大跨度隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖與變形監(jiān)測技術(shù)

1、大跨度隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖與變形監(jiān)測技術(shù)張亞峰 金風(fēng)清摘 要 深圳地鐵車輛段進(jìn)段B線隧道進(jìn)出口段埋深淺、圍巖差，需采用大管棚、小導(dǎo)管、鋼支撐、錨桿、噴射混凝土等多種開挖支護(hù)措施，為國內(nèi)類似工程積累了可靠經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞 淺埋隧道 雙側(cè)壁坑開挖 變形監(jiān)測 技術(shù)1 施工背景近年來，隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，大斷面公路隧道工程日益增加。但目前對于大斷面公路隧道工程施工成熟的經(jīng)驗(yàn)和參考標(biāo)準(zhǔn)較少，該方面技術(shù)研究空間比較大；另外不良地質(zhì)條件大洞徑隧道暗挖施工速度慢、安全風(fēng)險(xiǎn)大，采取科學(xué)可靠的開挖方法，并實(shí)時(shí)進(jìn)行隧道變形監(jiān)測，是確保隧道圍巖安全穩(wěn)定的關(guān)鍵；同時(shí)如何針對不同條件大斷面隧道展開研究總結(jié)

2、、采取科學(xué)合理的施工案進(jìn)行快速施工也顯得尤為重要。深云車輛段進(jìn)段B線道隧道進(jìn)洞46m范圍為采用“雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”開挖，并得到成功應(yīng)用，給予總結(jié)，為市政類似工程施工提供了借鑒。2 總的施工技術(shù)進(jìn)段B線隧道全長377.5m，最大開挖跨度15.186m，隧道埋深范圍為3m90m，進(jìn)洞位置埋深比較淺，為、全風(fēng)化巖石，底部部分部位存在比較硬的花崗巖，圍巖自穩(wěn)性比較差，因此，進(jìn)洞46m范圍在超前大管棚和超前小導(dǎo)管的措施保護(hù)下，采用“雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”開挖，初期支護(hù)為型鋼鋼架支護(hù)，噴混凝土采用濕噴工藝，二次襯砌采取整體臺車分層澆筑施工。3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工3.1 臨時(shí)支護(hù)參數(shù)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖施工前，首先施工導(dǎo)向墻

3、、管棚和超前小導(dǎo)管，施工過程中架設(shè)型鋼拱架，掛網(wǎng)噴混凝土，以增加圍巖的自穩(wěn)能力。進(jìn)段B線隧道管棚設(shè)置在拱部120范圍內(nèi)，鋼管型號為108*80.4m，L=31m。超前小導(dǎo)管注小導(dǎo)管設(shè)計(jì)采用42無縫鋼管，設(shè)置于大跨以上拱部150范圍，長度3.5m，環(huán)向間距0.4m，管壁鉆花孔，外插角15。開挖過程中，環(huán)向支撐采用工22型鋼鋼架，間距50cm；支護(hù)錨桿采用22砂漿錨桿，開挖面掛6.5的圓鋼鋼筋網(wǎng)，噴射C25（P6）混凝土。3.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工雙側(cè)壁法是將隧道斷面分成左右兩個(gè)側(cè)壁坑和中洞核心三大部分開挖，視土質(zhì)情況側(cè)壁坑可以分兩層或三層開挖，中洞核心部分也可分兩層或三層開挖。先開挖左側(cè)壁坑并進(jìn)行

4、初支，然后開挖右側(cè)壁坑及施作初支，最后開挖中洞核心。左、右側(cè)壁均須施作臨時(shí)中壁支護(hù)，再開挖中洞核心部分。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法主要采用機(jī)械或人工開挖，對穿越“上軟下硬”地層或局部有較硬洞段的洞段，下部可采用鉆爆法開挖，開挖時(shí)采取控制爆破措。（1）開挖施工在兩側(cè)壁導(dǎo)洞開挖時(shí)采用人工搭建施工平臺開挖，正洞開挖時(shí)，使用自制開挖臺車進(jìn)行開挖，開挖施工方法及施工工藝流程見圖1、圖2。圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序正立面示意圖圖2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序側(cè)立面示意圖（2）具體開挖施工方法首先施工超前大管棚支護(hù)及左側(cè)導(dǎo)洞上半斷面超前預(yù)支護(hù)，上半斷面?zhèn)缺趬Σ捎?23.5超前小導(dǎo)管0.42.5m（環(huán)縱），L=3.5m，超前小導(dǎo)

5、管外插角710；機(jī)械開挖部導(dǎo)坑，人工配合整修，必要時(shí)噴5cm 厚混凝土封閉掌子面，施作部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，初噴5cm厚混凝土，架立型鋼鋼架和I20臨時(shí)鋼架，并設(shè)鎖42腳錨管，安設(shè)I20橫撐，掛鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。在滯后于部一定距離后（35m），機(jī)械開挖部導(dǎo)坑，人工配合整修，必要時(shí)噴5cm厚混凝土封閉掌子面，導(dǎo)坑周邊部分初噴5cm厚混凝土，接長型鋼鋼架和I20臨時(shí)鋼架，安裝鎖腳錨管，掛鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。在滯后于部一段距離后（35m），機(jī)械開挖部導(dǎo)坑，人工配合整修，并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)，步驟及工序同。在滯后于部一段距離后（35m），機(jī)械開挖部導(dǎo)坑，人工配合整修

