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1、真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。膨胀土地区浅埋暗挖隧道初期开挖及支护施工工法中铁九局第四工程有限公司二一一年三月 / 膨胀土地区浅埋暗挖隧道初期开挖及支护施工工法中铁九局第四工程有限公司李敬余、阎晓东、李景旺、张超英前言隧道浅埋暗挖法施工作为城市地铁工程施工中经常运用的一种施工方法，地铁在这方面已有多个成功先例，施工技术也日趋成熟，鉴于每项隧道工程都有自身的特点，仅借鉴以往施工经验组织施工难以满足当前施工发展要求，本工法详细阐述了跨三环暗挖隧道的施工，经过项目认真组织、反复验算、努力研究实践总结出一套实用的施工工艺，便于对日后的类似工程起到借鉴帮助作用。 工法特点2.1采用CR
2、D法组织施工，减小路面上的动荷载对暗挖隧道的施工影响；2.2隧道拱部采用大管棚配合超前注浆小导管形成最外围整体支护体系；2.3全过程监控量测信息化指导施工，使施工全过程均处于可控状态；2.4采用四步开挖法组织施工，工序简单，容易推广，特殊施工机械需用量小； 2.5 通过分部开挖，合理组织施工班组循环作业，节约工期，节省施工费用投入。3 适用范围本工法适用于城市地铁隧道工程以及具有微膨胀地质的施工地区隧道施工；适用于大断面隧道和需要严格控制洞身变形和地表沉降的类似地下工程；同时该工法特别适用于地表有动荷载或有振动源影响的地区施工。4 工艺原理本隧道采取的CRD法又称为交叉中隔壁施工法，即在隧道断
3、面中部设置中隔墙和横撑，从而将整个隧道断面分成多个小断面（见图4-1），减小开挖跨度和开挖高度，同时，各个开挖断面间相互错开掘进，尽量降低对围岩的扰动，同时开挖施工中通过超前注浆小导管、网喷砼使其同管棚形成整体支护体系，临时仰拱、拱顶及洞身部分采取分段成环及时封闭的原则，使开挖断面环环相扣， 形成全断面初期支护封闭结构。 图4-1部分完成的初支开挖隧道5 暗挖隧道初期开挖及支护施工工艺流程及主要操作要点5.1暗挖隧道初期开挖及支护流程图5.2 暗挖隧道初期开挖及支护施工主要操作要点5.2.1 降水施工根据当地地质水文资料以及本工程的施工特殊要求，经详细验算本次施工共需设置10口降水井，降水井布
4、置如图5.2.1-1所示图5.2.1-1 降水井平面布置图5.2.2超前大管棚施工本暗挖隧道与两侧明挖基坑相接，围岩自稳能力差，在明挖主体结构施工完毕进入暗挖隧道施工前，在隧道拱部120范围内设108mm大管棚超前支护。 图5.2.2-1 大管棚施工位置布置示意图5.2.3超前小导管施工隧道施工地段为膨胀土地区，该地质遇水后易发生微膨胀，土体容易失稳，随着隧道开挖施工的进行，通过在拱部150范围内设置小导管并注浆使其在开挖工作面以外形成厚度为0.51.0m的加固圈，从而保证开挖工作面的稳定，控制地表沉降，防止工作面坍塌。5.3 暗挖隧道开挖施工施工步序：开挖部并支护滞后于部57m开挖部并支护滞
