第1頁共1頁隧道及地下工程“眼鏡法”工法(YJGF-10-91)鐵道部第十六工程局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：先在隧洞兩側各開挖一個導坑，并施作初期支護形成封閉環(huán)，再進行拱部環(huán)形開挖支護，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。德國應用該法成功地修建了法蘭克福地鐵，日本也應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計院合作，在大秦鐵路西坪隧道第四紀軟弱碎石土、卵石土的Ⅱ類圍巖中，完成了“眼鏡法”設計與施工技術的研究試驗，取得了成功經(jīng)驗，1987年“眼鏡法”通過了技術鑒定，并于同年獲鐵道建筑總公司科技進步特等獎，1988年獲鐵道部科技進步三等獎，1990年被建設部評為全國施工新技術項目。該法在大秦鐵路景忠山隧道得到應用。目前，北京西單地鐵淺埋暗挖法施工中，“眼鏡法”又得到進一步發(fā)展，并已獲得良好的效果。一、工法特點“眼鏡法”工法與傳統(tǒng)的雙側壁導坑法相比，盡管在開挖形式上有類似之處，都是先挖側壁導坑，后挖拱部弧形導坑和中間核心土，但是所依據(jù)的理論有本質上的不同。“眼鏡法”是以新奧法的基本原理為指導，采用格柵拱網(wǎng)噴混凝土柔性支護作為主要支護手段，以維護和利用圍巖的自承能力，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過圍巖和支護的量測監(jiān)控來指導施工。而傳統(tǒng)的雙側壁導坑法則是以散粒體的松散壓力概念為基礎的，采用強大支撐，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。工程實踐表明，“眼鏡法”具有以下主要特點：(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、分部支護封閉，將大斷面改為小斷面施工，支護體系能及時、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)噴混凝土為支護手段，自下而上地逐步完成開挖、支護和襯砌作業(yè)，使拱部開挖后的支護結構坐落在堅固結實的基礎上，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)、噴混凝土相結合的柔性支護，能很好地適應圍巖的變形，而且支護剛度能隨噴混凝土強度的增長而增大，使支護結構與圍巖形成一個整體，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力。(4)應用量測監(jiān)控等信息化管理方法作為指導設計施工、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，技術不復雜，不需要特殊機械設備，也不需要特種技術工人，適合我國國情，容易推廣應用。(6)超前開挖的雙側導坑，還可起到地質預報作用。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力集中，初期支護采用格柵支撐與網(wǎng)錨噴混凝土相結合的柔性支護體系，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結構的監(jiān)控量測系統(tǒng)，進行信息化施工管理，隨時掌握施工過程中的動態(tài)變化，合理安排、調整施工工藝和設計參數(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、砂質、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）先開挖兩個側壁導坑，每個導坑分上、下兩層，并施噴一次早強混凝土(厚度5~7cm)。(2)安設導坑格柵支撐，上部打入局部錨桿，掛網(wǎng)施噴二次混凝土(厚度13~15cm)，使導坑支護封閉。(3)拱部環(huán)形人工開挖，并施噴一次早強混凝土(厚度5~7cm)。(4)安設拱部格柵支撐(下部與側壁導坑格柵連接)，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)用風鎬人工拆除導坑內側的臨時支撐。(7)開挖、灌筑仰拱。(8)立模一次灌筑內層襯砌。(二)施工方法與作業(yè)要點“眼鏡法”的關鍵施工技術主要包括三個方面：一是保持合理的分部開挖斷面和平順的開挖輪廓線，減少圍巖的擾動；二是及時施作符合質量要求的初期支護，并使開挖斷面盡早閉合，控制圍巖變形；三是加強對圍巖和支護結構的監(jiān)控量測，進行信息化施工管理。