6、，并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)，步驟及工序同。施作42小導(dǎo)管超前支護(hù)并注漿，機(jī)械開挖部導(dǎo)坑，人工配合整修，噴5cm厚混凝土封閉掌子面，導(dǎo)坑周邊初噴5cm厚混凝土，架立拱部型鋼鋼架，掛鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，施作臨時(shí)仰拱，封閉掌子面。在滯后于部一段距離后，機(jī)械開挖部，人工配合整修，噴5cm厚混凝土封閉掌子面，施做初期支護(hù)，封閉成環(huán)。根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果分析，待初期支護(hù)變形穩(wěn)定后，拆除2、4、6區(qū)下部臨時(shí)支撐，施做仰拱混凝土，臨時(shí)支撐分段進(jìn)行拆除。仰拱施工完成后，根據(jù)觀測結(jié)果，拆除1、3、5區(qū)，鋼支撐，拆除時(shí)，邊拆除、邊觀測，縱向分段拆除，拆除后，觀測穩(wěn)定，施做邊頂拱混凝土。從而達(dá)到一段封閉成環(huán)。4

7、 隧道施工監(jiān)測技術(shù)4.1 監(jiān)測內(nèi)容（1）洞內(nèi)觀察：觀察開挖掌子面圍巖情況和穩(wěn)定狀態(tài)，及已施工地段隧洞支護(hù)襯砌情況和結(jié)構(gòu)安全性。（2）地表沉降（位移）：隧道進(jìn)出口上方布設(shè)水準(zhǔn)觀測點(diǎn)，定期量測施工期間地表變化情況，20m一個(gè)斷面進(jìn)行設(shè)置。（3）拱頂沉降：隧道拱頂布置。底板隆起：隧道底板布置，20m一個(gè)斷面進(jìn)行設(shè)置。（4）洞內(nèi)水平收斂：隧道邊墻布置，10m一個(gè)斷面進(jìn)行設(shè)置。4.2 監(jiān)測工作的實(shí)施4.2.1 地表沉降監(jiān)測隧道施工時(shí)，為了解各個(gè)施工對周圍土體的擾動影響，沿隧道軸線方向，在隧道頂拱埋深h小于30m部位埋設(shè)地表沉降點(diǎn)。地表沉降觀測點(diǎn)的埋設(shè)采用鉆孔方法進(jìn)行埋設(shè)，同時(shí)設(shè)置保護(hù)套管及蓋板。 測量儀

8、器：地表沉降（或隆起）監(jiān)測使用徠卡DNA03數(shù)字電子水準(zhǔn)儀。 測量方法：地表沉降（或隆起）監(jiān)測采用二等水準(zhǔn)測量。 測量精度：地表沉降（或隆起）監(jiān)測最小精度要求達(dá)到0.1mm。4.2.2 拱頂沉降監(jiān)測采用精密全站儀器進(jìn)行觀測時(shí)，拱頂下沉的監(jiān)控量測方法，即通過監(jiān)控量測布設(shè)于拱頂部位的固定測點(diǎn)在不同時(shí)間相對標(biāo)高，求出兩次監(jiān)控量測的差值，即為該測點(diǎn)的沉降值。關(guān)鍵是確定不動點(diǎn)作為參考點(diǎn)（基點(diǎn)），通常采用以下兩種方法：一是在洞口附近，可采用洞外基點(diǎn)，每次監(jiān)控量測時(shí)從洞外引入；二是在開挖面一定距離的拱頂處設(shè)置參考點(diǎn)，并假定其為不動點(diǎn)（下沉量微小，可以忽略不計(jì)）進(jìn)行監(jiān)控量測。4.2.3 凈空收斂（1）將收斂計(jì)

9、固定在基線兩端的測樁上，按預(yù)計(jì)的測距固定尺長，并保障鋼尺不受扭。（2）不同的尺長應(yīng)選用不同的張力。調(diào)節(jié)拉力裝置，使鋼尺達(dá)到以選定的恒定張力，讀記收斂尺，然后放松鋼尺張力。（3）重復(fù)B，三次讀數(shù)差，不應(yīng)小于收斂計(jì)的精度范圍。取三次讀數(shù)的平均數(shù)作為計(jì)算值。（4）測讀的同時(shí)，測記收斂計(jì)的環(huán)境溫度，并對尺長進(jìn)行溫度修正。4.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析2013年12月開始監(jiān)測，截止2014年7月24日，深云車輛段進(jìn)段B線路隧道各項(xiàng)監(jiān)測值及監(jiān)測點(diǎn)變化速率均在可控范圍內(nèi)，未達(dá)到監(jiān)測預(yù)警、報(bào)警值，各測試項(xiàng)目累計(jì)變化值均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，日常巡視未發(fā)現(xiàn)異常情況，隧道處于安全可控狀態(tài)。其中地表沉降最大值為-4.5mm，變化速率為-0.1/d；拱頂沉降監(jiān)測累計(jì)最大值為-3.9mm，變化速率為-0.1mm/d，凈空收斂累計(jì)醉倒值為-4.11mm，變化速率為0.26mm/