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1、特大断面双侧壁导坑施工工法一、前言随着我国公路、铁路的迅猛发展，近年来隧道工程和城市地下工程日渐成为建设主流，随之而来的大断面、特大断面以及超大断面的安全施工也成为了各方研究和讨论的主题。我项目承建的重庆轨道六号线车站施工最大开挖面积达到320，属特大断面，由于周边施工环境复杂，地上高层建筑物较多，埋深浅，施工安全存在很大风险。为保证安全施工，我项目成立了试验小组，针对对特大断面的双侧壁导坑施工方法进行探索和研究，并对成果进行创新和总结，为类似工程提供参考和借鉴。二、工法特点2.1本工法通过临时支撑和预留中间岩柱，最大限度的减少围岩的下沉和过大变形；2.2采用多工序平行交叉作业，避免施工干扰2
2、.3本工法采用钻爆法结合机械掘进，施工速度快，缩短施工工期。三、工法适用范围本工法适用于跨度大、开挖断面在300以上的暗挖隧道，以及破碎围岩地带，一般应用于、级围岩的隧道，且地表下沉量有严格限制的城市地铁施工。四、工艺原理围岩岩体是结构体系中的主要承载单元，充分发挥围岩自承载能力，把整个隧道 大断面分成上下、左右多个小断面施工，每一小断面单独采用钻爆法或者机械开挖掘进，充分利用围岩在开挖过程中的自稳能力，分步开挖后 采用主动支护形式，使围岩形成封闭的筒形支护结构，尽可能减小超大断面的暴露时间，最后形成一个大断面隧道，为二衬尽早施作创造有利条件。五、工艺流程及操作要点5.1工序 图1 特大断面双
3、侧壁导坑法施工步序图5.2工艺流程特大断面开挖及支护到最终施工仰拱和二衬总共24步，整个大断面开挖由12个小块组成，详见下图：图2 特大断面双侧壁导坑施工流程图拆除支撑，施工仰拱及二衬24核心土上部开挖17核心土中部上台阶开挖19核心土中部下台阶开挖20核心土中部支护及横撑21核心土下部开挖22核心土下部支护23核心土上部支护18及横撑上一循环施工完毕左上导洞上台阶开挖1左上导洞上台阶开支护2左上导洞下台阶开挖3左上导洞下台阶支护4左下导洞上台阶开挖9左下导洞上台阶支护10左下导洞下台阶开挖13左下导洞下台阶支护14右上导洞上台阶开挖5右上导洞上台阶支护6右上导洞下台阶开挖7右上导洞下台阶支护
4、8右下导洞上台阶开挖11右下导洞上台阶支护12右下导洞下台阶开挖15右下导洞下台阶支护16图2特大断面双侧壁导坑施工流程图5.3操作要点1、开挖采用“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则； 2、侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宽度宜为整个断面宽度的1/3，根据经验，临时支撑中槽宽度一般均为6-7m左右，剩余宽度两侧均分，本隧道设计的宽度如下：特大断面开挖各部开挖宽度3、侧壁导坑、中槽部位宜采用短台阶法开挖，两侧导坑上台阶之间相距一般在15左右，既保证爆破施工安全的同时，保证前后的支护不因爆破而受到影响，各部开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环； 4、两侧壁导坑应超
5、前中槽1530m，可独立同步开挖和支护，中槽部位宜采用台阶法开挖，并保持平行作业； 5、中槽开挖后，拱部钢架与两侧壁钢架的链接是施工中的难点，因此在两侧壁导坑施工中，钢架的位置应准确定位，确保各部钢架架设连接后在同一垂直断面内，避免钢架发生扭曲； 6、小炮开挖或人工开挖时，应严格控制装药量，在两个侧导坑开挖中，应根据超前支护施工间距，利用上一循环的钢架施工隧道侧壁小导管及导坑侧壁的水平锚杆超前支护； 7、按照施工工艺流程在钢架施工完成后，必须进行锁脚锚杆（一般为两根，长度4.5m，角度分别为20和45）施工； 8、施工临时支护时应加强地质情况及支护稳定情况监测，必要时对导坑侧壁采用2m长22砂
