紧急停车带四车道偏心CD法施工技术

紧急停车带四车道偏心CD法施工技术

毕睿智

中铁六局集团太原铁路建设有限公司  030000

论文摘要：在牛金山隧道紧急停车带四车道大断面施工中为了确保施工安全及进度经分析研究将原设计双侧壁导坑法替换为偏心CD法，就是将洞室开挖转换成大、小跨的两个洞室进行开挖与支护，采用小导坑掘进释放土体应力保证隧道施工安全，大导坑提高机械利用率来保证隧道进度。并且将施工经验总结出一套经济、安全并且能保证进度的施工技术工艺，为今后类似工程提供借鉴。

关键词：偏心CD法 技术 

目   录

1 工程背景............................................................3

2 总体施工技术特点..................................................4

3 施工工艺介绍.......................................................4

4 安全质量控制重点..................................................7

5 工期效益分析.......................................................8

结束语：.............................................................10

主要参考文献：......................................................10

1 工程背景

牛金山隧道位于太原市阳曲县大盂镇北家庄村东方向隧址区地貌单元分为黄土丘陵区和侵蚀溶蚀中山区。地层上覆为上更新统(Q3) 黄土；下覆为奥陶系马家沟组石灰岩夹泥灰岩。上更新统黄土呈浅黄色，大孔隙，稍湿，稍密，土质疏松。奥陶系中统下马家沟组(O2x) :岩性为灰岩夹泥灰岩。强风化灰岩，灰-深灰色，节理发育，岩芯多呈碎块状，碎裂状结构，岩芯呈柱状及碎块状。该组为隧道的主要围岩。

牛金山隧道围岩条件较差，施工紧急停车带ST5段开挖断面为设计开挖最大截面积面224.6㎡，且原设计双侧壁导坑法无法满足业主工期要求，经分析研究决定采取采用偏心CD台阶开挖施工工法）施工，简化施工步序，化繁为简。同时采用小导坑掘进释放土体应力保证施工安全，大导坑一侧保留施工空间提高了施工机械利用率提高了施工进度。

表1 ST5紧急停车带初期支护参数表

表2 偏心CD法临时支护参数表

2总体施工技术特点

（1）对于大断面隧道，采用偏心CD法施工工法可以通过先行小导坑释放围岩压力，促使围岩应力从新分布，提前释放围岩应力，预知前方掌子面围岩情况，降低围岩冒顶、塌方的发生概率。

（2）采用偏心CD法施工工法较原设计双侧壁导坑法，工序简单，后行大导坑施工作业面大，机械设备利用率较高。

3 施工工艺介绍

3.1超前支护

牛金山隧道地质条件都比较差，在施工前需要进行地质核查和超前地质预报，并与设计隧道围岩地质核对，确定围岩实际地质情况。紧急停车带采用φ42超前注浆小导管，拱部120°范围设置。

3.2 开挖及初支

首先采用左小导坑先行、右大导坑台阶法紧随施工，洞身开挖采用人工YT-28风镐修边配合挖掘机掘进，利于控制隧道超欠挖。

中隔壁两侧按二或三部分台阶开挖，开挖后及时施作初期支护、中隔壁，在各部开挖时，相邻部位初期支护的喷射混凝土强度必须达到设计强度的70％以上。台阶高度根据超前预报地质情况、隧道开挖断面大小和方案确定的施工设备确定，台阶长度通常为3-5m，也可视围岩情况和施工设备而定，但循环每开挖长度一般要求不能大于设计1榀钢架间距。左右导坑同时施工时，纵向间距应拉开不大于15米的距离。

每循环开挖出来后及时支护并对掌子面初喷混凝土封闭，并根据围岩变形情况施工临时支护，对初期支护及时封闭成环。

3.3防排水

复合式衬砌采用双壁打孔波纹管、防水板和土工布进行环向防水；采用双壁打孔波纹管、中心排水沟及排水边沟进行横向、纵向排水。目的是以排水为主，防排相结合，形成闭环的防排水体系，使隧道防排水畅通。

3.4仰拱及二次衬砌施工

在下部施工开挖30～40m后，逐段拆除中隔墙进行仰拱和二次衬砌施工，临时支护拆除后进行仰拱衬砌施工，一次拆除长度应根据单次仰拱浇筑长度来确定。临时支护拆除后，应及时浇筑仰拱和仰拱回填、拱墙二次衬砌，不宜大于15m，并及时进行监控量测。

仰拱初期支护每循环进尺不能大于3米，开挖初支及仰拱应在8小时和12小时内完成开挖、架设钢架、喷射混凝土作业。确保初支仰拱快挖、快支、快速封闭。仰拱和填充要分开进行施工。