1.側壁導坑開挖側壁導坑的開挖尺寸，寬度取4~4.2m，高度取6.5m左右(鐵路雙線隧道邊墻底至起拱線高度)為宜。分上、下兩層開挖，這樣既不需要工作平臺，人工架設格柵支撐也比較方便；上、下層錯開長度4~6m，兩側導坑也前后錯開8~10m，每次掘進進度0.4~1.0m為宜，以減少對整個圍巖的擾動(見圖1)。2.側壁導坑的初期支護側壁導坑開挖后，要立即噴射一層5~7cm厚的早強混凝土，隨后人工架設格柵支撐，導坑內側上部打入局部錨桿，外側布置系統(tǒng)錨桿；并掛網(wǎng)再噴一層早強混凝土，最后噴射普通混凝土將格柵支撐全部噴滿(見圖2)。格柵支撐斷面選用梯形，主筋為4Φ22(25)螺紋鋼筋，連接主筋的鋼筋為Ф10(12)圓鋼筋。每個導坑的格柵由4段(內外側各兩段)組成，采用法蘭盤連接。格棚支撐縱向間距視情況選用0.4~1.0m，各榀之間用Φ22螺紋鋼筋連接(見圖3)。錨桿長度為1.4~1.6m，縱向間距0.5~0.7m，橫向間距1.0m，桿材為Φ22螺紋鋼筋；鋼筋網(wǎng)一般采用Ф6鋼筋，網(wǎng)格間距20×20cm。3.拱部環(huán)形開挖與初期支護一般采用人工開挖方法，從拱部中間向兩邊擴挖。對于特別松散、自穩(wěn)時間極短的圍巖，應事先采用打入超前小鋼管，必要時進行預注漿等輔助施工措施，以穩(wěn)定開挖工作面。開挖中要挖一段噴一段，第一遍施噴一層5~7cm的早強混凝土，及時封閉開挖面。每次進尺為0.4~1.0m左右，不宜過長。臺階長度也不宜過長，雙線鐵路隧道一般為1倍洞跨，以便翻碴。拱部的初期支護體系基本同側壁導坑。格柵支撐由三段組成。各段之間以及與導坑格柵均采用法蘭盤連接。與側壁導坑初期支護不同的，一是拱部一般不設錨桿，二是噴混凝土層的厚度加大到25cm(詳見表1)。四、質量標準及控制(一)支護質量檢驗初期支護質量的好壞是“眼鏡法”施工成敗的關鍵工序之一，尤其是在圍巖條件特別差時，早期噴射混凝土至關重要。噴射混凝土的設計強度等級應不低于C20。其設計強度和彈性模量應符合《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》(GBJ86-85)的規(guī)定。采用ZP型早強噴射混凝土時，其初期強度應符合《鐵路隧道新奧法指南》表3.4.3規(guī)定的要求。施工時按《鐵路隧道錨桿噴射混凝土支護設計施工技術規(guī)則》規(guī)定進行試塊抗壓強度試驗。噴射混凝土的厚度，采用預埋鋼筋頭，設置量測標志進行檢查，并實行驗收制度，不合格時立即補噴。格柵支撐是剛度可變的柔性支護，除了嚴格按設計下料、組焊和安設外，混凝土必須完全將格柵支撐噴滿噴實，這種全混凝土的格柵支撐的剛度可比無混凝土的格柵剛度大100~160%。現(xiàn)場可采用觀察和錘擊法進行檢查，發(fā)現(xiàn)有空鼓或不實之處，鑿開空洞重新補噴。(二)現(xiàn)場監(jiān)控量測量測的主要目的，在于掌握圍巖和支護的動態(tài)，判斷支護的可靠性，以保證施工安全和圍巖的穩(wěn)定。監(jiān)控量測有必測項目和選測項目。必測項目有：(1)地質和支護狀況觀察；(2)周邊位移量測；(3)拱頂下沉量測；(4)地表下沉量測。選測項目有：(1)格柵支撐主筋內力、應變量測；(2)圍巖內應力量測；(3)圍巖與初期支護間的接觸應力量測。必測項目的量測斷面間隔一般為20~30m,在圍巖特別差的地段，可縮短至10~15m。量測的頻率、使用的工具及量測方法參照《鐵路隧道新奧法指南》選用。將實測的位移值所建立的位移-時間曲線和監(jiān)控基準值相比較，即可判斷圍巖和支護的穩(wěn)定情況。以大秦鐵路西坪隧道Ⅱ類圍巖段(老黃土、碎石土和卵石土)為例：當其拱頂下沉量＜5mm/d時，認為是正常的；拱頂下沉量為4~10mm/d且位移變化速度無明顯下降時，應加強監(jiān)視，并適當強化支護；拱頂下沉量＞10mm/d且位移變化急劇增長時，則為危險狀況，應立即停止開挖，進行處理，并改變施工方法、節(jié)奏和設計參數(shù)。五、施工安全措施本工法除應遵照《鐵路隧道施工安全規(guī)則》及相應的規(guī)范外，為確保安全，還應采取以下措施：(1)對量測人員進行技術培訓，提高其安全技術素質，完善其崗位職責。(2)開挖的各分部在完成規(guī)定的進尺后，必須立即噴5~7cm厚的早強混凝土，并架設格柵支撐，以減少圍巖的松馳變形。(3)下部開挖必須在鄰近作業(yè)面的初期支護具有一定強度后實施。(4)開挖臺階不宜過長，應以能盡早使初期支護閉合而不造成兩部施工干擾為原則來確定臺階長度。(5)局部松散破碎地段，應根據(jù)量測信息，適時用早強混凝土封閉掌子面，或采用有效的超前支護。