超大暗挖隧道双侧壁上下导坑开挖施工工法申报资料

优秀工法奖申报资料超大断面隧道双侧壁上下导坑钻爆开挖施工工法中建八局第三建设有限公司2010年1月申报资料目录一、工法申报表··············································································1二、工法内容材料··········································································7三、三级工法批准文件复印件·························································22四、工程应用证明··········································································25五、经济效益证明··········································································26六、查新报告················································································27七、工程图片················································································281优秀工法申报表（2009年度）工法名称超大断面隧道双侧壁上下导坑钻爆开挖施工工法申报单位中建八局第三建设有限公司推荐单位中建八局第三建设有限公司申报时间二O一O年一月十五日中国建筑第八工程局有限公司制2工法名称超大断面隧道双侧壁上下导坑钻爆开挖施工工法主要完成单位1、中建八局第三建设有限公司2、3、通讯地址南京市尧化门新尧路18号邮编210046联系人沈兴东电话[phone]主要完成人姓名职务职称工作单位陈坤工程部副经理助理工程师中建八局第三建设有限公司李金会项目总工工程师中建八局第三建设有限公司杨德项目经理工程师中建八局第三建设有限公司李念国公司副经理工程师中建八局第三建设有限公司肖龙鸽局副总经理教授级高工中国建筑第八工程局有限公司工法应用的工程名称及时间1、1、2008年8月1日～2009年9月28日重庆轨道交通三号线观音桥～红旗河沟区间隧道及车站工程。2、3、工法关键技术名称、组织审定的单位和时间工法关键技术获科技成果奖励的情况原工法名称、完成单位、局级工法批准文号及工法编号(重新申报项目填写此栏)3工法内容简述：本工法由11节组成，包括：前言、工法特点、适用范围、工艺原理、工艺流程及操作要点、材料与设备、质量控制、安全措施、环保措施、效益分析、应用实例。本工法全面地阐述了超大断面隧道双侧壁上下导坑钻爆开挖施工的全过程，包括钻爆方案设计、双侧壁上下导坑开挖、预留岩梁解除、拱部环形核心土开挖施工等分部钻爆开挖施工工艺及控制要点。详细地说明了超大断面隧道双侧壁上下导坑钻爆开挖施工时的材料及机具要求，指出了施工质量、安全及环保控制要点，然后综合分析应用本工法所产生的经济、环保和社会效益，最后通过应用实例对本工法的工艺要求进一步地进行阐述。下面就本工法的核心技术操作要点概括说明如下：本工法充分利用大断面隧道特性和围岩自承载能力，采用双侧壁上下导坑同时开挖，把整个隧道大断面分成左右上下多个小断面施工,每一小断面单独采用钻爆掘进，过程中预留岩梁与核心土形成“十字”形支撑，有效增强水平支撑强度和整体稳定性，减少隧道水平收敛量和拱顶下沉值。充分利用围岩在开挖过程中的自稳能力，分步开挖后采用主动支护形式，使围岩形成封闭的筒形支护结构，尽可能减小超大断面的暴露时间，最后安全、快速地形成一个大的隧道空间。4关键技术及保密点（如有专利权，请注明专利号）：采用双侧壁上下导坑同时开挖，把整个隧道大断面分成左右上下多个小断面施工,预留岩梁与核心土形成“十字”形支撑，增强水平支撑强度和整体稳定性，减少隧道水平收敛量和拱顶下沉值。