二次衬砌应在周边围岩趋于稳定和初期支护之后在进行施工，隧道周边围岩变形速率明显下降并趋于稳定，水平收敛小于0.2mm/日，拱部下沉速度小于0.15mm/日。

二次衬砌施工前应对初期支护的净空断面进行复测，并对初期支护的表面平整度进行测量，符合要求后在进行防水板及二次衬砌施工。

如在周边围岩趋于稳定情况下施工的，二次衬砌混凝土强度达到8mpa时可进行模板拆除，模板拆除后需及时进行喷淋养护，特殊条件下(如松散堆积、浅埋地段)的二次衬砌进行混凝土施工的二次衬砌应在初期支护完成后及时施作，且二次衬砌混凝土强度必须达到设计强度的100%之后才可以进行模板拆除。

图1 偏心CD法施工工序示意图

注:Ⅰ-超前小导管支护; 1-左侧小洞室上台阶处开挖;Ⅱ-左侧小洞室上台阶处初期支护; 2-左侧小洞室中台阶处开挖;Ⅲ-左侧小洞室中台阶处初期支护; 3-左侧小洞室处开挖; Ⅳ-左侧小洞室下台阶处初期支护; 4-右侧大洞室上台阶处开挖;Ⅴ-右侧大洞室上台阶处初期支护; 5-右侧大洞室中台阶处开挖; Ⅵ-右侧大洞室中台阶处初期支护;6-右侧大洞室下台阶处开挖;Ⅶ-右侧大洞室下台阶处初期支护; 7-拆除临时支护钢拱架;Ⅷ-施做仰拱及仰拱回填;Ⅸ-施做拱墙二次衬砌

图2 偏心CD法支护示意图

图3 偏心CD法临时支护示意图

4 安全质量控制重点

偏心CD法左右导坑各台阶开挖支护完毕后，初期支护封闭成环，初支系统成型可以承受来自周围围岩的所有压力。这时临时支护已发挥完之前承受围岩压力的作用就可以进行拆除了。

为确保安全,临时偏心中隔壁的拆除安排在隧道仰拱回填施工完毕后进行。

第一环仰拱回填浇筑完成后，即可安排拆除临时支撑，第一次拆除支撑12.5m,为满足衬砌施工要求衬砌每循环为12m。

4.1凿除中隔壁钢拱架间的喷射混凝土及钢筋网

采用YT-28风镐凿除初支喷射混凝土,采用电焊切断钢筋网片，搭设钢管脚手架作或钢拱架焊接作为施工台车。

在凿除临时支护喷射混凝土过程中，应逐榀钢架自上而下进行，凿除区域前后指派专人盯防。应注意切断钢筋网片过程中，钢拱架间的连接钢筋在最后切断，以防中隔壁在凿除期间失稳。

4.2采取间隔拆法，防止体系失稳

隧道中隔壁拆除过程中是一个受力体系的转换过程，为避免初期支护在受力体系变化过程中失稳，在拆除中隔壁前，首先需要选取3m左右进行试拆试验，并配备测量人员全程监测。

中隔壁拆除采取隔3榀拆1榀，首先将中支撑钢架顶部切割开,监测隧道水平及拱部收敛情况。

当隧道水平及拱部收敛情况稳定无明显变化时，采取隔1榀拆1榀的方法，切割开中隔壁钢拱架顶端，监测隧道变形量和变形速率水平及拱部收敛情况。禁止直接连续切开钢拱架，造成初期支护受力情况突变造成坍塌危险。

5 工期效益分析

对于大断面隧道，采用偏心CD法施工工法较原设计双侧壁导坑法，工序简单，为隧道内施工组织提供便利，提高机械利用率，减少材料用量，提高施工进度，且安全、质量平稳可控，满足各方要求。

5.1 材料分析

5.2 设备分析

5.3 工期分析

5.4 经济分析

通过上述材料、设备及工期方面分析数据可知：（1）相较于双侧壁导坑法，采用偏心CD法在材料成本方面，钢材及混凝土均节约；（2）机械设备方面减少使用破碎锤；（3）采用双侧壁导坑法，隧道日进度为1.58延米，而采用偏心CD法，减少临时支护和拆除工序时间，日进度为2.00延米；相比采用双侧壁导坑法进度提升26%，工效提升，工期缩短。（4）经济方面采用偏心CD法较双侧壁导坑法每延米可节约14487.2元，创造了良好的经济效益。

结束语：

偏心CD法通过监测隧道拱顶沉降及周边收敛等数值，不断优化开挖方案，采用分部开挖形式将大断面合理转换为大小两个洞室，小洞室保证安全，大洞室保证进度；避免因开挖方法不当导致隧道拱顶下沉、掌子面崩塌等病害的发生，在保障安全、质量的前提下隧道顺利贯通，在工期、效益方面有较好评价，也为其他相似类型的隧道提供了参考价值。

主要参考文献：

[1]《公路隧道施工技术规范》（JTG/T3660-2020）人民交通出版社2020

[2]《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）人民交通出版社2014

[3]《公路隧道设计细则》（JTG/T D70-2010）人民交通出版社2010

[4]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）人民交通出版社2017

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