双侧壁导坑法施工工艺工法

1 双侧壁导坑法施工工艺工法

1 前言

1.1 工艺工法概况

双侧壁导坑法施工广泛应用于大跨度隧道、地铁、海底隧道、水底隧道和沉降要求特别严格的地下工程。双侧壁导坑法先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，然后再分部开挖中部剩余土体的隧道开挖施工方法。一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。分部及时支护，形成支护整体，缩短作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法，形成开挖及施作初期支护，混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。

1.2 工艺原理

双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑，在开挖导坑时尽量减少对围岩的扰动；并及时施作导坑四周初期支护及临时支护，必要时施作边墙衬砌，控制围岩变形；进行信息化施工管理，随时掌握施工过程的动态变化，然后再根据地质条件、断面大小，合理安排、调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。

2 工艺工法特点

2.1以岩体力学为基础，新奥法、信息化指导施工，采用监测信息化技术指导施工，使施工及成本始终处于受控状态。充分发挥围岩自承能力及支护能力，确保围岩稳定。格栅支撑（钢架支撑）与挂网、喷射混凝土相结合的柔性支护，能很好的适应围岩的变化，而且支护刚度随喷射混凝土强度的增长而增加，使支护结构与围岩形成了一个整体，充分发挥围岩的自承能力。

2.2 能有效的控制围岩变形和地表下沉量。由于采取分部开挖、分部支护封闭，支护体系能及时、充分发挥作用，减少对围岩的扰动，使围岩的变形和地表下沉得到控制。

2.3 作业安全可靠。本工法开挖断面小，减少了围岩的暴露范围，初期支护及时施工，及时封闭成环，大大减少了垮塌的几率，提高了施工安全。

2.5 超前开挖的双侧壁导坑，还可以起到预报地质的作用。

3 适用范围

本工艺工法适用于Ⅴ-Ⅵ级软弱围岩，主要用于大跨、浅埋、不良地质隧道工 2 程。

4 主要引用标准

4.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）、《铁路工程测量规范》（TB10101）、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60）、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1）。

4.2设计图纸、合同文件。

5 施工方法

双侧壁导坑法施工前必须先做超前地质预报，初步判断前方围岩后，一般将开挖断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。首先开挖隧道的左右导坑，导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。在开挖导坑时，尽量减少对围岩的扰动，并及时施作导坑四周的初期支护及临时支护，必要时施作边墙衬砌，在开挖拱部时先做超前支护，待拱部超前下部3～5m后施工下部及仰拱开挖及初期支护，在浇筑仰拱及填充混凝土之前拆除中隔壁临时支护。建立一整套围岩支护结构监控量测系统，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程中的动态变化，合理安排，及时调整施工工艺和支护参数，确保施工安全。

6 工艺流程及操作要点

6.1 施工工艺流程

双侧壁导坑法开挖横断面示意图1，施工工艺流程图见图2。

图1 双侧壁导坑法开挖横断面示意图 II 2 III

II I I

4

5 I 3

II I

6 II 1

2 1

右侧导坑超前支护 施工准备

超前地质预报

左侧导坑超前支护 3

图2 双侧壁导坑法施工工艺流程图

6.2 操作要点

6.2.1 施工准备 4 1．风、水管、电线敷设、施工便道、施工场地布置，机械设备、人员配置、材料准备、修建防排水设施。

2．根据设计资料详细分析了解工程地质、当地水文地质情况，制定合理的施工方案和施工措施，制定施工监控量测方案及沉降观测计划。

6.2.2 施工步骤

1前地质预报及导坑超前支护

采用地质雷达、超前钻孔和地质素描对前端围岩情况进行初判，以指导开挖。超前钻孔一般采用3个孔品字型布置，外插角控制在5～7°，使前方钻孔位于开挖轮廓线以外3m。

在开挖导坑之前，必须先施工导坑超前支护，超前支护一般采用ф42×3.5mm无缝小导管，小导管外插角控制在5～10°，并注1：1水泥浆。

2壁导坑开挖

侧壁导坑采用微台阶法开挖，上半断面超前2.5～3.0m，配备小型挖掘机装碴，自卸汽车运输。

1) 先行侧壁导坑开挖

上台阶开挖作业高度为一般控制1.5～2.0m，使用3～4台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或按照设计钢架的间距确定。下台阶开挖一次到仰拱，也使用3～4台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或按照设计钢架的间距确定。初支及时成环。

2) 后行侧壁导坑开挖

为了避免应力叠加，先行导坑超前2～2.5倍的中部厚度，一般控制在10～20m内。当先行导坑超前距离满足时，两侧导坑可同时开挖。后行导坑开挖、支护方式与先行导坑相同。

3中央部分开挖

在不影响两侧壁导坑开挖时可进行中央部分开挖，中央开挖也采用微台阶法，，配备小型挖掘机装碴，自卸汽车运输。

1) 上台阶开挖

在开挖《3拱部》部位之前，必须先施工拱部超前支护，超前支护一般采用ф 5 42×3.5mm无缝小导管，小导管外插角控制在5～10°，并注1：1水泥浆。

上部台阶高一般控制在2.5～3m，预留核心土，根据地质情况采用3～5台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或按照设计钢架的间距确定。开挖后及时初喷混凝土，安装钢筋网片，然后安装钢支撑，钢支撑相互采用纵向钢筋焊接，钢架脚趾处设置锁脚锚杆或者锚管，钢支撑脚板必须与两侧导坑钢架连接牢固。复喷喷混凝土，及时封闭成环。

