1.0m，并間隔 1.0m設(shè) 22交叉連接筋進(jìn)行加強(qiáng)；臨時(shí)側(cè)壁上半斷面設(shè) 50超前小導(dǎo)管，長(zhǎng) 3.5m，環(huán)向間距 0.5m，縱向間距 2.0m一環(huán)；側(cè)壁及中間導(dǎo)坑中部各設(shè)置一根 I25a臨時(shí)橫撐，橫撐縱向間距0.5m。臨時(shí)鋼架采用 I25a號(hào)熱軋普通工字鋼、加勁肋和連接鋼板焊接組成，單元間以螺栓連接，接頭處焊縫厚度 hf=10mm。拱腳墊有槽鋼,在鋼架拱頂、仰拱底及每處鋼架接頭位置兩側(cè)設(shè) 1.6cm厚、寬 5cm的連接鋼板。兩側(cè)邊墻大拱腳處設(shè) 1.6cm厚 30cm寬的鋼板墊板，墊板間距0.5m，長(zhǎng) 1.05m。鋼架在初噴 4cm厚混凝土后架設(shè)，架設(shè)完畢后再復(fù)噴混凝土至覆蓋鋼架 6cm。最終達(dá)到 35cm的設(shè)計(jì)厚度。 四、施工工藝 4、仰拱施工 仰拱開挖采取分部、分段開挖支護(hù)的方法。仰拱距 1部掌子面距離控制在 25m以內(nèi)，仰拱施工時(shí)采用 15m棧橋保證隧道施工運(yùn)輸?shù)臅惩ā?仰拱開挖每循環(huán)進(jìn)尺 3榀鋼架間距，開挖后及時(shí)立設(shè)仰拱鋼架，噴砼。仰拱初支施工 5.5m時(shí)，綁扎仰拱鋼筋5.2m，立設(shè)縱向橫向仰拱堵頭板，堵頭板上安置止水帶。 灌注仰拱砼，仰拱砼終凝后，灌注填充砼。 填充砼終凝后，拆除臨時(shí)支撐，繼續(xù)向前開挖支護(hù)下一個(gè)循環(huán)。 四、施工工藝 5、雙側(cè)壁拆除 仰拱填充施工完畢，滿足二襯施工長(zhǎng)度時(shí)即安排拆除雙側(cè)壁橫撐、臨時(shí)鋼架，拆除長(zhǎng)度與二襯施工長(zhǎng)度相同，并保證臨時(shí)支護(hù)鋼架至少有 5m深入到仰供填充層。 雙側(cè)壁拆除逐榀進(jìn)行，每榀砼全部鑿下后，由專人進(jìn)行及時(shí)清理。 四、施工工藝 6、拱墻襯砌 拱墻襯砌采用全斷面液壓襯砌臺(tái)車，襯砌臺(tái)車長(zhǎng)10.5米 ,每次襯砌長(zhǎng)度為 10.4米 ,搭接長(zhǎng)度 0.1米。 砼灌注采用兩側(cè)對(duì)稱灌注，保證兩側(cè)灌注高差不超過 1m，防止側(cè)壓及臺(tái)車移位。 混凝土振搗采用插入式振搗器與附著式振搗器，振搗作業(yè)分層分段進(jìn)行。每次振搗的深度大于澆筑混凝土的高度。振搗至混凝土面出現(xiàn)浮漿、混凝土不再下沉、不再有氣泡冒出。 砼灌注至拱頂采用擠壓式倒退逐一泵送砼，確保拱頂砼密實(shí)。 四、施工工藝 7、側(cè)壁導(dǎo)坑法掌子面貫通施工 貫通前各掌子面步長(zhǎng)要求 側(cè)壁導(dǎo)坑法施工進(jìn)入貫通段以前進(jìn)出口工區(qū)各洞室步距均應(yīng)滿足以下要求， 1洞室與 2洞室之間不大于 5m， 3洞室與 4洞室之間不大于 5m， 1洞室與 3洞室平齊， 5洞室與 2、 4洞室不大于 5m，仰拱與最前方掌子面距離不大于 25m，拱墻襯砌距最前方掌子面不大于 45m。 四、施工工藝 貫通前仰拱施工 仰拱每次施工的長(zhǎng)度應(yīng)比正常施工過程中短，澆筑混凝土控制在每次 5m以內(nèi)，開挖每循環(huán)控制在 1.5m，先開挖支護(hù) 8號(hào)洞室的左右兩部分，然后開挖支護(hù) 8號(hào)洞室的中部，每循環(huán)仰拱開挖支護(hù)成環(huán)后方可開挖下一循環(huán)。 封閉掌子面 當(dāng)掘進(jìn)至兩個(gè)方向的 1號(hào)和 3號(hào)洞室相距 15m時(shí)停止開挖。將仰拱和襯砌施工至掌子面 25m和 45m的距離后，一個(gè)方向停止施工并封閉掌子面，掌子面使用鉆打錨桿掛鋼筋網(wǎng)封閉。 四、施工工藝 貫通施工 開始 1洞室的單獨(dú)貫通，在 1洞室開挖前，施作一環(huán)單根長(zhǎng)度為 6m的超前支護(hù)， 1洞室掘進(jìn) 4m后再施作一環(huán) 6m的超前支護(hù)，在掘進(jìn)過程中橫撐必須緊跟掌子面。 1洞室貫通后將橫撐逐榀安裝與另一端 1洞室橫撐連接。 1洞室貫通后，開始 3洞室貫通，方法同 1#洞室，在掘進(jìn)過程中橫撐必須緊跟掌子面。 3洞室貫通后將橫撐逐榀安裝與另一端 3洞室橫撐連接。 四、施工工藝 1、 3洞室貫通后， 2、 4#洞室同時(shí)掘進(jìn)直至貫通，施工過程中確保相應(yīng)洞室仰拱及時(shí)封閉成環(huán)。 2、 4洞室貫通后，開始 5、 6、 7、 8洞室掘進(jìn)，每掘進(jìn) 5m施作一環(huán) 5m仰拱，每施作 2環(huán)仰拱施作一環(huán)拱墻襯砌。 