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城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法
工法编号: TLEJGF-03·04-35、 GZSJGF 07-03-08
中铁隧道集团三处 唐果良 刘建国 邓青平
一、 前言
随着中国城市建设事业的发展, 地面空间已不能满足城市功能的需要, 向地下拓展空间已成为城市建设的新方向。城区隧道与山岭隧道差别很大: 一是位于市区, 周边建筑较多, 开挖爆破需要严格控制; 二是城市地铁车站, 商场的断面大, 远大于铁路三线隧道。
《城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法》是依据新奥法原理, 采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法开挖, 经过综合减震措施减小爆破开挖时的地震动, 保护周边环境, 使用全断面整体式钢模台车进行二次衬砌, 同时采用综合监测手段对施工过程进行动态监控和实时处理的一个工程工法, 它在重庆轻轨较新线一期工程临江门车站工程建设过程中形成。
二、 工法特点
1、 采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法开挖, 二次衬砌紧跟核心岩柱上部开挖, 控制二次衬砌面与核心开挖面的距离, 从而减小变形, 控制地表沉降, 保证工程安全。
2、 紧临建、 构筑物的开挖爆破经过超前导洞先行、 预留光爆层光面爆破、 周边密排空眼减震、 开挖面增打减震孔、 非电不对称起爆网络等综合减震技术减小爆破震动效应, 保护周边环境。
3、 采用全断面整体式钢模台车进行二次衬砌, 保证结构的整体性和防水效果, 加快施工进度, 从而保证工程质量, 提高经济效益。
4、 采用综合监测技术, 实时反馈信息, 动态修正施工方法和支护参数, 确保工程安全。
三、 适用范围
1、 适用于新奥法指导施工的大断面、 特大断面隧道及地下工程( 即开挖宽度18m及以上, 开挖高度12m以上) 。
2、 紧临既有建筑物需要采用控制爆破开挖, Ⅱ～Ⅲ级围岩的浅埋暗挖特大断面地下工程。
3、 围岩较完整较厚层的软岩, 中硬岩——硬岩。
四、 工艺原理
1、 采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法, 将大跨减小, 大断面隧道分割成几个小洞室分部施工, 利用核心岩柱作为支撑, 从而控制变形, 保证安全。
2、 以控制爆破理论和新奥法理论为基础, 经过各种综合减震手段, 减小爆破开挖时的地震动效应, 同时减小开挖爆破对围岩的扰动, 从而保护周边环境, 提高围岩自稳能力, 保证工程安全。
五、 施工工艺
( 一) 施工工艺流程
施工工艺流程详见图1。
( 二) 开挖步序
开挖步序详见图2。

侧壁2部导洞开挖支护
临时支撑分段拆除同部开挖核心4部
侧壁3部导洞开挖支护
6部全断面衬砌施工
核心5部开挖
核心7部开挖
侧壁1部导洞开挖支护
仰拱8部开挖
仰拱9部开挖
仰拱及铺底砼施工
双侧壁错开步距同时施工
内部装修
竣工交验
施工准备
图1 施工工艺流程图
地表、 管线、 建筑物、 隧道变形、 爆破振动、 支护受力及衬砌受力监测

