中隔壁法施工设计分析.docx
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中隔壁法施工设计分析
中隔壁法施工设计
一：
含义中隔壁法也称CD工法（CenterDiaphragm），它是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并在设计中间部位作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道（Ⅳ级围岩）地段。
二：
适用范围中隔壁法一般适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋双线隧道，主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。
CD工法在大跨度隧道中应用普遍，在施工中应严格遵守正台阶法的施工要点，尤其要考虑时空效应，每一步开挖必须快速，必须及时步步成环，工作面留核心土或用喷混凝土封闭，消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。
该工程为Ⅳ级围岩，符合要求。
三：
施工工艺
（一）工艺特点大跨度软弱围岩隧道分部开挖、格栅支撑、仰拱先行施工方法的一种，中隔壁法（CD法）是将隧道分为左右两大部分进行开挖，先在隧道一侧采用台阶法自上而下分3层开挖，进行初期支护，施作中隔壁，待该侧初期支护完成，且喷射混凝土达到设计强度70%以上时再分层开挖隧道的另一侧，其分部次数及支护形式与先开挖的一侧相同。
最后，拆除支护，施作仰拱、拱墙衬砌和铺底及填充。
（二）优缺点⒈优点：
各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短。
⒉缺点：
该工艺分部较多，施工速度慢，不利于机械化作业；后部开挖和拆除支护对前面已形成的理学平衡体系产生影响，围岩应力状态发生多次改变有可能引起最终较大的变形量，施工面多，作业干扰大；拆除临时支撑时，安全性差。
（三）作业内容
⒈隧道拱部超前支护；
⒉左右侧采用台阶法施工，先后开挖隧道的一、二、三部；
⒊每开挖一部均应及时施作锚网喷支护、施作中隔壁并依次分部连接而成、初期支护、中隔壁依次连接形成闭合环；
⒋待支护结构基本稳定，且喷射混凝土达到施工图标示强度70％以上时再分部开挖隧道另一侧；
⒌左右部交替开挖、支护，形成完整的喷射混凝土钢格栅结构的网格状交叉支护体系；
⒍拆除临时支护，施作仰拱、拱墙和填充及铺底。
四：
质量检验标准
⒈隧道开挖断面的中线和高程必须符合施工图要求。
⑴检查数量：
每一开挖循环检查一次；
⑵检查方法：
采用仪器测量。
⒉隧道开挖必须严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部位（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌必须小于5cm。
拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
⑴检查数量：
每一开挖循环检查一次；
⑵检查方法：
采用自动断面仪等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与施工图断面核对。
⒊洞身开挖必须核对地质。
在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙的结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对施工图地质情况，判断围岩稳定性。
⑴每一开挖循环检查一次；
⑵在每次开挖完成后对围岩进行工程地质观察和描述。
⒋光面爆破或预裂爆破钻孔眼，必须根据钻爆设计图准确标示出钻孔位置。
钻孔时必须按钻爆设计要求严格控制钻孔的间距、深度和角度。
掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。
周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角必需符合钻爆设计要求，孔底不得超过开挖断面轮廓线15cm。
⑴检查数量：
每一开挖循环检查全部掏槽眼和10％周边眼；
⑵检查方法：
测量。
⒌光面爆破的钻孔痕迹保存率。
硬岩不得小于80％，中硬岩不得小于60％，并在开挖轮廓面上均匀分布。
⑴检查数量：
每一爆破开挖循环检查一次；
⑵检查方法：
对照钻爆设计资料，观察、计数检验钻孔痕迹保存率。
⒍隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。
隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。
⑴检验数量：
每一开挖循环检查一次；
⑵检验方法：
施工单位用仪器测量底部高程，用自动断面仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。
7.隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。