6、浆锚杆进行加固,另外拱架底部(拱架拱脚以上约10cm处)设置一道临时横撑，进行加强支护，以确保钢架基础稳定，钢价之间纵向连接钢筋应及时施作并连接锚固。六、材料与设备我项目地铁车站施工采用双向相背两个方向协同施工，最多同时具备8个工作面，所需材料设备以及人员相对较多，这里仅对一个方向的工作面施工所需材料及人员情况做以说明。主要机械和设备（一个方向的共工作面）设备名称规格型号单位数量设备状况通风机良好高台喷车GS500-4量8良好泥浆搅拌机叶片式台6良好装载机ZL-50B8良好挖掘机PC200-68良好自卸式汽车尼桑20良好空压机20m3/min5良好风动凿岩机YSP4530良好砼喷射机TK-96
7、115良好锚杆注浆机MZ115良好小型挖掘机PC60-7 90.28m湿喷机PBT2010良好钢筋弯曲机GW401良好自制开挖台车2良好劳动力配备主要人员数量主要工作内容管理人员1技术人员4安全员1测工3试验工1开挖工立拱架工喷浆工爆破工电工电焊工七、质量控制本工法除必须满足设计要求外，还必须遵守轨道交通隧道工程施工质量验收标准 及地下铁道工程施工及验收规范GB50299-99的有关规定。此外，本工法还提出具体的质量保证措施如下： 7.1 暗挖质量保证措施 (1)暗挖段开挖前在拱顶范围内采用超前小导管对地层注浆预加固。 (2)暗挖段开挖采用人工配合机械开挖， 接近开挖轮廓时， 禁止用机械开挖，
8、而采用人工修整，从而最大限度的控制超挖。同时还要控制开挖台阶间距。开挖允许偏差如表围岩类型部位平均最大（mm）检验方法软岩拱部100150量测开挖断面，绘制断面图，与设计图核对边墙及仰拱80120（3）局部出现过大的超挖时，在支护时对该处进行预埋注浆管，后期进行注浆补实。7.2 开挖过程初支质量保证措施 (1)格栅工程 隧道开挖初期支护的格栅，其钢筋原材料必须符合设计要求和施工规范要求。 格栅拱架在场地外需进行试拼装工作，保证格栅拱架不出现扭曲变形现象，后方可用于施工。格栅拱架在组装完毕后，对每一个连接处的螺栓进行仔细检查，禁止出现螺栓松动或者少安装的现象。格栅拱架安装质量检查必须满足轨道交通
9、隧道工程施工质量验收标准 及地下铁道工程施工及验收规范GB50299-99 的相关规定和要求。(2)喷射混凝土 所用原材料必须符合设计要求和施工规范的规定后方可使用。 喷射混凝土原材料配合比、计量、喷射必须符合施工规范规定。 喷射混凝土强度必须符合设计要求。 对喷射混凝土的表面，不得出现脱落和露筋现象。 喷射混凝土厚度应满足设计要求， 无大的起伏凹凸， 表面应平整圆顺。喷射混凝土的质量要求必须满足轨道交通隧道工程施工质量验收标准 及地下铁道工程施工及验收规范GB50299-99 的相关规定和要求。7.3 监控量测质量措施 为保证量测数据的真实可靠及连续性，特采取以下措施： (1)量测人员相对固
10、定； (2)仪器的管理采用专人使用专人保养，专人检验的方法； (3)量测设备，传感器等各种元器件在使用前均经检查校准合格后方投入使用； (4)各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监测项目实施细则； (5)量测数据均经现场检查，室内复核两次检查后方可上报； (6)量测数据的存储计算管理均采用计算机系统进行；（7）发现数据异常或者有疑问时，及时与第三监控方联系，及时找出原因；（8）监控量测数据分析要及时、准确，保证监控数据的第一时间反馈到施工现场； (9)各量测项目从设备的管理、使用及量测资料的整理、数据分析、上报均设专人负责。八、安全措施8.1施工前作业人员必须进行岗前培训，做出详细班前安全
