大跨度黄土公路隧道采用偏心cd环形开挖施工工法

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1、大跨度黄土公路隧道采用偏心CD环形开挖施工工法杜松中铁十一局集团第五工程有限公司五一路项目部二〇一三年四月一、工法背景平阳高速公路阳曲1号隧道为一座上、下行分离双向六车道高速公路特长隧道，隧道左线长4685米，右线长4711米；其中隧道进口湿陷性黄土段左、右线长约2000余米，黄土段埋深在2.0m～34.0m，开挖跨度为17.23m～19.87m。该隧道为山西省首例大跨度、超浅埋湿陷性黄土特长公路隧道。隧址土体主要以上覆马兰组黄土、下覆离石组黄土为主。马兰组黄土土体疏松，质纯，大孔隙，垂直节理发育。乏水状态下马兰组黄土冻融状态下马兰组黄土离石组黄土以棕黄色亚粘土为主，中间夹钙质结核

2、层，与马兰组黄土相比，土体密实，稳定性好。富含钙质结核层离石组黄土由于业主工期要求，阳曲1号隧道进口黄土段进洞施工未避开湿陷性黄土春融期，于2010年初率先进洞施工。但在随后的两个月时间里，采用传统的双侧壁导坑法掘进施工，左、右双侧壁导坑法施工，拱部马兰组黄土经常失稳溜塌线单洞掘进平均仅15m/月；由于春融影响，隧道拱顶沉降和周边收敛较大，局部地段侵入二衬净空，无法满足设计和工期要求。鉴于此，项目部依托公司技术力量和社会资源，邀请铁道部第三勘察设计院、同济大学、重庆大学、西安科技大学、石家庄铁道大学、解放军后勤工程学院、重庆交通大学等单位的业界专家、学者共同对黄土隧道施工工艺进行改良

3、。首先，采用“三台阶法”，施工过程中，由于三车道黄土隧道呈扁平椭圆形，开挖跨度较大，达17.23m；分台阶开挖，不利于初期支护及时封闭成环，且结构矢跨比较小，结构受力较薄弱，最后该工艺以掌子面冒顶宣告失败。三台阶施工隧道冒顶其次，采用“CD法”，采用CD法施工，先小导坑掘进，释放黄土应力，采用侧壁临时支护和临时仰拱及时封闭成环，初期支护受力体系较好，但该工艺施工步序繁琐，洞内施工组织复杂，月进尺仍不能满足工期要求，该工艺被迫“流产”。最后，采用我今天所讲的施工工艺（即：浅埋大跨度黄土隧道采用偏心CD环形开挖施工工法）施工，该工法类似CD法，但我们从中省略了临时仰拱工序，简化施工步序，

4、化偏心CD环形开挖施工，小导坑先行，环形导坑紧跟。繁为简，为洞内施工组织提供便利，提高机械利用率。同时采用小导坑掘进释放土体应力，环形导坑紧跟施工，利于初期支护及时闭合成环，初期支护结构受力体系完整。采用该工艺施工平均月进尺50m/月左右，最高纪录为单洞掘进93m/月；且安全、质量、进度平稳可控，满足各方要求。二、偏心CD环形导坑开挖工法特点2.1与普通土质隧道开挖相比，阳曲1号隧道由于受隧址埋深，结构物跨度，以及大断面的限制，本工法采用分部开挖可以划分围岩断面，促使围岩应力从新分布，先掘进小导坑可以提前释放围岩应力，预知前方掌子面土体情况，降低围岩冒顶、塌方的发生概率；其次环形导坑

5、紧跟，初期支护及时封闭成环，利于支护体系整体受力。2.2超浅埋大跨度黄土隧道采用偏心CD环形开挖施工，较设计双侧壁导坑施工，工序简洁，便于施工组织管理，可加快施工进度，缩短工期；提高机械利用率，节约人工和材料。三、工法原理浅埋地层大跨度黄土隧道采用偏心CD环形开挖法施工是根据“预加固、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原理，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、合理选择开挖进尺、缩短各工序衔接时间、严格控制衬砌安全距离等方法，避免因开挖方法不当和仰拱、二次衬砌滞后导致隧道拱顶下沉、掌子面崩塌等病害的发生，以保证黄土隧道在浅埋地段的施工安全。根据隧道

6、拱顶沉降监测和周边收敛数据，确定合理的分部开挖形式和衬砌安全距离，偏心CD环形开挖施工采用偏心导坑+环形开挖法分部前后错开开挖，开挖过程中,左侧小导坑超前开挖支护，降低隧道相对围岩级别，提前释放围岩应力，右导坑结合拱部环形同步跟进施工，快速闭合支护结构，减少对围岩的扰动，分部支护，形成支护整体；缩短作业循环时间，逐步向纵深推进，形成开挖及施作初期支护，混凝土仰拱紧跟掌子面及时施作构成稳固的支护体系。四、工法适用范围本工法适用于大跨度超浅埋自稳性较好黄土隧道施工。若隧道全部以马兰组黄土为主，则不适宜采用该工法施工。五、工法施工工艺5.1工艺施工流程5.2施工工艺流程5.3施工重点及注意

7、事项5.3.1施工准备做好场地的“三通一平”工作，隧道洞门因处于退耕还林区，植被及杂草相对较茂密，本着“早进晚出”的原则，尽量少破坏植被，减少洞口刷方工程和护坡工程量。边仰坡开挖后，及时进行“喷、锚、网、喷”支护，及时封闭土体，并做好边坡防排水施工。同时，湿陷性黄土隧道进洞施工时宜避开春融和雨季。5.3.2超前支护开挖前，对土体拱部和临时支护外侧拱腰以上部位采用Φ42注浆导管施工，注浆导管参数根据实际情况动态控制，确保开挖时洞顶和侧墙土体稳定。（阳曲1号隧