当需要进行加固处理时，应符合设计要求。
⑴检查数量：
每处检查一次；
⑵检验方法：
在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙的结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对施工图地质情况，判断围岩稳定性。
五：
施工准备
⒈编制施工工艺设计、工序质量控制设计和作业指导书；
⒉确定卸渣场的位置和范围，汽车运输道路的引入和其他运输设施的布置；
⒊施工用风、用水和用电设施布置。
⑴施工用风
1空压机功率要求
隧道施工用风采用固定空压机供风，空压机最大功率应能满足同时工作的各种风动机具的最大用风量和足够风压的要求。
2空压机位置要求
固定式空压机站应设在洞口附近，并靠近变电站，当有多个洞口需集中供风时，可选在适中位置，但应靠近用风量较大的洞口。
空压机站应有具体的防水、降温和保温措施。
3工作风压
隧道工作面风压不应小于0.5MPa，高压风管的直径应根据最大送风量、风管长度、闸阀等条件计算确定。
4风管的安装和使用
A.高压风管及接头装置的材质必须符合相关标准规定；
B.高压风管应敷设平顺，接头严密，不漏风；
C.在洞外地段，当风管长度大于100m以内和温度变化较大时宜安装伸缩器，靠近空压机150m以内，风管的法兰盘接头宜用石棉衬垫；
D.长度大于1000m时，应在高压风管最低处设置油水分离器，定时放出管中的积油和水；
E.洞内高压风管应敷设在电缆电线相对的一侧，风管的前端至开挖面距离宜保持30～40m，并用分风器（可自制）连接高压软风管；
F.各种闸阀在安装前应拆开清洗，阀门应进行水压强度试验，合格后方可使用；
G.高压风管在安装前应进行检查，当有裂纹、创伤、凹陷等现象不得使用，管内不得保留有残余物和其他脏物；
H.高压风管使用应有专人负责检查、养护。
⑵施工用水
1隧道施工供水方案的选择及设备的配置
A.水源的水量应能满足工程和生活用水的需要。
有高山自然水源时，应蓄水利用。
水池高度应通过计算，并能满足洞内最大水压的要求；
B.水池的容量应计算并有一定的储备量，满足洞内外集中用水的需要；
C.采用机械抽水站供水时，应有备用的抽水机；
D.工程和生活用水使用前必须经过水质鉴定。
2工作面水压
隧道工作面的水压不应小于0.3Mpa，水管的直径应根据最大供水量、管路长度、弯头、闸阀等条件计算确定。
3高压水管的安装和使用
A．管路应敷设平顺，接头严密，不漏水；
B．水池的总输出管路上必须安装总闸阀；主管路上每隔300～500m应分装闸阀；
C．洞内水管前端至开挖面宜保持30m距离，并用高压软管连接分水器。
洞内软管的长度，一般情况下不宜大于50m；
D．洞内水管管路应敷设在电缆、电线相对的一侧，不得妨碍运输；当与水沟同侧时，不得影响排水；
E．钢管在安装前应进行检查，有裂纹、创伤、凹陷等现象时不得使用，管内不得保留有残余物和其他脏物；
F．管路使用中应有专人负责、养护。
冬期应注意管道保温。
⑶施工用电
1施工用电方案
施工用电应进行施工用电量设计，并采用三级配电二级保护方式。
2隧道供电电压应符合下列要求:
A.长大隧道施工，电源采用10kv供电，经过变压后对用电设备供电；
B.低压供电采用380v/220v三相五线系统；
C.照明电压，作业地段宜36v，成洞和不作业地段可采用220v；
D.低压线路末端的电压降不得大于10％。
3变压器容量
变压器容量应按电气设备用电总容量确定。
当单台电动设备容量超过变压器容量1/3时，应适当考虑增加起动附加容量。
4变压器位置
洞外变电站宜设在靠近负荷集中地点和设在电源来线一侧，沿海地区工程，应考虑防雷击和防飓风措施。
变电站电源线当需跨越施工地区时，其最低点距人行道和运输线路的最小高度应满足：
电压35kV时7.0m，10kV时7.0m，400V时6.0m。
5洞内供电线路布置和安装
A.成洞地段固定的电线路，应用绝缘良好的塑料导线架设。
施工地段的临时电线路宜采用橡套电缆。
竖井、斜井宜使用铠装电缆；
B.照明和动力电线路安装在同一侧时，必须分层架设。
电线悬挂高度应满足：
400V以下不小于2.5m，10kV不小于3.5m；
C.涌水隧道的电动排水设备，瓦斯隧道的通风设备以及斜井、竖井内的电气装置应采用双回路输电，并有可靠的切换装置和防爆措施；
D.36V低压变压器应设在安全、干燥处，机壳接地，输电线路长度不得大于100m；
E.动力干线上的每一份支线，必须装设开关及保险装置。
严禁在动力线路上加挂照明设施。
⒋配置钢架加工及试拼设备，准备钢架加工车间及贮存棚。
六：
施工机械及工艺装备
施工机械及工艺装备配置方案见表1。
表1中隔壁法（CD法）主要机械设备及工艺装备
序号
设备名称
规格
单位
数量
1
挖掘机
铲斗容量0.5～1.0m3
台
2
2
装载机
侧卸式
台
4
3
自卸汽车
5t
台
15
4
湿喷机
10～20m3/h
台
2
5
混凝土搅拌运输车
筒容量大于5m3
台
2
6
混凝土输送泵
排量大于20m3/h
台
2
7
混凝土搅拌站
生产能力60m3/h
座
1
七、施工工艺及质量控制流程
⒈施工工序见图1.