图2 隧道开挖部序图
说明: 1. 临时中隔墙采用50mmC25喷射混凝土及长500mmφ22锚杆支护, 以20b工字钢支撑加强, 钢支撑每500mm一榀, 临时锚杆采用普通药包锚杆。
2. 图中阿拉伯数字表示开挖及施工二次衬砌部序, 罗马数字表示初期支护及临时支护部序。
( 三) 说明
1、 双侧壁上导洞1的开挖, 施工该部初期支护( 包括锚杆、 喷射混凝土及格栅拱) Ⅰ、 临时中隔墙及其支护Ⅰ、 临时型钢支撑Ⅰ, 左右两侧齐头应错开50米以上。
2、 双壁中部导洞2的开挖, 施工该部初期支护Ⅱ、 临时中隔墙及其支护Ⅱ、 临时型钢支撑Ⅱ, 左右两侧开挖齐头错开2d( d为跨度) 。
3、 下部导洞3的开挖, 施工该部初期支护Ⅲ, 临时中隔墙及其支护Ⅲ。
4、 施工3部边墙基础仰拱钢筋混凝土。
5、 拆除临时中隔墙及其支护Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ。
6、 隧道拱部4的开挖, 施工该部初期支护Ⅳ。
7、 核心5部的开挖。
8、 采用模板台车施工隧道拱墙全断面二次衬砌6( 控制二次衬砌面与核心岩柱开挖面的距离) 。
9、 隧道核心土7部的开挖。
10、 隧道仰拱8部开挖。
11、 隧道9部仰拱钢筋混凝土及仰拱填充。
( 四) 施工方法及注意事项
1、 施工准备
1.1 熟悉设计图纸, 调查收集工程环境、 周边建、 构筑物的基础资料。评估工程施工对周边环境、 建筑物的影响及控制指标。
1.2 分析工程重点、 难点及风险, 制订详细的施工方案和措施, 针对关键工序如爆破开挖、 二次衬砌砼浇灌编制作业指导书。设计制作全断面整体式衬砌台车。
1.3 编制监测方案, 在分析工程重点、 难点及风险的基础上, 针对性的选择关键部位、 关键断面作为重点监测对象, 根据工程风险及难度选择合适的监测项目、 监测频率和监测密度。布置地表及周边建、 构筑物的监测点, 监测仪器。
1.4 编制测量方案, 布置测量桩点, 引入测量导线并完成施工测量准备。
1.5 准备施工队伍和设备, 培训施工人员, 组织所需设备、 材料。
2、 开挖爆破
2.1 爆破方案设计原则
2.1.1 以地面建筑物基础底部( 或地面) 至爆源中心距离R为安全控制半径, 借助于经验公式: Qm＝R3( Vkp/K) 3/a, 并以设计质点振动波速度限值作为控制标准, 进行反算各部分所允许的单段用药量, 并进行试爆试验, 取得合理的爆破参数。
2.1.2采用微台阶分部开挖, 以创造多临空面条件, 每部分又分多次爆破, 控制爆破规模和循环进尺, 以达到控制质点振动速度的目的。
2.1.3炮眼按浅密原则布置, 控制单眼装药量, 使有限的装药量均匀地分布在被爆破体中, 采用非电毫秒不对称起爆网路降低隧道爆破的地震动的强度。
2.1.4 上导洞1部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部靠核心土一侧, 以加大掏槽部爆源至地面建筑物基础底部( 或地面) 的距离, 减小掏槽爆破对周围建筑物的震动影响。