充分利用围岩在开挖过程中的自稳能力，分步开挖后采用主动支护形式，使围岩形成封闭的筒形支护结构，尽可能减小超大断面的暴露时间，最后安全、快速地形成一个大的隧道空间。技术水平和技术难度（与国内外同类技术水平比较）：本技术在同类工程中为首次采用，总体上达到国内领先水平。5工法成熟、可靠性说明（当工法的工程应用少于3项时填写）：本工法对传统双侧壁导坑施工技术进行了创新，传统双侧壁导坑法施工技术已经实践证明成熟可靠，本工法采用上、下导坑开挖，预留岩梁与核心土形成支撑，比传统双侧壁导坑法安全度有所提高，同时，本工法严格遵循新奥法施工原理，理论上成熟、可靠；通过在重庆轨道交通三号线一期工程红旗河沟车站超大断面开挖中的成功实践应用，从现场施工证明本工法成熟、可靠度高。工法应用情况及应用前景：重庆轨道交通三号线观红段红旗河沟车站，为暗挖地下岛式车站，车站长177米，车站工程共有A型、C型、B型、D型四种断面形式。其中B型断面开挖尺寸为：23.753（宽）×32.316（高），开挖断面面积约为760m2；为超大开挖隧道断面。应用本工法进行开挖施工，开挖安全度高，进度较快，工程安全成功实施。本工法，可充分利用大断面隧道特性，增加可开挖工作面，加快隧道前期开挖速度，有效缩短施工工期，同时很好的解决了超大断面隧道开挖的安全性问题。通过对本工法的推广应用，为超大断面隧道采用双侧壁上、下导坑钻爆开挖施工了提供参考。经济效益和社会效益（包括节能和环保效益）：本工法充分增加可开挖工作面，加快隧道前期开挖速度，有效缩短施工工期。很好的解决了超大断面隧道开挖的安全性问题，减少安全费用的投入，节约了资源。对确保开挖施工安全，避免破坏周边环境有着重要意义。本工法采用上下导坑开挖，增加了前期开挖工作面，大大缩短了常规做法所需工期，从而节约了大型机械设备及周转工具租赁费和项目管理费用。本工法在重庆轨道交通三号线一期工程观红段红旗河沟车闸工程中的成功应用后，共取得51.347万元的经济效益。6主要完成单位意见：本工法内容全面，技术合理，已成功地在重庆轨道交通三号线一期工程红旗河沟车站工程中得到应用，并已被评为局级施工工法，同意申报。第一完成单位签章第二完成单位签章2010年1月15日年月日第三完成单位签章年月日推荐单位意见：1、如工法应用工程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见：本工法所涵盖的技术内容，是经过前后多次开发研究形成，并在重庆轨道交通三号线一期工程红旗河沟车站工程中应用成功，实施效果良好，得到了设计师、业主和监理的好评。2、推荐意见：同意推荐申报局优秀工法（签章）2010年1月15日7二、工法内容超大断面隧道双侧壁上下导坑钻爆开挖施工工法中建八局第三建设有限公司陈坤李金会杨德李念国肖龙鸽1.前言随着我国城市化进程的不断加快，城市人口快速增长，交通压力日趋加大，利用地下空间、发展地铁等城市轨道交通对缓解城市公共交通压力，促进城市经济和社会健康发展都具有重要作用。为满足交通运输迅速发展的需要，各类超大断面隧道工程不断涌现，如何保证超大断面隧道开挖施工安全目前仍是国内施工难题。近年来，我公司承接了重庆地铁一号线小较区间及车站、重庆轨道交通三号线观红段区间及红旗河沟车站等地铁隧道工程，这些工程的暗挖车站隧道断面均为400㎡以上的浅埋超大断面隧道，其中红旗河沟车站隧道最大断面面积高达760m2。由于工程施工环境复杂、风险性极大。为了保证工程的安全顺利施工，我公司成立了科技攻关小组，通过试验研究、探索实践和不断地创新总结，最终形成了浅埋小覆跨比超大断面隧道双侧壁上下导坑施工技术，以此为基础，提炼形成本工法。2.工法特点2.1本工法与传统双侧壁导坑法相比，采用上下导坑同时开挖，可充分利用大断面隧道特性，增加可开挖工作面，加快隧道前期开挖速度，有效缩短施工工期。