2) 下台阶开挖

下台阶开挖一次到仰拱，根据地质情况也使用4～6台气腿式凿岩机钻眼，弱爆破，或人工配合机械开挖，每循环进尺控制在1.0m内或按照设计钢架的间距确定。开挖后及时初喷掌子面混凝土，安装仰拱钢支撑，然后安装钢筋网片，钢支撑相互采用纵向钢筋焊接，钢架脚趾处设置锁脚锚杆或者锚管，钢支撑脚板必须与两侧导坑钢架连接牢固。复喷混凝土，及时封闭成环。

3）监控量测

及时收集及整理分析拱顶和边墙围岩监控量测数据，量测数据在允许范围内后进行下道工序施工。

4壁墙拆除

根据施工进度及施工需要，为确保二次衬砌能够及时跟进，行车隧道初期支护的临时支撑需要拆除，但是，为了施工和隧道结构安全，临时支撑必须满足以下几个条件方能进行拆除作业。

1) 拆除条件

① 支护拆除前必须保证拆除段的临时支护已经封闭完成，且结构符合规范和设计要求。

② 拆除的判定标准规定如下：支护拆除前该拆除段沉降和收敛量测结果都满足稳定条件，沉降收敛达到稳定的标准为收敛不超过0.2mm/d。拱顶下沉量控制在7d时间的增量≤2mm；净空位移量控制在7d间的增量≤4mm。

③ 拆除临时支护作业点离最近的中部开挖掌子面距离不得小于50m，临时支护拆除后及时进行二次衬砌支护。

2) 拆除顺序

在拆除中隔壁临时支护后必须及时施作仰拱。 6 拆除时采用破碎锤破除喷射混凝土，用氧炔焰割除连接，局部采用风镐破碎。临时支护拆除时一次性拆除长度以不大于5m为宜。

拆除顺序为：破除先行导坑壁墙混凝土→割除先行导坑壁墙工字钢→破除后行壁墙混凝土→割除后行导坑壁墙工字钢。

5仰拱，施工仰拱初支。每循环开挖2～3m，一次安装4～6榀型钢，仰拱钢支撑和墙下部钢支撑通过焊接牢固，仰拱施工期间采用栈桥保持通行。

6.2.3 监控量测

主要施工监测项目见表1

表1 监控量测项目表

序号 量测项目 量测方法和仪器 测点布置 测量频率 测量

精度

2 水平收敛量测 收敛计、反射膜片配合全站仪 每10～30m一个断面，上下2条基线4个点 υ≥5mm（0～1B）2次/d；1≤υ＜5（1～2B）1次/d；0.5≤υ＜1 （1～2B）1次/2～3d；0.2≤υ＜0.5 （2～5B）1次/3d；υ＜0.2 （＞5B）1次/7d。 0.1mm

3 拱顶下沉 水准测量的方法，水准仪、钢尺等 每10～30m一个断面，1个点 1mm

注：B—隧道开挖宽度，υ—变形速速

7 劳动力组织

由于采用双侧壁导坑施工的隧道，一般地质条件很差，施工进尺短，而且采用双侧壁导坑施工，将开挖断面分割成3部分，大型机械基本用不上，因此人员配置很关键。人员安排多则浪费，安排少则不能正常工作。通过实践，总结出一个工作面比较理想的人员配置，某单个工作面劳动力配置见表2（供参考）

表2 某公路隧道单工作面作业劳动组织表（2班）

序号 工作项目 作业内容 人数

1 开挖 钻孔或风镐手 14

挖掘机司机 2

自卸车司机 6

2 初期支护 型钢加工 4

钢筋网片加工 2

钢架安装 8

喷射混凝土 12

混凝土搅拌运输罐车司机 4

3 混凝土生产 混凝土搅拌机司机 2 7 装载机司机 2

机械修理工 1

4 测量 技术员 2

测工 4

5 其它 现场管理人员 6

施工配合人员（电工、修理工、空压机司机 15

8 主要机具设备

双侧壁导坑法将开挖施工作业面分成3部分，机械配套的合理与否，对施工影响较大。配套机械多，造成机械浪费，否则将功效低。因此施工时合理安排机械不但可以加快施工进度同时还可以节约施工成本。

根据机械工作能力和实际工作量，某公路隧道单个工作面主要机械配备如表3，供参考。

表3 某公路隧道单个开挖面机械设备配备表

序号 作业 机具设备名称 规格型号 单位 数量 备注

1 施工通风 轴流式通风机 SDF（c）-NO110 台 1 通风

2 施工照明 低压变压器 24v,10kw 台 4 掌子面及二衬施工平台

3 施工用电 发电机 250kw 台 1 备用

变压器 500kw 台 1 施工及生活用电

4 开挖 挖掘机 PC-300-6 台 1 开挖

挖掘机 PC50-7MR 台 1 开挖

东风（斯太尔）自卸车 15t 辆 3 出碴

空压机 4L-20/8 台 3 高压供风

空压机 L2-10/8 台 1 高压供风

气腿式凿岩机 YT-28 台 12

矿用电钻 φ50 台 5 掘进打锚管、锚杆

5 初期支护 工字钢弯曲机 GW1-200 台 1 型钢加工

钢筋弯曲机 GW 台 1 钢筋加工

钢筋切断调直机 GQ 台 1 钢筋加工

等离子切割机 GW 台 1 钢板切割

交流电焊机 BX1-500 台 6 钢架、网片加工及安装

台式钻床 24025 台 1 钢板加工

压浆机 台 1 锚杆注浆

混凝土湿喷机 TK-500 台 3 喷浆

6 量测及测量仪器 全站仪 莱卡402 台 1 方向控制

水准仪 莱卡N2 台 1 标高控制

塔尺 5m 个 2 标高控制

精密水准仪 莱卡N2 台 1 沉降观测