2.1.5 上导洞1部及拱部4部开挖断面周边眼间均设直径为50mm的密排减震空眼, 以作为减振和光爆导向眼。中导洞2、 3部开挖时在两侧各预留1m的光爆层, 增加了爆源至周围地面建筑物基础底部( 或地面) 的距离, 同时降低爆破振动对核心岩石的破坏和临时支撑的破坏, 保证上部支撑基础的稳定。
2.1.6核心7部、 仰拱8部的爆破以松动爆破为主, 控制爆破飞石对衬砌台车及衬砌混凝土表面的破坏。
2.1.7地面洞内均需配合爆破振动监测, 及时调整钻爆参数, 满足环境及施工要求。
2.2 减小爆破振动强度的方法
在许多座隧道进行的爆破振动观测表明: 光面爆破与普通爆破法相比可收到保护围岩、 减小爆破振动效果的效果, 质点振速可减小14%左右。另外, 必要时可采用低爆速炸药、 开挖面增打减振孔、 预留光爆层、 非电毫秒不对称起爆网路技术等综合减振措施的减轻爆破地震动。
2.3 预留光爆层确保施工安全的方法
侧壁中导洞2部的开挖是在1部爆破开挖后初期支护及临时支护施工完毕的前提下施工的, 1部初期支护的格栅拱脚及底部是支撑在2部的开挖面岩石的顶面, 若2部的光爆层随中间拉槽一起爆破施工, 势必将造成1部初期支护的格栅拱脚及临时型钢支撑底部同时悬空, 若下部的格栅拱及临时型钢支撑不能及时接上, 喷混凝土不能及时封闭岩面和格栅拱, 整个支护体系受到破坏, 将对整个隧道施工安全构成威胁。如果采用拉中槽两侧预留光爆层的施工方法, 拉中槽超前, 两侧预留光爆层左右交替爆破施工, 这样不但能够降低爆破震动强度, 避免上部格栅拱脚及临时型钢支撑底部同时悬空, 下部的格栅拱及临时型钢支撑能及时接上, 及时喷混凝土封闭岩面和格栅拱, 整个支护体系形成封闭环。确保开挖稳定, 有利于控制隧道超欠挖。
侧壁下导洞3的开挖方法与侧壁中导洞2部的开挖方法相同。
2.4 爆破参数的选择
爆破参数的确定采用理论计算方法、 工程类比法与现场试爆相结合, 在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下, 提高隧道开挖成型质量和施工进度。
2.4.1 炮眼深度L
爆破设计的炮眼深度主要受爆破地震动强度控制, 设计炮眼深度根据爆破部位不同和控制标准经计算后确定。一般为1～2.0m。
2.4.2 炮眼数目N
炮眼直径采用φ42mm, 每次开挖面积约为36～50m2, 单位面积钻眼数为1.5个( 未包括光面爆破炮眼) 。
2.4.3 炮眼布置
2.4.3.1 周边炮眼
采用经验公式和工程类比法确定: 间距: E=( 8～12) d( d为炮眼直径) , 抵抗线: W=( 1.0～1.5) E, 装药集中度: q=0.1～0.15 kg /m。
2.4.3.2 掏槽眼
掏槽眼布置主要应用于侧壁导洞1部。侧壁导洞1部开挖只有1个临空面, 爆破施工的关键是减小爆破振动速度, 保证开挖面与周围建筑物之间岩柱的稳定。在对隧道爆破的质点振动速度观测中发现, 一般掏槽爆破在整个断面爆破中往往产生最大的地震动强度。因为掏槽爆破只有一个临空面, 需用最大的装药密度来破碎和抛掷这部分岩石, 为随后爆破的炮眼提供第二临空面之故。如果对掏槽区多加注意, 能在最初就提供第二临空面, 便可显著地降低掏槽爆破的地震动强度。因此, 从掏槽效果及减小地震动强度等方面的综合考虑, 采用空眼双层复式楔形混合掏槽。