施工工序分为8步；按六个分部，即123456部分进行开挖及支护施工，以及拆除中隔壁、施作二次衬砌及底部结构等8步；做到步步封闭成环。
⒉工艺及质量控制流程
中隔壁法（CD法）施工工艺及质量控制流程见附图。
中隔壁法施工工艺流程见下图
Ⅰ—超前小导管；1—左侧上部开挖；Ⅱ—左侧上部初期支护；2—左侧中部开挖；Ⅲ—左侧中部初期支护；3—左侧下部开挖；Ⅳ—左侧下部初期支护；4—左侧上部开挖；Ⅴ—右侧上部初期支护；5—右侧中部开挖；Ⅵ—右侧中部初期支护；6—右侧下部开挖；Ⅶ—右侧下部初期支护；Ⅷ—仰拱填充混凝土；Ⅸ—拱墙混凝土
八、工序步序说明
⒈根据施工图施作超前支护，一般多采用小导管超前注浆加固：
⑴杂填土层，采用钢筋斜插锚固棚架做超前支护效果较好；
⑵粉细砂层，采用小导管酸性水玻璃注浆，按一榀一排一注进行加固；
⑶圆砾土层，采用短管注水泥浆加固。
⒉中隔壁法（CD法）各分部之间宜采用微台阶施工，台阶长度3～5m，应创造条件，尽量缩短台阶长度。
⒊采用长臂挖掘机开挖，开挖进尺0.5～0.75m。
⒋临时仰拱设置的早晚将直接影响到各部结构的沉降和两侧土体的水平位移大小，尽早设置临时仰拱，使支护结构封闭成环。
⒌钢拱架基础原则上应支撑于原状土，如造成超挖，应回填密实，并垫钢板或木板，确保钢拱架不产生垂直位移，并需施作锁脚锚管，避免早期沉降量过大。
⒍在喷射混凝土完成一天后，对滞后工作面3m左右的拱部支护于围岩之间的空隙应及时回填，注浆管埋设在拱部左右45°处，在注浆压力作用下，砂浆会上升填充拱部的空隙。
⒎喷射在自重作用下，网喷初期支护背后易形成空隙；另外为了安装螺栓及连接钢架之便，钢拱架连接处留有局部超挖空间，形成喷射混凝土的死角。
这些
空隙如不及时回填，会引起围岩变形和破坏结构。
因此要求：
⑴临时仰拱封闭应及时进行回填注浆；
⑵浆液宜采用水泥砂浆；
⑶回填注浆压力应小于0.5MPa；
⑷粉细砂层，采用小导管酸性水玻璃注浆，按一榀一排一注进行加固；圆砾土层，采用短管注水泥浆加固。
⒏中隔墙下的压力的应力大小涉及墙下土体和结构稳定，所以应对各步序中隔墙下的压应力进行监测，检验其是否超过地基承载力，以便及时采取加固措施，避免地基出现压、剪破坏。
⒐开挖、支护过程中量测应作为工序，紧凑安排，尽早进行第一次量测，及时反馈信息，以调整支护参数，衬砌前拆除临时支护。
⒑临时支护过早拆除对控制施工过程中结构变形极为不利，对中隔墙结构的稳定也有影响，因此临时支护可在全部开挖和初期支护完成，并形成全断面环形封闭后进行。
⑴临时支护结构纵向每次拆除长度不应大于6m，拆除后立即进行仰拱施作，两工序交错进行。
⑵仰拱施作长度达到衬砌台车一次衬砌的长度后，及时进行拱墙二次衬砌。
⒒工艺改进：
为了保证拆除中隔壁时的安全，可以先施工仰拱、填充，然后拆除中隔壁。
或者施工仰拱后拆除②、④部后形成的中隔壁，待完成隧底填充后再拆除其余隔壁。
竖隔壁的下部留在仰拱及填充混凝土中。
九：
施工要点
（1）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中；
（2）各部的底部高程应与钢架接头处一致；
（3）每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定；
（4）后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合；
