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隧道单侧导坑开挖预留核心土施工工法

1前言

下马店隧道Ⅴ级围岩段落主要为黏土夹碎石、块石，结构松散；局部为碎裂状~散体状结构中厚层白云岩、薄层泥质白云岩。围岩基本无自稳能力，隧道开挖后，易出现松散体背向掌子面崩塌或者岩层沿软弱结构面错动。为降低掌子面塌方风险，保证施工人员及机械设备的安全，在现有工法和前期施工经验的基础上，中建地下空间有限公司在贵州龙溪大道市政道路工程下马店隧道施工过程中，形成了一种兼具“单侧壁导坑法”和“环形开挖预留核心土法”施工特点的新型施工工法——隧道单侧导坑开挖预留核心土施工工法（已查新）。单侧导坑开挖预留核心土法有效地预防了隧道掌子面塌方和拱顶塌方，在结构质量、施工安全、工程进度方面效果明显，取得了良好的经济效益和社会效益。

2工法特点

施工安全方面。充分利用预留核心土：在初期支护施作或初支变形稳定之前，核心土

既起到支顶掌子面的作用，又与导坑隔壁形成整体发挥竖向支撑功效，减小了大变形、塌方的风险。

施工进度方面。本工法导坑隔壁用料少，因而拆除导坑隔壁的时间短，有利于加快施

工进度。

施工成本方面。本工法较单侧壁导坑、双侧壁导坑、CRD等工法材料用量少，节省了

钢拱架和喷射混凝土，省工省料。

工法可灵活应用。上台阶导坑开挖分部情况、错开距离以及核心土预留长度可根据围

岩地质条件、机械设备条件，在不影响施工安全的情况下灵活调整。

适用范围

本工法适用于一般Ⅳ~Ⅴ级围岩地段、断层破碎带、浅埋地层隧道暗挖施工，同时也适用于大跨度、围岩条件破碎的隧道。

工艺原理

本工法按照“新奥法”原理，遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”原则，主要原理为：

分部开挖，减少软弱围岩大范围开挖而引起的扰动；导坑作为超前地质探道，有利于

把握掌子面前方地质情况。

利用预留核心土起到支顶掌子面的作用。

设置导坑隔壁，一方面，作为导坑分部开挖分区界限；另一方面，与核心土形成整体

发挥竖向导坑隔壁的作用。

施工工艺流程

施工工艺及操作要点

单侧导坑开挖预留核心土施工工法工艺流程见图5.1-.1，开挖施工顺序示意图见图5.1-2、图5.1-3。

施工准备

施工准备

超前地质预报超前支护导坑Ⅰ开挖，施作初支①及导坑隔壁②导坑Ⅱ开挖，施作初支③导坑Ⅲ开挖，施作初支④导坑Ⅳ开挖，施作初支⑤拆除导坑隔壁②，开挖核心土Ⅴ上台阶支护完成，喷射混凝土强度达设计强度下台阶Ⅵ分幅开挖，施作初支⑥仰拱Ⅶ开挖，施作初支⑦，仰拱回填⑧

超前地质预报

超前支护

导坑Ⅰ开挖，施作初支①及导坑隔壁

②

导坑Ⅱ开挖，施作初支③

导坑Ⅲ开挖，施作初支④

导坑Ⅳ开挖，施作初支⑤

拆除导坑隔壁②，开挖核心土Ⅴ

上台阶支护完成，喷射混凝土强度达设计强度

下台阶Ⅵ分幅开挖，施作初支⑥

仰拱Ⅶ开挖，施作初支⑦，仰拱回填

⑧

施作二次衬砌

初支变形趋于稳定

图5.1-1单侧导坑开挖预留核心土法施工工艺流程图

图5.1-2单侧导坑开挖预留核心土法横向施工顺序图

图5.1-3单侧导坑开挖预留核心土法纵向施工顺序图

操作要点

施工准备

施工用水、施工用电、施工便道、施工场地布置，机械设备、人员配置，材料准备，

修建环保、水保、防排水设施。

根据隧道岩土工程勘察报告及设计图纸，详细分析、了解工程地质、当地水文情况，

制定合理的施工方案和施工措施；施工前对施工人员进行安全培训和安全、技术交底。

根据设计及规范要求，制定隧道监控量测方案和超前地质预报实施细则。

超前支护

严格按照设计及规范要求控制超前支护长度、角度、纵向间距、横向间距、搭接长度，超前小导管尾端应固定在钢拱架上。注浆施工时，必须保证浆液配合比符合设计要求，控制好注浆压力，保证注浆质量。

图5.2-1施工工艺流程

超前小导管支护

Ⅴa级围岩开挖时主洞超前小导管采用外径φ50mm，壁厚4mm的热轧无缝钢管加工制成，长度为400cm，钢管前端加固成锥形，尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，管口段1.05m钢管不开孔，管壁四周钻φ6mm注浆孔。侧导坑超前小导管采用外径φ42mm，壁厚4mm的热轧无缝钢管加工制成，长度为350cm，钢管前端加固成锥形，尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，管口段

1.05m钢管不开孔，管壁四周钻φ6mm注浆孔。超前小导管施工时，钢管以10～15°外插角打入围岩，钢管环向间距为40cm，纵向排距为150cm。

注浆材料为水泥浆，可适当参入水玻璃调节凝结时间，水泥浆水灰比为1:1，注浆压力为0.5～1.0Mpa，必要时可在孔口处设置止浆塞。超前小导管尾端应固定在钢拱架上，工字钢为I22a工字钢，纵向排距为50cm，施工中必须保证注浆质量。

Ⅴb级围岩开挖时主洞超前小导管采用外径φ50mm，壁厚4mm的热轧无缝钢管加工制成，长度为400cm，钢管前端加