2.4.3.3 掘进炮眼
炮眼深度L:
为降低爆破地震动强度, 循环进尺根据开挖部位不同来确定, 掘进炮眼深度取L根据循环进尺来确定。
确定抵抗线W:
抵抗线一般均小于炮眼深度, 否则各个炮眼将成为各自独立的漏斗爆破, 达不到理想的爆破效果。当炮眼直径在35～42mm的范围内时, 抵抗线W与炮眼深度有如下关系式:
W＝( 15～25) d
或 W＝( 0.3～0.6) d(L)
在坚硬难爆的岩体中, 或炮眼较深时, 应取较小的系数, 反之则取较大的系数。
2.4.4 单眼装药量的计算
隧道爆破, 炮眼所在的部位不同, 所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷; 掘进眼只要求松动, 而在掏槽部位的两侧与其上、 下部位各部分的炮眼要求又不一样, 侧部要求松动, 上部要求弱松动, 下部要求加强松动, 周边眼则要求光面爆破, 底板眼则要求用抛掷爆破的药量, 否则可能底板爆破失败。因此各部位炮眼的装药量是不同的。
周边眼装药参数在上面已确定。其它炮眼的装药量均可按以下公式计算:
q=k×a×w×L×λ(kg)
式中 q-----单眼装药量( kg) ;
k-----炸药单耗( kg/m3) ;
a-----炮眼间距( m) ;
w-----炮眼爆破方向的抵抗线( m) ;
L-----炮眼深度( m) ;
λ-----炮眼部位系数( 参照表1选取) 。
表1 中 硬 岩 隧 道 炮 眼 部 位 系 数
炮眼部位
掏槽
眼炮
扩槽
炮眼
掘进
槽下
掘进
槽侧
掘进
槽上
内圈
炮眼
二台
炮眼
底板
炮眼
λ值
1.5～2
1.0～1.2
1.0～1.2
1
0.8～1.0
0.5～0.8
1.2～1.5
1.5～2.0
2.4.5 炮眼堵塞
堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸应力提高能量利用率, 因此堵塞长度不小于20cm, 堵塞材料采用炮泥( 组分: 砂: 粘土: 水=3: 1: 1) 。堵塞质量要求密实, 不能有空隙和间断。
2.4.6 爆破器材的选择
根据微振爆破的特点及爆破部位的不同, 选用不同的爆破器材
炸药: 在无水地段, 采用二号岩石硝铵炸药; 在有水地段, 采用乳化炸药, 周边炮眼采用小药卷, 直径φ25mm, 其它炮眼采标准药卷φ32mm( 乳化) 、 φ35mm( 销铵) 。
雷管: 孔外采用火雷管起爆, 连接件及孔内均采用非电毫秒微差雷管( 1～15段) 。
导火索及导爆索: 火管雷采用导火索引爆, 周边炮眼间隔装药采用传爆线传爆。
2.4.7 装药结构
隧道爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆, 其装药结构参见图3。实验结果表明, 仅装瞬发雷管的炮眼应该采用正向起爆, 其它炮眼采用反向起爆。即掏槽眼的首段采用正向起爆, 这样可得到较好的岩碴块度。
周边眼采用间隔不偶合装药形式, 为保证每个周边眼内炸药同时起爆须使用导爆索连结各药卷。

