隧道和地下工程常用的鉆爆施工方法,有全斷面法、臺階法和分部開挖法三大類。“眼鏡法”是分部開挖的一種,這種施工方法是:先在隧洞兩側(cè)各開挖一個導(dǎo)坑,并施作初期支護(hù)形成封閉環(huán),再進(jìn)行拱部環(huán)形開挖支護(hù),最后開挖中間核心土,全斷面一次模筑混凝土襯砌。由于該法體現(xiàn)新奧法原理,采用分部開挖,分部封閉,自下而上地完成開挖、支護(hù)和襯砌,減少了對圍巖的擾動,使圍巖的變形得到有效控制。德國應(yīng)用該法成功地修建了法蘭克福地鐵,日本也應(yīng)用該法修建了成田新干線隧B2區(qū)和橫濱地鐵上町車站。我局與鐵道部第三勘測設(shè)計院合作,在大秦鐵路西坪隧道第四紀(jì)軟弱碎石土、卵石土的Ⅱ類圍巖中,完成了“眼鏡法”設(shè)計與施工技術(shù)的研究試驗,取得了成功經(jīng)驗,1987年“眼鏡法”通過了技術(shù)鑒定,并于同年獲鐵道建筑總公司科技進(jìn)步特等獎,1988年獲鐵道部科技進(jìn)步三等獎,1990年被建設(shè)部評為全國施工新技術(shù)項目。該法在大秦鐵路景忠山隧道得到應(yīng)用。目前,北京西單地鐵淺埋暗挖法施工中,“眼鏡法”又得到進(jìn)一步發(fā)展,并已獲得良好的效果。 一、工法特點(diǎn)
“眼鏡法”工法與傳統(tǒng)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法相比,盡管在開挖形式上有類似之處,都是先挖側(cè)壁導(dǎo)坑,后挖拱部弧形導(dǎo)坑和中間核心土,但是所依據(jù)的理論有本質(zhì)上的不同。“眼鏡法”是以新奧法的基本原理為指導(dǎo),采用格柵拱網(wǎng)噴混凝土柔性支護(hù)作為主要支護(hù)手段,以維護(hù)和利用圍巖的自承能力,使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分,并通過圍巖和支護(hù)的量測監(jiān)控來指導(dǎo)施工。而傳統(tǒng)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法則是以散粒體的松散壓力概念為基礎(chǔ)的,采用強(qiáng)大支撐,不考慮圍巖的自承能力,也沒有采用系統(tǒng)監(jiān)控量測等信息化管理手段。
工程實(shí)踐表明,“眼鏡法”具有以下主要特點(diǎn):
(1)能有效地控制圍巖變形和地表下沉量。由于采用分部開挖、分部支護(hù)封閉,將大斷面改為小斷面施工,支護(hù)體系能及時、充分發(fā)揮作用,減少對圍巖的擾動,使圍巖的變形和地表下沉得到控制。
(2)作業(yè)安全可靠。該法充分利用中間核心土的支撐作用,以格柵網(wǎng)噴混凝土為支護(hù)手段,自下而上地逐步完成開挖、支護(hù)和襯砌作業(yè),使拱部開挖后的支護(hù)結(jié)構(gòu)坐落在堅固結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)上,沒有下沉坍落之虞,提高了施工安全度。
(3)采用格柵拱與掛網(wǎng)、噴混凝土相結(jié)合的柔性支護(hù),能很好地適應(yīng)圍巖的變形,而且支護(hù)剛度能隨噴混凝土強(qiáng)度的增長而增大,使支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖形成一個整體,充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力。
(4)應(yīng)用量測監(jiān)控等信息化管理方法作為指導(dǎo)設(shè)計施工、確定工藝參數(shù)的依據(jù)。通過信息反饋,使整個施工過程處于受控狀態(tài)。
(5)施工作業(yè)簡便,技術(shù)不復(fù)雜,不需要特殊機(jī)械設(shè)備,也不需要特種技術(shù)工人,適合我國國情,容易推廣應(yīng)用。
(6)超前開挖的雙側(cè)導(dǎo)坑,還可起到地質(zhì)預(yù)報作用。
二、工藝原理與適用范圍
(一)工藝原理
“眼鏡法”是以新奧法的基本原理為依據(jù),在開挖上,劃大斷面為小斷面,縮小開挖跨度,減少擾動圍巖;分塊的斷面形狀近似橢圓,周邊輪廓圓順以避免應(yīng)力集中,初期支護(hù)采用格柵支撐與網(wǎng)錨噴混凝土相結(jié)合的柔性支護(hù)體系,并及時施作,使斷面及早閉合,以控制圍巖的變形,并充分利用圍巖自身的承載能力;建立一整套圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測系統(tǒng),進(jìn)行信息化施工管理,隨時掌握施工過程中的動態(tài)變化,合理安排、調(diào)整施工工藝和設(shè)計參數(shù),確保施工安全。
(二)適用范圍
本工法適用于Ⅰ、Ⅱ類圍巖無水(或少水)的各種軟弱土質(zhì)、砂質(zhì)、膨脹性土等隧道及地下洞室,對于淺埋、大跨度的松軟圍巖以及地表下沉量要求嚴(yán)格的隧道及地下工程尤為適用。
三、施工工藝
(一)施工程序
(1)先開挖兩個側(cè)壁導(dǎo)坑,每個導(dǎo)坑分上、下兩層,并施噴一次早強(qiáng)混凝土(厚度5~7cm)。
(2)安設(shè)導(dǎo)坑格柵支撐,上部打入局部錨桿,掛網(wǎng)施噴二次混凝土(厚度13~15cm),使導(dǎo)坑支護(hù)封閉。
(3)拱部環(huán)形人工開挖,并施噴一次早強(qiáng)混凝土(厚度5~7cm)。
(4)安設(shè)拱部格柵支撐(下部與側(cè)壁導(dǎo)坑格柵連接),掛網(wǎng)噴二次混凝土(厚度18~20cm)。
(5)用反鏟開挖核心土部分。
(6)用風(fēng)鎬人工拆除導(dǎo)坑內(nèi)側(cè)的臨時支撐。
(7)開挖、灌筑仰拱。
(8)立模一次灌筑內(nèi)層襯砌。