5洞室掘進(jìn)至剩余 5m時(shí)施作一環(huán)單根長(zhǎng)度為 6m的超前小導(dǎo)管， 5洞室繼續(xù)掘進(jìn) 3m后后再施作一環(huán) 6m的超前小導(dǎo)管后，開始 5洞室的掘進(jìn)貫通。 5洞室貫通后中間核心土不得一次取完，每取 5m施作一環(huán) 5m仰拱，直至核心土全部完成，仰拱全部澆注完畢 。 三、監(jiān)控量測(cè) 1、監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容： 在下穿高速公路路面前對(duì)路面的原始狀況進(jìn)行測(cè)量及拍照，并做好記錄。在下穿高速公路施工過程中，對(duì)洞內(nèi)和洞外地表實(shí)行了監(jiān)控量測(cè)。監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容包括： 拱頂沉降與水平收斂、地表沉降。 2、測(cè)點(diǎn)布置 水平收斂、拱頂下沉點(diǎn)布置在同一里程斷面上?，F(xiàn)場(chǎng)在開挖后及時(shí)布置測(cè)點(diǎn)并讀取初始讀數(shù)，測(cè)點(diǎn)深入土體內(nèi) 1m以上，外套鋼管以保證測(cè)點(diǎn)能夠隨土體的沉降自由沉降，套管用塑料袋包裹保護(hù)，待噴砼完畢后去除塑料袋使測(cè)點(diǎn)外露，施工中繼續(xù)對(duì)測(cè)點(diǎn)采取保護(hù)措施。 洞內(nèi)初期支護(hù)下沉、變形斷面量測(cè)斷面間距 5m。每斷面共布設(shè) 11個(gè)測(cè)點(diǎn)，如下圖所示。 最大跨度線起拱線右1左1左2雙側(cè)壁導(dǎo)坑法拱頂下沉、水平收斂及隧底沉降量測(cè)布置圖隧道中線右2右2右1下沉點(diǎn)下沉點(diǎn)隧底沉降左2左1下沉點(diǎn) 地表測(cè)點(diǎn)布置于高速公路兩側(cè)路緣石上和中心隔離帶，并沿公路縱向每 5m布置 1個(gè)點(diǎn)，施工中及時(shí)觀察路面變化情況，在開挖前觀測(cè)并記錄原路面情況，開挖后每天觀測(cè)，二襯砼施工完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后停止觀測(cè)。 三、監(jiān)控量測(cè) 三、監(jiān)控量測(cè) 3、量測(cè)方法 拱頂下沉、水平收斂采取全站儀進(jìn)行無接觸式量測(cè)模式，采用坐標(biāo)法觀測(cè)，以確定左右側(cè)不同的位移變化量，地表下沉采用高精度水平儀進(jìn)行觀測(cè)。 4、量測(cè)頻率 根據(jù)黃土隧道的變形特點(diǎn)，拱頂下沉、地表下沉的量測(cè)頻率按下表進(jìn)行： 三、監(jiān)控量測(cè) 監(jiān)控量測(cè)頻率表 項(xiàng)目 監(jiān)測(cè)斷面與開挖距離 m 側(cè)導(dǎo)坑開挖 中央上半斷面開挖 中央仰拱 斷面開挖 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、監(jiān)測(cè)管理 監(jiān)測(cè)管理值包括設(shè)計(jì)值、警戒值、允許值，警戒值是依設(shè)計(jì)預(yù)估變形量的百分比制定。初支監(jiān)測(cè)斷面變形量的管理值下表所示： 開挖階段 設(shè)計(jì)值 （ mm） 警戒值 （ mm） 日變形速率 （ mm） /日 工程措施 側(cè)導(dǎo)坑 開挖 40 20 6 加設(shè)超前小導(dǎo)管 加設(shè)開挖面穩(wěn)定錨桿 增加外側(cè)壁錨桿 增加內(nèi)側(cè)壁錨桿 加設(shè)仰拱 縮短循環(huán)進(jìn)尺 中央上半斷面開挖 50 25 6 加設(shè)超前小導(dǎo)管 加設(shè)開挖面穩(wěn)定錨桿 增加外側(cè)壁錨桿 仰拱閉合 10 5 6 加設(shè)仰拱錨桿 四、施工現(xiàn)場(chǎng)組織管理 1、現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力組織 開挖共安排 46人，其中： 1、 3部開挖、鋼架立設(shè)、錨桿、掛網(wǎng)：各 6人，共12人。 1、 3部噴砼各 5人，共 10人； 2、 4部開挖、鋼架立設(shè)、錨桿、掛網(wǎng)：各 5人，共10人。 2、 4部噴砼各 4人，共 8人； 5部及隧底開挖、鋼架立設(shè)、噴射砼： 6人。 鋼架加工及雙側(cè)壁拆除： 20人 襯砌 30人。 單口施工作業(yè)人員 96人。 四、施工現(xiàn)場(chǎng)組織管理 2、主要機(jī)械配置 PC55小型挖掘機(jī) 2臺(tái)， PC200大型挖掘機(jī) 1臺(tái)；裝載機(jī) 1臺(tái)，自卸汽車 3臺(tái)；仰拱