图3 隧道爆破装药结构示意图
2.5 爆破注意事项
2.5.1 采用非电不对称起爆网络技术起爆联线时, 要确保起爆顺序和每一炮孔都能起爆;
2.5.2 选择合理的段间隔时间, 以杜绝爆破震动波的叠加, 一般选择段间隔100ms以上, 最小不小于75ms。
2.5.3 围岩强度不同, 产状不同, 爆破效果已不一样, 爆破震动强度也不一样, 施工时需进行爆轰试验, 取得可靠合理的爆破参数。爆破震动安全检算采用公式为:
Qm＝K/R3( Vkp/K) 3/a
式中 Qm——最大一段允许用药量( kg) ;
Vkp——振动安全速度( cm/s) ;
R——爆源中心到振速控制点的距离( m) 。
K——与爆破技术、 地震波传播途经介质的性质有关的系数, 取160;
a——爆破振动衰减系数, 取1.8。
K/——修正系数
考虑不同的减振措施、 不同的爆破临空面的数量、 以及在爆破施工实践中的爆破振动衰减, 修正系数K/参照表2选取。
表2 爆破振动衰减修正系数
序号
减振措施
K/
1
中空眼减振
1.05～1.15
2
小直径炸药
1.15～1.25
3
增加临空面
1.2～2.0
4
周边密排空眼减震
1.2～1.8
爆破震动衰减系数随采取的减震措施而选取合理值, 经过试爆确定。
处理受喷面
安设检测桩
湿喷机输料管
施工准备
计 量
干搅拌2分钟
湿搅拌3分钟
运输/上料
振动过筛
湿喷机给料器
湿喷机砼输送泵
喷 嘴
受喷面
机具清洗移位
砂、 石
水泥、 硅粉
钢纤维
水
减水剂等
自动计量掺入器
速凝剂储存箱子
高压风
初 喷
复 喷
养 护
图4 湿喷钢纤维混凝土施工工艺流程图
湿喷机具就
位机电检查
3、 初期支护施工
3.1 格栅拱制作与安装
3.1.1 格栅拱集中制作, 现场安装;
3.1.2制作过程中严格控制加工质量, 其中连接钢板与钢筋连接的”T”型焊接部位是薄弱环节, 加工过程中要重点检查;
3.1.3 单节格栅拱钢筋不宜搭接, 必要时能够采取闪光对焊;
3.1.4 隧道断面大, 格栅拱需分成好几段, 因此在闭合成环时偏差大, 应在闭合段加工调节端。
3.2 湿喷钢纤维混凝土施工
3.2.1 施工工艺流程( 参见图4)
3.2.2 湿喷控制重点及关键技术
3.2.2.1 喷头控制是湿喷作业的重点, 宜使用自动化机械手。喷头与受喷面的距离控制在1～2米, 角度以90°最佳。喷射时喷头作顺时针旋转, 一圈压半圈, 纵向蛇行进行;
3.2.2.2 喷射时先补平坑洼低处。喷射时分段、 分部、 分层进行, 并按初喷、 复喷( 间隔4～6小时) 分两次进行, 初喷时先拱后墙, 复喷时先墙后拱;
3.2.2.3喷射工作风压: 大容量湿喷机为0.4～0.7Mpa, 中小容量湿喷机在0.3～0.7Mpa, 风压的大小与湿喷机型号关系密切, 风压过小容易造成堵管;
3.2.2.4 一次喷层厚度: 边墙为7～15cm, 拱部厚度为5～8cm, 后一层喷射应在前一层终凝后才进行;
3.2.2.5 钢纤维掺入后容易造成堵管。因此, 应严格筛选骨料, 防止超径骨料混入, 准确控制水灰比, 保持正常风压, 保持管路畅通。同时, 钢纤维应在搅拌中达到均匀分布, 不能有结块现象, 必要时可先将钢纤维浸泡15分钟, 单独搅拌至均匀散开后再掺入;
3.2.2.6 有渗漏水的部位, 喷射前应遵循”堵、 集、 引、 排”相结合的原则进行处理。
4、 二次衬砌施工
4.1衬砌台车制作
4.1.1台车采用自行液压组合门架式, 即行走机构为两组涡轮涡杆减速器经过链传动驱动四对行走轮, 升、 拆模经过液压油缸操作, 操纵机构为电气操纵;
4.1.2 台车长度以9～12m为宜。
4.1.3台车在衬砌时最大的问题是稳定性, 开挖时保留7、 8部核心岩柱, 衬砌时在顶横梁下增加2列共8个支撑千斤顶, 一头支撑在核心岩柱上, 一头支撑在台车门架横梁上, 另一个措施是在门架立柱上增加横向支撑, 一边支撑在门架立柱上, 一边支撑在核心岩柱上, 采取以上两项措施后, 台车衬砌时的稳定性就大大提高了。
4.1.4台车的升、 脱模经过集中油泵供油, 调节支撑千斤顶来完成的, 在台车拱架拱肩与拱顶相接处左右各设一铰接点, 脱模时, 左右边墙支撑千斤顶收缩, 边模与混凝土脱离, 然后拱顶支撑三角架的千斤顶下降, 顶模与混凝土分离, 脱模完成, 设计拱顶最大脱模高度20cm, 边墙脱模高度15cm。
4.1.5 台车模板采用定型组合钢模板, 以增加模板刚度。
4.1.6 模板上预留浇注孔, 间距不大于2m。因断面大, 拱顶上较平, 拱顶上两侧各应增开1～2个刹尖孔。
4.1.7 衬砌台车制作可参见图5进行。