（5）左、右两侧洞体施工时，纵向间距应拉开不大于15m的距离；
（6）中隔壁宜设置为弧形，并应向左侧偏斜1/2个刚拱架宽度；
（7）在灌注二次衬砌前，应逐段拆除中隔壁临时支护，拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过15m，拆除后及时施工仰拱。
十：
作业组织
洞内各部作业采用平行、流水、交叉、循环作业。
各部超前支护之间、开挖之间、支护之间采用平行作业；各部内超前支护、开挖、支护之间采用循环流水作业；开挖与临时支护拆除、支护与临时支护拆除、临时支护与永久仰拱采用交叉作业。
劳动组这见表2。
生产效率及材料消耗
⒈生产效率
表2中隔壁法（CD法）劳力配置（三班倒）
序号
工序名称
施工人数
1
先行导坑上部开挖支护
30
2
先行导坑下部开挖支护
24
3
后行导坑上部开挖支护
30
4
后行导坑下部开挖支护
24
5
其他
21
合计
107
根据工程实践，由于断面及工艺方法的不同，CD法的月进尺一般为20～40m。
⒉材料消耗
根据现场围岩级别及岩性确定各种材料消耗。
十一、施工安全及环境保护
㈠施工安全
⒈开始施工前，必须对施工工艺中存在的危险源进行辨识和安全风险评估，编制安全管理实施方案，并制定相应的应急措施方案；
⒉施工机械使用、操作人员条件、检修保养、各种专用施工机具和料具、施工用电、特殊环境中作业等应严格执行《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）；
⒊施工过程中必须对施工人员加强安全技术交底，特殊工种必须经考试合格后方能上岗在推广新技术和使用新型机械设备时，应对员工进行再培训和安全教育；
⒋进洞人员必须戴好安全帽，洞内作业人员应佩戴防尘面具。
禁止无关人员进洞；
⒌开挖作业必须保证安全。
开挖时必须减少对围岩的扰动；
⒍爆破后应检查爆破和开挖面情况，清除瞎炮、残炮和危石；
⒎开挖面及未衬砌地段应随时检查，险情应及时处理；
⒏开挖工作面与衬砌的距离必须在确保施工安全并力求减少施工干扰的原则下合理选定；
⒐开挖不得危及衬砌、初期支护及施工设备的安全；
⒑施工作业地段的出渣车辆行车速度不得大于15km/h，成洞地段不得大于25km/h；在衬砌模板台车等狭窄地段必须设置减速和警示标识；
⒒出渣时间洞内必须加强通风，保证洞内清晰，并且使洞内环境必须符合职业健康标准。
㈡环境保护
⒈合理布置场地。
各项临时设施必须符合规定标准，做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目、生产环境达到标准作业要求。
⒉施工现场坚持工完料清，垃圾杂物集中整齐堆放，及时处理。
施工废水严禁任意排放，严格按照招标文件要求经处理后达标排放。
⒊弃土不得随意堆放，须运至指定的弃土场。
⒋施工中采取有效措施，保护环境，爆破时采用控制爆破，不影响临近建筑物及其它设施正常安全使用。
⒌合理布置施工场地，生产、生活设施尽量布置在征地线以内，少占或不占耕地，尽量不破坏原有植被，不随意砍伐树木，并在其周围植草或植树绿化，创建美好环境。
⒍施工期间生产场地和生活区修建必要的临时排水渠道，污水经处理后，与永久性排水设施相接，不至引起渠道淤积冲刷。
⒎对弃碴场基层清除的土层和基坑开挖的土石方集中堆放，避免被水冲刷，污染河流。
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