摘要: 本文以修建***隧道为例,介绍了该隧道施工过程中,采取双侧壁导坑开挖方法顺利地穿越了洞口浅埋段,这对今后类似条件下隧道的施工,提供了可参考的案例。
关键词:双侧壁导坑 大跨度隧道 探讨
1前言
在隧道施工中,根据地质条件和机械设备情况,隧道设计要求,已总结出许多不同开挖方式:如全断面开挖、台阶分部开挖,单侧壁开挖、双侧壁开挖等,对于浅埋大跨度及地质条件很差的隧道,双侧壁开挖是一种较为理想的开挖法。
2概况
***隧道位于晋江市磁灶镇宅内村,本隧道全长1463.5米,双向六车道,设计时速100Km/h,右幅起讫里程为YK4+295~YK4+735,全长440m(其中明洞15m,暗洞425m),左幅起讫里程为ZK4+295~ZK4+735.3,全长440.3m(其中明洞15m,暗洞425.3m),隧道进口位于直线段,隧道纵坡坡率/坡长:右洞为0.5%/565米,左洞为0.5%/565米。隧道进口设计桩号:右洞为YK4+295,左洞为ZK4+295;进口设计高程:右洞为82.505米,左洞为82.505。
本隧道位于东南沿海丘陵台地剥蚀残丘地貌,整体覆盖层较薄,基层埋深较浅。隧道穿越于北东向伸展的残丘之下,植被发育,地下水主要为上部残坡积层和强风化层中的孔隙潜水及下部基岩裂隙水。隧道进口位于Ⅴ级围岩强~中风化混合岩地段,设计为Ⅴ级围岩复合衬砌,采竹削式洞门,Ⅴ级围岩地段采用双侧壁导坑法施工,初期支护采用大管棚、超前小导管注浆、喷、锚、网、钢支撑支护,二次衬砌模筑钢筋混凝土结构,隧道拱墙采用C30防水混凝土,仰拱采用C30普通混凝土。
3隧道双侧壁施工方法
3.1 工艺流程
| 开挖方法 | 横断面示意 | 施工工序说明 |
| 双侧壁导坑法 | 1、左洞超前支护。2、左洞开挖。3、左侧导坑初期支护(包括侧壁临时支护、拱墙初期支护、仰拱及钢支撑初期支护)。施工锁脚锚杆。4、右洞超前支护及中夹岩加固。5、开挖右洞。6、右侧导坑初期支护(包括侧壁临时支护、拱墙初期支护、仰拱及钢支撑初期支护)。施工锁脚锚杆。7、上半断面超前支护。8、开挖上半断面。9、上半断面初期支护。10、开挖下半断面。11、下半断面初期支护。12、拆除侧隔壁墙。13、灌注仰拱混凝土。14、铺设环向盲沟和防水板,整体灌注二次衬砌混凝土。 |
3.2开挖顺序
3.2.1侧壁导坑开挖
先行导坑采用微正台阶法开挖,上半断面超前2.5~3.0米,使用3~4台汽脚式凿岩机钻眼,每循环进尺2米,配备正铲侧卸式装载机装碴,自卸汽车运输,为保证施工安全,每循环需作初期支护,侧壁和临时壁墙同时支护,
3.2.2部份开挖
在不影响两侧壁导坑道开挖时可进行开挖,开挖也采用微正台阶法,上部台阶高2.5米,采用5台汽脚式凿岩机钻眼,短进尺弱爆破,开挖成形后及时检查断面尺寸,防止欠挖,及时施作上部支护:初喷砼、锚杆、架格栅,然后喷射砼封闭。下部开挖可利用自制台架钻眼,如果中部开挖高度太大,仰拱部份可留下以后开挖。
3.2.3钢架闭合连接工艺
双侧壁导坑由于分多次开挖,格栅支撑很难闭合成整体,为使格栅能更好地承受围岩压力,需对分部开挖联结处作加强处理,两侧接头处采用加强锚杆,长度4米/根,每榀加固不少于3根,锚杆尾部与格栅焊接牢固,如下图:
3.2.4仰拱施工
仰拱施工方法应根据围岩情况,监控量测数据判定,若围岩已完全稳定,可先拆除临时壁墙后再施作,这样可减少工序,使仰拱受力更好,若围岩尚未稳定,应分部施工仰拱。
4资源配置及组合
4.1劳动力组织
由于双侧壁是由单工序作业(先行导坑开挖)到多工序平行交叉作业,劳动力也由单环布置向多循环布置,整个开挖可由单工序作业人员完成。
双侧壁导坑法开挖劳动力布置
| 工 序 | 人数 | 工 序 | 人数 |
| 1、测量(包括量测) | 3 | 7、风管、水电 | 2 |
| 2、钻孔(包括锚杆) | 16 | 8、施工员 | 3 |
| 3、装药爆破 | 8 | 9、锚杆、钢架加工 | 6 |
| 4、通风排烟 | 2 | 10、挖掘机扒碴 | 2 |
| 5、初期支护 | 16 | 11、焊工、修理工 | 3 |
| 6、出碴 | 6 | 12、其他 | 3 |
| 开挖劳动力数量合计: 70人 | |||
由于该法工序较多,施工时应精心组织,各工种密切配合,搞好工序衔接。每循环约需求25小时,循环进尺2.0米,则每月进度约50米,从华表山2#隧道实际施工效果看,月进度也在40米以上。
4.3机械设备配置
双侧壁导坑开挖主要机械设备
| 序号 | 类 别 | 机 具 名 称 | 规 格 及 型 号 | 单位 | 数量 |
| 1 | 开挖 | 汽腿式凿岩机 | YT——28 | 台 | 12 |
| 2 | 自制台架 | 台 | 2 | ||
| 3 | 装碴 | 侧卸式装载机 | ZL50C | 台 | 2 |
| 4 | 运输 | 自卸汽车 | 红岩 | 台 | 6 |
| 5 | 支护 | 湿喷机 | 台 | 2 | |
| 6 | 焊机 | 台 | 6 | ||
| 7 | 洞口设备 | 轴流式通风机 | DF—110 | 台 | 1 |
| 8 | 电动空压机 | 41—20/8 | 台 | 2 |
双侧壁导坑施工应遵循公路隧道施工规范及验收评定标准的同时,在施工过程中在以下几点应加强重视,确保安全。
⑴侧壁开挖后,部份实际处于悬空状态,这部份围岩经开挖已扰动过二次,中部开挖方法不当,易导致临时壁墙破坏。为此应弱爆破、强支护、勤量测。
⑵由于分多次开挖,应加强断面测量工作,防止超欠挖,并配合出碴进行断面检查,清除欠挖,处理危石。
⑶临时壁墙的拆除,必须等围岩完全稳定后进行。
⑷隧底两隅与侧墙联结处应平顺开挖,避免引起应力集中,当遇变形很大的膨胀性围岩时,两隅应预先打入锚杆或其他措施加固。
⑸加强洞内施工管理和围岩监控量测,当变形速率有增大趋势时,应立即采取有效措施,保证围岩和衬砌处于稳定状态。
6结束语:
经现场实测表明,双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。采用多工序平行交叉作业,避免施工相互干扰。双侧壁导坑法施工安全,但速度较慢,成本较高。下载本文