图5 衬砌台车制作示意图
4.2 衬砌台车的强度验算
根据衬砌台车的结构设计参数及施工过程的工艺要求, 需对设计的全断面衬砌台车进行结构强度及主要构件刚度验算。假定混凝土为流体, 台车在每模混凝土浇注即将结束时受力最大, 分别验算门架横梁、 立柱、 上纵梁、 下纵梁、 上部三角架、 水平横撑等关键受力部位和构件的强度和刚度, 计算理论变形。理论变形值以不大于2mm为宜。
4.3衬砌混凝土施工工艺及质量控制措施
4.3.1大致积现浇商品混凝土施工工艺流程( 参见图6)
并有应急设备
设备完好

下一模砼
砼合格
砼不合格, 退货
施工准备
模板台车轨道安装
衬砌断面检查验收; 仰拱、 端头墙施工缝处理
关挡头板
泵送、 浇筑砼
混凝土养护
拆 模 板
模板台车清洗打油
模板台
车就位
铺防水板, 钢筋及预埋件制作安装
监理工
程师验收
砼泵进场、 接管
照明、 捣固设备已准备好
砼进场
测量放线准备
机具设备准备
商品砼进行场前的准备
原材料检查
砼配合比检查
施工人员的管理配备
持术准备

图6 大致积现浇商品混凝土施工工艺流程图
4.3.2 衬砌的施工准备
4.3.2.1 人员的管理和配备
( 1) 衬砌施工管理人员、 操作人员固定, 实行定岗定人, 做到对责任有可追溯性。
( 2) 施工人员分工明确, 确保”熟人、 熟岗”;
( 3) 加强管理, 增强工种间的衔接配合, 在施工过程中不允许出现相互推诿现象, 确保混凝土的施工质量;
( 4) 严格执行奖罚制度, 做到有奖有罚。对事故责任人从重处罚, 对工作中有积极表现、 贡献的施工人员进行奖励, 增强施工人员的工作责任心;
( 5) 设混凝土调度三人, 负责24小时值班, 指挥混凝土的调度;
( 6) 车站内设程控电话派专人值班, 负责联络人员及调度指挥的传达;
4.3.2.2 技术准备:
技术人员在混凝土浇筑前做好设计、 安全、 质量等技术交底准备工作, 让现场施工人员明白”做什么、 怎么做、 达到什么要求”。
( 1) 各种预埋件、 孔洞、 挂钩的技术交底, 明确其尺寸、 数量、 现场位置, 预留孔洞大小, 并确定谁负责施工;
( 2) 施工缝、 变形缝、 沉降缝处理的交底
止水带应用钢筋夹具夹牢, 止水带在缝两侧嵌入混凝土宽度应尽量相等, 误差不能超过5cm。施工中应保护好止水带, 不能将止水带拉裂或拉断;
( 3) 模板的技术交底:
①、 模板台车在就位前, 将模板表面的油污, 混凝土”锅巴”清理干净;
②、 在模板表面刷脱模剂。脱模剂采用新鲜机油配柴油, 配比为:机油: 柴油=1: 2～1: 3。配好后搅拌均匀, 并检查其粘度, 确保粘度不能偏大, 关模前涂刷在模板面上, 刷油后严禁弄脏模板。
③、 在台车就位前, 还需先检查模板台车模板是否变形。如有变形模板, 用新模板替换变形模板;
④、 模板台车就位: 根据测量中线, 水平尺寸, 调整台车模板宽度、 高度, 使台车模板外轮廓尺寸与设计的混凝土断面轮廓尺寸一致。由于模板台车在制作时已将断面尺寸放大5cm, 因此, 模板台车就位时, 不能再加大断面尺寸;
⑤、 模板及台车加固: 上好模板台车上所有钢筋支撑, 拧紧或撑紧。在台车窗口、 两头端头处加木撑。模板台车模板最低处( 与矮边墙接缝处) 加过河撑( 撑在核心土上) 。过河撑间距为1m。端头模板在断面环向每30～50cm钻孔, 用φ25以上的钢筋插进孔内, 作支撑。另外, 已破坏的防水板应在下模钢筋安装前补好。模板台车两侧加固参见图7, 模板台车端头模加固参见图8。

图7 模板台车两侧加固示意图

图8 模板台车端头模加固示意图
⑥、 模板缝隙: 所有模板之间的缝隙均应堵塞严密, 保证混凝土浇筑过程中不漏浆。紧固支撑, 减小模板台车与已浇筑混凝土之间的缝隙。挡头模制作应工整、 平顺, 无错台, 减小挡头木模之间的缝隙。在砼浇筑过程中, 应随时检查, 发现有漏浆的地方及时进行封堵。
⑦、 模板的检查与验收: 严格按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》( GB 50204— ) 第4节模板分项工程中的要求进行。
5、 监控量测
5.1 监测项目( 参见表3)
表3 监 测 项 目 表
序号
监测项目
测试工具及仪表
备注
1
地表下沉
普通水准仪
必测
2
拱顶下沉
普通水准仪、 钢尺
必测
3
边墙收敛
净空变位位移计
必测
4
爆破震速
测震仪
必测
5
锚杆轴力
应力计
选测
6
格栅拱应力
应力计
必测
7
临时支撑应力
应力计
必测
8
喷射砼与围岩接触压力
压力盒
选测
9
二衬钢筋应力
应力计
选测
10
二衬混凝土内应力
应力计
选测
5.2 监测点布置
监测点布置距离参数和断面位置参见表4和图9。
表4 测 点 布 置 距 离 值
围岩级别
断面间距( m)
水平收敛
拱顶下沉
表面位移
Ⅲ
5
5
5
2
Ⅱ
10
10
5
2

图9 测点布置示意图
5.3 量测频率( 参见表5)
表5 量 测 频 率
位移速度( mm/日)
与工作面距离
频率
>10
(0-1)D
1～2次/日
5～10
(1-2)D
1次/日
1～5
(2-5)D
1次/2日
<1
>5D
1次/周