2.2本工法利用预留岩梁，有效增强水平支撑强度和整体稳定性，减少隧道水平收敛变形和拱顶沉降，确保隧道上部建(构)筑物的安全。2.3本工法利用隧道下导洞底部施工高边墙后回填，降低隧道二衬施工断面高度，解决超大断面模板台车施工难题。2.4本工法采用钻爆法进行开挖掘进施工，费用低、速度快，节约施工成本。3.适用范围本工法应用范围较广，概况起来主要适用于以下几个方面：3.1适用于Ⅰ～Ⅳ级围岩地层，开挖断面在300㎡以上，800㎡以下的暗挖地铁、公路及铁路隧道。3.2适用于城市地区中硬介质围岩条件下，要求很小的地表沉降的大断面浅埋地下车库、地下仓库及大型人防硐室。83.3适用于Ⅰ～Ⅳ级围岩条件大断面水利水电、矿山硐室开挖。4.工艺原理围岩岩体是结构体系中的主要承载单元，充分发挥围岩自承载能力，把整个隧道大断面分成上下、左右多个小断面施工，每一小断面单独采用钻爆法掘进，预留岩梁与核心土形成“十字”形支撑，充分利用围岩在开挖过程中的自稳能力，分步开挖后采用主动支护形式，使围岩形成封闭的筒形支护结构，尽可能减小超大断面的暴露时间，最后形成一个大断面隧道，为二衬尽早施作创造有利条件。5．工艺流程及操作要点5.1工艺流程图5.1.1工艺步序横断面图9图5.1.2工艺流程图5.2操作要点5.2.1钻爆方案设计1、钻爆设计施工要求超大断面隧道环境复杂，施工难度高，隧道爆破设计必须在确保高质量的隧道开挖断面和进尺的同时，将爆破震动控制在尽可能小的范围内，以保证地表及建筑物的安全和对周围环境的影响。为此，爆破设计必须满足:爆破施工时，爆破质点振动速度应控制在1.0～2.0cm/s；爆破影响围岩松动圈要求控制在2m以内；炮眼利用率在90%以上，光面爆破的半壁抛眼留痕迹率在80%以上；平均线性超挖不大于0.1m，最大不10超过0.15m；相邻两循环炮眼衔接台阶不大于0.1m；局部欠挖面积小于0.1m2，最大欠挖小于0.05m。2、爆破参数选择爆破参数的确定采用理论计算法、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。1）炮眼深度（L）爆破设计的炮眼深度主要受爆破振动强度控制，设计炮眼深度根据爆破部位不同进行调整，一般为1.0～1.5m。2）炮眼数目N爆破设计炮眼直径采用φ42mm，每次开挖面积约为36～80㎡，单位面积钻眼数控制在1.5个以上（不包括光面爆破炮眼）。3）炮眼布置①周边炮眼布置采用经验公式和工程类比法确定。按规定炮眼间距E=（8～12）d（d为炮眼直径）；抵抗线:W=（1.0～1.5）E。隔孔装药，炮眼间距为250mm，炮眼直径为42mm，能满足E值要求。②掏槽眼布置主要应用于侧壁上、下导洞1、2部，爆破设计采用空眼双层复式楔形混合掏槽。掏槽形式可根据实际地质情况合理确定。③为降低爆破振动强度，循环进尺根据开挖部位不同来确定，掘进炮眼深度根据循环进尺来确定。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）dL，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。4）单眼装药量的计算周边眼装药参数可按下表5.2.1-1选择确定表5.2.1-1围岩光面爆破周边眼参数围岩级别周边眼间距E（m）周边眼最小抵抗线W（m）相对距E/W装药集中度（㎏/m）Ⅰ～Ⅲ级0.55～0.650.6～0.80.8～10.3～0.35Ⅳ级0.45～0.60.6～0.750.8～10.2～0.3Ⅴ级0.35～0.450.45～0.550.8～10.07～0.12其它炮眼的装药量均可按下列公式计算:11q=k.a.w.L.λ（kg）（式5.2.1）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。5）炮眼堵塞堵塞作用是使炸药在受约束条件下能充分爆炸以提高能量利用率，因此堵塞长度不小于20cm，掘进眼可取25～28㎝。堵塞材料采用炮泥砂∶粘土∶水=3∶1∶