5、后于部57m开挖部并支护滞后于部57 m后开挖部并支护。以上步序完成后，、部开挖支护作业平行进行。隧道开挖采用人工，小型运输机械配合运土。如图5.3-1所示，隧道分4个洞室进行开挖，上洞室分台阶法开挖，预留核心土，台阶长度23m。左右相应洞室错开10m的距离，同侧上下台阶距离57m；开挖循环进尺为0.6m；开挖下部两个洞室的开挖采用全断面开挖。开挖时上台阶预留核心土，以不影响安装钢架、喷射砼等工序为宜，宽度约在1.0m左右。核心土长度0.5m左右，坡度1：0.5左右。下台阶土体留1：0.5左右坡度，掏槽开挖，支护该处侧墙，随后开挖剩余土体，支护成环。 图5.3-1暗挖隧道施工工序图5.3.1土
6、方开挖施工步骤序号图示施工步骤说明一右侧导坑上台阶留核心土开挖及支护1、作42的超前小导管，并注浆2、开挖部土体，留核心土3、设系统锚杆、铺钢筋网，架设侧面及中隔壁型钢架、设锁脚锚杆4、喷砼支护二右侧导坑核心土体开挖及支护1、开挖部核心土体2、架设水平中隔板型钢架3、喷砼支护三右侧导坑下台阶部土体开挖及支护1、开挖部土体2、设系统锚杆、铺钢筋网，架设侧面及中隔壁型钢架3、喷砼支护四左侧导坑上台阶部土体开挖及支护1、施作42的超前小导管2、开挖部土体，留核心土3、布设系统锚杆、铺钢筋网，架设型钢架、设锁脚锚杆4、喷砼支护五左侧导坑中台阶部土体开挖及支护1、开挖部土体2、架设水平中隔板型钢架3、喷
7、砼支护六左侧导坑下台阶部土体开挖及支护1、开挖部土体2、布设系统锚杆、铺钢筋网，架设型钢架3、喷砼支护七二次衬砌施工1、分段拆除中隔壁、中隔板2、铺设洞身防水层3、绑扎衬砌钢筋4、仰拱超前施工5、整体衬砌拱墙5.3.2施工排水：暗挖隧道、部开挖时在在隧道仰拱两侧挖出300(宽)*300(深)mm的排水沟，排水沟纵向坡度为3；在隧道主洞内每20m设置一个150015001000mm集水坑洞门处设置两个200020001500mm的集水坑，用40m扬程水泵将水抽到沉淀池内，经沉淀后排入市政雨水排水系统。5.3.3 施工通风：为了保证操作工人的作业环境，在每个工作面设置轴流风机进行送排风。5.4 型
8、钢钢架制安及网喷砼施工5.4.1型钢钢架制安施工型钢钢架在11样台上加工制作，初支环向钢架按照下图所示的分成10个单元采用冷弯分段制作（见图5.4.1-1），试拼装成功后再拆卸运至现场安装，钢架制作沿隧道周边轮廓误差小于3cm。型钢钢架利用锁脚锚杆和定位系筋定位，定位系筋采用22钢筋，每根长2m，共设7处，每处2根；钢架内、外侧有不小于4cm的喷射砼，将钢架置于原状土体上，在软弱地段，采用拱脚下垫钢板的方法。钢架与封闭砼之间紧贴，在安设过程中，当钢架和喷层之间有较大间隙时应设骑马垫块，垫块按每单元3处计。中隔壁的施工紧随每部的开挖工作进行。每部开挖后，及时施做连接钢筋及喷射砼，及时进行顶部中隔
9、壁钢架的接长，中隔壁采用I22a工字钢与主体钢架用螺栓连接，钢筋网片采用双层8间距150150mm，喷射砼采用C25,S6早强砼，喷射厚度350mm。中隔壁底部及时与仰拱连接。图5.4.1-1 型钢拱架制作安装示意图5.4.2挂网喷射砼施工站台隧道初支喷射砼为350mm厚C25，S6早强砼；采用湿喷工艺进行初支的喷射砼，湿喷砼具有粉尘少、回弹少，等优点。5.5 施工监测5.5.1施工监测的标准 隧道监控量测控制标准如表5.5.1-1所示：监测控制标准表 表5.5.1-1序号项目控制标准预警标准1降水效果设计水位设计水位以下0.5m2拱顶下沉40mm32mm3地面沉降30mm24mm4横撑及临时