5.4 围岩稳定性应变基准( 参见表6)
表6 隧道周边相对位移值( %)
围岩级别
覆盖厚度( m)
<50
50～100
>300
Ⅲ
0.20～0.80
0.60～1.60
1.00～3.00
Ⅱ
0.15～0.50
0.20～0.80
0.20～0.80

根据位移变化速率判别, 当净空变化速率大于10mm/d时, 应及时加强支护系统, 必要时采用特殊措施, 在确保工程安全的情况下方可再次施工, 当净空变化速率小于0.5mm/d时, 则认为围岩基本稳定。
当实测位移超过上表所述允许值或位移无明显下降时, 立即采取补救措施, 预防安全事故发生。
以上表中所列数据为参考数据, 可用于日常管理和控制。
六、 机具设备配备( 参见表7)
表7 主 要 机 具 设 备 参 考 表
序号
机具名称
规格/型号
单位
数量
备 注
1
变压器
600KVA
台
1
或350KVA2台
2
空压机
20m3
台
2
开挖打眼
3
空压机
12m3
台
1
喷射混凝土
4
多功能组合台架
自制
台
4
根据断面大小及施组配置
5
装载机
3.0 m3
台
2
出碴
6
反铲挖掘机
1.2 m3
台
1
勾齐头, 出碴
7
自卸式汽车
15t
辆
12
出碴
8
自卸式汽车
5t
辆
2
材料设备周转
9
全断面模板台车
自制
台
1
根据断面类型配置
10
凿岩机
YT-28
台
60
开挖
11
强制制式搅拌机
350L
台
2
初期支护
12
注浆泵
30KW
台
2
锚杆注浆
13
对焊机
100A
台
1

14
湿喷机
4-10 m3/h
台
1
喷射混凝土
15
混凝土灌车
6 m3
辆
2
喷射混凝土
16
混凝土输送泵
75KW
台
2

七、 劳动力组织( 参见表8)
表8 劳 动 力 组 织 表
序号
工种类别
投入时间
高峰时人数
备 注
1
开挖工
开工时
48
开挖爆破
2
钢筋工
开工时
60( 随工程进度逐步投入)
初支、 二衬
3
木工
衬砌时
18
初支、 二衬
4
混凝土工
衬砌时
30
二衬
5
喷射工
初支时
2
24小时对班
6
机修工
设备进场时
12
机械维修
7
司机
开工时
34( 随工程进展逐渐增加)
24小时对班
8
架子工
初支开始后
24
初支、 二衬
9
钳工
开工时
1
机械维修
10
对焊工
开工时
3
钢筋对焊
11
电工
开工时
3
值班
12
普工
开工时
24
配合其它工作

合计

259人

八、 质量要求
本工法除执行施工设计图纸和相应规范的有关技术要求外, 尚应注意以下事项:
1、 严格控制二次衬砌面与核心开挖面的距离。一般衬砌面与全断面初期支护面的距离不超过1.5D( D为洞室跨度) , 极限时不超过2D, 并经过监控量测等信息手段及时进行动态控制, 以充分保证工程质量和施工安全。
2、 格栅拱的连接做到牢固, 喷混凝土要达到密实, 锚杆确保全粘结。
3、 因断面特大, 全断面衬砌时要注意挡头模的加固, 防止爆模。
4、 全断面衬砌浇灌混凝土时应控制两侧混凝土的高度差最大不超过100cm。
5、 全断面台车在衬砌前应尽可能采取加固措施, 同时衬砌台车门架上不得存放机具, 材料, 掉落的混凝土残碴及时清理, 减小台车上的人为负荷。
6、 施工时设专职技术人员跟班作业, 及时处理施工中存在的各种问题, 严格按技术要求操作。抓好监测信息动态管理这项关键环节, 及时调整施工方法, 协调各工作面施工进度, 使工程建设能全面达到安全、 优质、 高效。

九、 安全措施
1、 紧临既有建筑物的控制爆破除按工法所要求的进行爆破试验及控制措施外, 施工中应严格控制单段装药量和雷管联线, 当雷管段数不够时, 可分多次起爆。
2、 充分保证初期支护的施工质量, 准确把握开挖与衬砌各步序的关系, 认真进行各工序的安全和质量检验, 在各方面从根本上确保大断面隧道工程的施工安全。
3、 衬砌台车下部有行车通道, 上部有衬砌作业人员, 前方有开挖支护作业人员, 因此, 做好衬砌台车的安全防护是非常关键的。衬砌台车上必须认真牢固地悬挂安全防护网, 并派专人定期和不定期检查, 在两侧行车通道处悬挂交通标识, 充分保证衬砌台车的照明需要。
4、 全面、 及时、 有效的进行监控量测, 根据监控量测信息及时调整施工方案, 协调各部的施工进度, 使工程建设自始至终处于安全可控状态。