(6)加強對圍巖和支護的動態(tài)監(jiān)測，進行信息化管理。根據(jù)量測數(shù)據(jù)結合觀察報告正確分析圍巖和支護的穩(wěn)定性，并采用正確的對策，科學地組織施工，確保安全。(7)利用超前導坑，加強地質分析及預報工作。六、機具設備(單口作業(yè))1.施工通風及照明通風機：1~3臺變壓器：1臺。2.開挖：壓風機：2臺風鎬：4臺挖掘機(反鏟)：1臺裝載機(950B)：1臺自卸運輸汽車：3~5臺兩輪手推車：5~10輛。3.初期支護鋼筋切斷機：1臺鋼筋折彎機：1臺電焊機：1臺鉆床：1臺噴射混凝土機：2臺強制式攪拌機：2臺風動鑿巖機：2臺錨桿注漿器：2臺。4.襯砌混凝土攪拌機：2臺小型運輸車：2~4臺。插入式振搗器：4~6臺5.量測及測量儀器球鏈式收斂儀：1臺靜動態(tài)電阻應變儀：1臺頻率儀：1臺經(jīng)緯儀：1臺水平儀(S-2)：1臺。6.其他高壓風管、水管、通風管、照明燈具的規(guī)格和數(shù)量，應根據(jù)隧道長度、設計水風壓力、光照度等參數(shù)來確定。七、勞力組織(單口作業(yè))1.開挖風鎬手(兼鉆錨桿眼)3~4人，裝渣4~6人，出渣2~4人，質檢及記錄各1人，合計11~16人。2.初期支護錨桿、格柵支撐制作：4人(安裝與拆除由開挖工班負責)。錨噴：錨桿安裝2人，混凝土噴射手1~2人，混凝土供料3~4人，攪拌機司機1人，質檢、記錄各1人，合計9~11人。掛網(wǎng)(需要時)：4人。以上合計17~19人。3.襯砌立模6~8人，混凝土供料4~6人，成品混凝土運輸4~6人，混凝土灌筑6~10人，合計20~30人。另配備攪拌機司機2人，質檢、記錄各1人。4.測量及量測測量放樣3~4人，量測4人(其中兼職安全員1人)。5.其他壓風機司機1人，電工2人，管道工2人，試驗員2人，調度及管理人員4~6人。八、綜合效益分析(1)本工法為較軟弱土質和特殊地層的隧道及地下工程暗挖施工提供了新的途徑。(2)技術可靠，施工安全度大。一是充分發(fā)揮核心土的支撐作用；二是多部開挖減少了對圍巖的擾動，提高了其自穩(wěn)性能；三是柔性支護能適應圍巖變形，部分地發(fā)揮地層自承拱作用；四是能直觀、敏感的反映圍巖及初期支護的穩(wěn)定性(通過位移、應力-應變量測)。以大秦線西坪隧道為例，運用此法施工安全穩(wěn)妥，在歷時兩年的洞內施工中，沒有發(fā)生傷亡事故。(3)通過調整施工程序、節(jié)奏和初期支護剛度的途徑，可以有效地控制圍巖松馳和地表沉陷，從而對于地下淺埋工程施工，保證地面建筑和公共設施的安全，均具有重大的意義。(4)工程質量好。采用短進尺的多部開挖方法，使毛洞開挖成型好，并減少了超欠挖；內層襯砌質量與傳統(tǒng)的施工方法相比，結構功能、整體性更強。(5)經(jīng)濟效益明顯。以大秦鐵路西坪隧道為例，“眼鏡法”與傳統(tǒng)的雙側壁導坑法相比，可節(jié)約鋼材462.2~561.4kg/雙延米；與同樣地質條件下的管棚法相比，可節(jié)約水泥10t/雙延米，節(jié)約鋼材331~432.7kg/雙延米，綜合造價降低2，026元/雙延米。九、工程實例大秦鐵路西坪隧道為電氣化雙線鐵路隧道，全長298m，洞身穿過嚴重風化的白云巖、頁巖互層和Ⅱ類膨脹性老黃土、碎(卵)石土和砂土，洞頂覆蓋層厚度3~36m，為典型的復雜地層中的淺埋大跨型隧道。此隧道于1984年9月動工，1987年10月竣工。1984年12月，當西坪隧道采用半斷面法從出口方向開挖98m時，發(fā)生大坍方，初期支護被沖跨30m，地表沉陷為約12m直徑的大漏斗，坑周土呈環(huán)狀開裂，波及范圍達30多米。坍方體由新(老)黃土、碎(卵)石土組成，呈松散堆積狀。我局與鐵道部第三勘測設計院聯(lián)合，共同研究開發(fā)“眼鏡法”處理隧道坍方獲得成功，取得直接效益113.4萬元。這項技術為確保施工安全和新奧法的推廣應用提供了范例。繼西坪隧道施工之后，“眼鏡法”在我局施工的大秦鐵路大團尖隧道、景忠山隧道推廣應用，并取得良好效果。1989年，“眼鏡法”在我局施工的西單地鐵車站淺埋暗挖中又加以應用和創(chuàng)造，發(fā)展成“雙眼鏡法”。北京地鐵西單車站是我國第一座淺埋型大跨度雙層地鐵車站，標準斷面為三拱兩柱雙層結構，開挖寬度26.14m、高度13.6m；覆蓋土層厚度僅6~7m，其中表層(2~3m)為雜填土，其下為非完全固結粉細砂土，地質松散，自穩(wěn)能力差。西單車站工程于1989年7月動工，采用“雙眼鏡法”開挖、大管棚護頂、小導管注漿、格柵支撐初期支護技術，施工進展順利，經(jīng)量測檢驗沉降量均小于規(guī)定值(30mm)。序號：13課程名稱：建筑工程定額與預算