10、支撑受力钢材标准强度(考虑压杆稳定)控制标准的2/35钢筋应力钢材标准强度控制标准的2/36砼衬砌应力砼标准强度控制标准的2/37水平收敛位移25mm20mm隧道监控量测测点布置及监测频率如表5.5.1-2所示：测点布置及监测频率表 表5.5.1-2序号项目测点布置监测频率115天16天1个月13个月3个月以后1拱顶下沉每10米一个断面13次/天12次/2天12次/周13次/月2地面沉降每10米一个断面13次/天12次/2天12次/周13次/月3横撑及临时支撑受力每10榀钢支撑设一对测力13次/天12次/2天12次/周13次/月4钢筋应力设七个断面，并保证每种型式有一个量测断面13次/天12次
11、/2天12次/周13次/月5砼衬砌应力设七个断面，并保证每种型式有一个量测断面13次/天12次/2天12次/周13次/月6水平收敛位移每10米一个断面13次/天12次/2天12次/周13次/月7围岩与喷层间接触压力设七个断面，并保证每种型式有一个量测断面13次/天12次/2天12次/周13次/月5.5.2监控量测的主要项目1.地表沉降监测暗挖隧道开挖后，地层中的应力扰动区延伸至地表，使地表产生沉降。尤其是对于城市地下工程，必须对地表沉降情况进行严格的监测和控制。沿暗挖隧道轴线按10m间距布设地表沉降断面，每个主断面9个测点，测点间距2.54m。地表沉降观测点监测断面及监测点的布置见图5.5.2
12、-1所示。 图5.5.2-1地表沉降监测点布置断面图2.暗挖隧道拱顶下沉1）监测点布置拱顶下沉的监测点布置见图5.5.2-2拱顶下沉、水平收敛以及水平支撑监测点布置示意图所示。图5.5.2-2拱顶下沉及水平收敛监测点布置图2）拱顶下沉量测方法图5.5.2-3拱顶下沉量测原理图在量测断面的拱顶埋设测点，用精密水准仪进行观测，通过详细计算求出连续两次量测的拱顶高程，将前后两次量测的数据相减得拱顶下沉值。从而可以得出累计沉降、单次沉降等曲线，并可对其进行拟合，进而可以对其最终沉降做出预测，来指导施工，拱顶下沉的量测原理如右图5.5.2-3 。3.暗挖隧道水平收敛收敛监测采用数显式SWJ-IV收敛计进
13、行量测，测量时将收敛计一端连接挂钩与测点锚栓上不锈钢环（钩）相连，展开钢尺使挂钩与另一测点的锚栓相连，在弹簧拉力作用下钢尺固紧，高精度的百分表测出细调值。在实施中，隧道开挖后及时埋置监测挂钩，测量初始值，然后根据施工进程监测收敛值，直到稳定为止。将量测结果进行分析，可得出累计洞周净空收敛与时间的关系曲线，对曲线进行拟合分析，对隧道的变形进行预测，从而达到指导施工的目的。6 暗挖隧道施工投入主要设备、人力、仪器配备6.1 设备投入 投入的机械、机具设备表 表6.1-1序号设备(仪器)名称型 号 规 格数 量状态用 途1电动空压机VFY-12/71台良好隧道开挖2风钻YT-284台良好3风镐G256台良好4锚杆机PH1504台良好5湿喷机ZSP-52台良好隧道支护6液压钻机MK-5型2台良好7二次灰浆搅拌机JW1802台良好隧道超前支护8注浆泵SYB50/502台良好9插入式振捣器ZN356台良好混凝土施工10强制混凝土搅拌机JDY350B1台良好喷射混凝土施工11混凝土输送泵HBT60A1台良好混凝土施工12小型挖掘机6m2台良好隧道的土方倒运13装载机1台良好材料及弃碴运输14龙门吊20t1台良好材料及弃碴运输15小三轮车6台良好材料及