十、 效益分析
本工法采用了双侧壁导洞预留核心岩柱的开挖方法, 在特大断面浅埋隧道仍采用了全断面整体式台车衬砌, 使城市浅埋、 硬岩、 环境复杂类的大跨、 大高差隧道能采用暗挖法施工, 不受场地、 环境、 天气变化及夜间施工限制, 施工速度快、 环境污染小、 噪音低, 对地面交通及周围居民生活影响小, 能节约大量工程拆迁等间接投资。
其控制爆破技术全面满足了爆破振速在1.5cm/s～2.0cm/s以内, 爆破影响围岩松动圈在1.5m～2m以内, 以及各项变形控制指标, 对类似工程的爆破控制和既有建筑设施保护有重要指导意义。
本工法使导坑先行、 先墙后拱、 拱部跳槽开挖的设计方案优化为导坑先行、 全断面衬砌方案, 大大提高了施工进度, 全面保证了工程质量和安全。
临江门车站工程应用本工法, 工期提前8.6个月。竣工验收时, 与会单位纷纷对本工程给予了高度评价, 一致经过了竣工验收, 核定工程质量等级优良, 取得了良好的经济效益和社会效益。
十一、 工程实例
实例: 重庆轻轨较新线一期工程临江门车站
1、 工程特点
重庆轻轨较新线一期工程临江门车站位于重庆市渝中区解放碑商业步行街下, 全长198m, 为浅埋硬岩特大断面隧道, 该隧道具有以下特点:
①、 断面特大: 开挖宽度23.04m, 高度20.885m, 开挖断面面积420.96m2。
②、 周边环境复杂: 工程位于市中心区, 地表为商业步行街, 两侧高层建筑林立, 与隧道距离近, 最近的世贸中心大厦与隧道边界水平距离仅4.5m。且其基础位于隧道拱腰上。
③、 隧道穿过既有洞室群: 车站隧道穿过由27条既有人防洞组成的洞室群, 人防洞室极不规则, 与车站隧道相交、 平行或重叠, 构成了复杂的地质情况。
④、 岩石较硬: 隧道围岩基本为砂岩和砂质泥岩, 属Ⅱ级。原来岩石越硬、 整体越好, 对隧道的稳定性越有利, 但同时给紧临高层建筑的爆破地震动控制带来难度。
⑤、 埋深浅: 隧道埋深仅10.5～14.5m, 其中地表覆土层厚4～6m, 拱顶围岩不能形成压力拱, 围岩不具备自稳条件。
⑥、 交叉口多: 车站隧道与共14条风道、 通道、 区间隧道相连, 交叉口特别多。
2、 设计参数
①、 初期支护与临时支护
设计初期支护为C25钢筋网喷钢纤维混凝土, 厚度为300mm, 钢筋格栅拱每50cm一道, 临时支撑采用20B工字钢, 每50cm一道, 核心岩柱采用50mmC20素喷混凝土临时支护, 经过50cm长Ф22药卷锚杆将临时支撑固定在核心岩柱上。锚杆采用R25L3500mm中空注浆全粘结锚杆, 拱部间距50cm×80cm, 边墙间距80cm×100cm。
②、 二次衬砌: 采用双层Ф22钢筋网C30P8混凝土, Ф22主筋间距16.7cm , 纵向钢筋为Ф10钢筋, 间距20cm, 衬砌厚度80cm, 临近世贸中心大厦段钢筋网为四层。
3、 施工结果
该车站隧道于 8月10日开工, 至 3月27日完工, 由于事先进行了详细的方案论证和风险分析, 采取了较多的安全保障措施, 整个工程施工非常顺利, 施工过程中未发生任何重大安全和质量事故, 工期提前8.6个月, 深得业主的赞赏, 工程平均进度折合成洞米为9.9m/月。