11、教育和安全交底，提高安全意识，并对培训做考核，未经三级教育或考核不及格的工人不得上岗8.2建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。8.3所有用电设备及配电柜应安装漏电保护装置，并张贴安全用电标识，严禁无电工操作证人员进行电工作业。应定期进行安全用电检查，不符合要求的立即整改。 8.4 应定期对各种设备进行调试、保养和维修，保证施工设备安全可靠，各种设备必须严格按安全操作规程进行操作，严禁违章作业。 8.5上下交叉作业、高空作业时，必须采取有效、可靠的安全防护措施。8.6工作人员必须正确戴好安全帽、防滑鞋等安全防护装备。8.7建立配套的监测系统。加强监控量测工作，做到每一项、每一段都有记录
12、、 有分析、有结论、有专人管理。始终使安全处于受控状态。8.8 加强检查。重点检查掌子面及初支完成且仰拱未施工地段；经常观察掌子面围岩变化及出水量情况，防止塌方及突涌水发生。仔细检查喷射混凝土表面是否产生裂隙剥离和剪切破坏等现象，发现裂缝，及时分析原因、制定措施。8.9 重视出入口及围岩应力集中段落的施工，保证洞内安全和周围建筑物安全。8.10 喷射混凝土施工。在喷射前，同时要有专人仔细检查管路、接头等，防止喷射时因软管损坏、接头断开等引起事故。 8.11 严格控制爆破的爆破总药量 Q； 8.12 加强对地表的巡视，随时掌握沿线周边建筑物、高压线及综合管网的情况，及时处理； 8.13 加强通风
13、，爆破后，经通风吹散炮烟，等待时间15min左右，方准许作业人员进入爆破作业地点。 8.14 每次爆破前，由安全警戒员作好响炮前的清理工作，根据洞内计算的安全距 离，必须将爆破区安全距离范围内的人员及设备撤离至安全距离之外，确认安全区内 无人员及设备后方能放炮，并由安全员守住进洞口，以防有人进入爆破非安全区。爆 破完毕后，须经安全人员允许，相关人员方能进入工作面；九、环保措施9.1 施工过程中，应最大限度减少施工中产生的噪音和环境污染。特别要控制夜间 10点后的噪音，以免影响周边居民的休息。 9.2 施工过程中，应严格控制爆破震动速度，防止对周边环境及围岩产生破坏。 9.3 应做好施工现场污水
14、的合理排放，工地废水、污水应通过临时下水道排入正 式污水井和污水管道中。 9.4 施工过程的产生的炮烟等烟尘应在作业面后30m 设水幕降尘。施工产生的废 弃物，应及时清运，集中堆放，保持工完场清。 9.5 水泥浆液及水玻璃液等在现场使用运输时， 装料不应超过容器的 3/4， 提在手上走动时不要晃荡，应避免遗洒污染地面以及浪费材料。 9.6 必须严格按照当地环保规定做好文明施工、文明现场。十、经济效益10.1 本工法对传统浅埋暗挖工艺进行了拓展，解决了工程用地与既有交通的矛盾，具有施工噪声小、对城市交通和居民生活影响小等优点，对周围环境保护良好， 适应复杂的周边环境和地质条件。 10.2 本工法
15、采用上下导坑同时开挖，可充分增加可开挖工作面，加快隧道前期开挖速度，有效缩短施工工期。 10.3 本工法在开挖掘进过程中采用钻爆施工，费用低、速度快，节约施工成本。 与其它施工方相比节省工期、节约施工成本。费用对比表序号开挖方式每延米单价一个车站总费用备注1双侧壁导坑开挖2台阶法3三台阶七步开挖4单侧壁导坑104本工法在重庆市轨道交通六号线北段二期工程中的五路口车站得到试用，节省安全费用投入万元，节省材料费万元，总计节省万元。具有地表沉降小、施工安全等优点，每月正常施工可掘进m，收到很好的社会效益和经济效益。10.5本工法充分利用临时钢拱架和中间岩柱的支撑作用，并根据沉降情况，增设水平横撑，虽然在支护上增加了部分投入，但另一方面，其大大减少了安全措施方面的费用，并使施工安全环境得到最大限度的保证。10.6通过对本工法的试用，为公司提供了特大断面隧道的施工及类似地下工程积累了宝贵的经验。十一、应用实例