雙側壁導坑法施工

付貴生

摘 要：本文主要結合苞谷壟隧道施工對雙側壁導坑法的施工工藝進行介紹。

關鍵詞：偏壓；淺埋；超前支護；開挖順序

1 工程簡介

1.1 地理位置及周邊環(huán)境

苞谷壟隧道是為穿越苞谷壟山丘及高壓輸電線而設，位于湖南省湘潭縣九華鄉(xiāng)，隧道進口位于丘前緩坡上，隧道進口里程DK24+480；隧道出口位于丘前緩坡，出口里程DK24+900，隧道全長420m，為雙線単洞隧道。設計軌頂面標高為+62.9312m，開挖頂面高程為+72.8112m，底面高程為+60.2312，本隧道最大埋深為17.2m，最小埋深為2.38m。DK24+770～DK24+782之間為民房及湘望公路，地面標高為81.65m，距離隧道頂最大埋深僅為8.8m。

1.2 工程特點

⑴凈空面積大

采用高速鐵路建筑限高，軌面以上凈空橫斷面面積100㎡，隧道內(nèi)線間距5m（曲線地段及錨段襯砌不考慮加寬）。

⑵埋深淺

隧道最最小埋深2.38m，在隧道施工中容易出現(xiàn)失穩(wěn)、坍方等，對圍巖支護要求高，影響隧道施工進度。

⑶地質復雜

本隧道地形、地質條件復雜，隧道洞身巖石破碎、富含地下水、黏土及泥質粉砂巖具有膨脹性和節(jié)理裂隙較發(fā)育等諸多不利地質，粉質粘土及泥質粉砂巖具氯鹽侵蝕，環(huán)境作業(yè)等級為L1。

1.3 工程數(shù)量

本隧道主要工程可分為明洞、暗洞及出口三個部分，詳見表1。

表1 主要工程數(shù)量

名稱 單位 數(shù)量 起止里程 備注

進口洞門 m 19 DK24+480～DK24+499 帽檐式

進口明洞 m 6 DK24+499～DK24+505 對稱式路塹式明洞

暗洞 m 295 DK24+505～DK24+800 Ⅴ圍巖

出口明洞 m 81 DK24+800～DK24+881 對稱式路塹式明洞

出口洞門 m 19 DK24+881～DK24+900 帽檐式

2 工法選擇

隧道施工工法的選擇主要從安全、質量、進度三方面進行考慮。

2.1 安全性考慮

安全方面主要考慮開挖過程中的穩(wěn)定性，雙側壁導坑法的工法設計原理是將一個大斷面分為三個小斷面，配合超前支護錨桿及壓漿對破碎圍巖進行穩(wěn)定，對引起偏壓的順層薄弱巖層進行固定，且三個區(qū)域由曲面分隔，減小了應力集中。與等級類似圍巖常采用的CD、CRD法等相比都更為安全可靠。適合本隧道復雜的地質環(huán)境。

2.2 施工質量保證

質量問題在本隧道施工中，主要體現(xiàn)在隧道斷面線型控制及下穿公路段公路地表沉陷的控制。由于其工法特點，每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。現(xiàn)場實測表明，雙側壁導坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2。質量上滿足要求。

2.3 工期保證

施工過程中，雙側壁導坑法較其他開挖工法在臨時支撐的數(shù)量上與開挖斷面的分隔上都更為復雜，進度上會有影響，但本隧道暗洞僅有259m，采用雙側壁導坑法工期風險在可控范圍內(nèi)。按雙側壁導坑法對隧道施工循環(huán)工期做出排布，工期排布詳見

表2 隧道作業(yè)循環(huán)計劃時間表

洞身開挖作業(yè) 襯砌 循環(huán)時間

項目 工序時間（h） 項目 工序時間（h）

地質預報 1 臺車就位 1.5

測量放線 1 打脫模劑 1.5

超前支護 4 封擋頭板 2

鉆爆及出碴 5 澆砼 10

通風排煙、排險 1.5 養(yǎng)護 36

初期支護 3.5 脫模清理 3

循環(huán)時間總計 16 合計 54

⑴圍巖開挖支護進度指標：

600小時/月（2班倒） ×0.8m/循環(huán)=30m/月

16小時/循環(huán)

⑵襯砌作業(yè)進度指標：

600小時/月（2班倒） ×12m/循環(huán)=160m/月，按100m/月考慮。

54小時/循環(huán)

襯砌進度受開挖進度控制，襯砌與開挖要保持合理的間距。

綜上，本隧道采用雙側壁導坑法進行開挖在安全、質量及進度上均有可行性。

3 工藝介紹

3.1 開挖作業(yè)流程

超前支護（超前小導管注漿支護）→開挖（每次開挖為0.6至1.2m，即1至2榀型鋼支架的距離）→濕噴混凝土封閉掌子面→安裝型鋼支撐（包括永久支撐與臨時支撐）→插打鎖腳錨管，并與已安裝型鋼焊接牢固（連接采用“L”型鋼筋）→安裝鋼筋網(wǎng)片→濕噴混凝土→按規(guī)范驗收噴射混凝土面→完成初支→防水施工→二襯施工。

3.2 施工工藝

⑴超前支護

超前支護措施主要有：超前大管棚、超前小導管、超前錨桿等，在雙側壁導坑法中使用最多的是超前小導管，現(xiàn)以超前小導管為例進行工藝說明。

圖2 超前小導管施工示意圖

小導管采用Φ42熱軋無縫鋼管加工，其縱向搭接長度不小于1m。

采用YT-28風動鑿巖機鉆孔，人工安裝超前小導管并與鋼架焊接固定，小導管外插角符合設計，用注漿泵進行注漿作業(yè)，注入水泥單液漿，注漿壓力一般為0.8MPa，施工中根據(jù)現(xiàn)場試驗確定合理的注漿參數(shù)。

小導管在構件加工廠制作，前端做成尖錐形，尾部焊接φ8mm鋼筋加勁箍，管壁上每隔15cm交錯鉆眼，眼孔直徑為6～8mm。

鉆孔完畢后，將小導管按設計要求插入孔中，圍巖軟弱地段用游錘或鑿巖機直接將小導管沿格柵鋼架中部打入，尾部與鋼架焊接到一起，共同組成預支護體系。注漿前先噴射混凝土5～10cm封閉掌子面作止?jié){墻，當單孔注漿量達到設計注漿量時，結束注漿。注漿參數(shù)應根據(jù)注漿試驗結果及現(xiàn)場情況調整。注漿作業(yè)中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業(yè)，并注意觀察施工支護工作面的狀態(tài)。開挖前試挖掌子面，無明顯滲水時進行開挖作業(yè)。

⑵開挖

雙側壁導坑法開挖工藝詳見圖3。側壁導坑、中央部上部、中央部下部錯開一定距離后平行作業(yè)。側壁導坑可采用短臺階法開挖，左右側壁導坑施工同步進行。當量測顯示支護體系穩(wěn)定，變形很小時，可適當加大循環(huán)進尺。

圖4錨桿工藝流程圖

⑶系統(tǒng)支護

系統(tǒng)支護主要由系統(tǒng)錨桿（中空錨桿、徑向砂漿錨桿）、鋼筋網(wǎng)、型鋼鋼架及其上復噴的混凝土構成，本處就系統(tǒng)錨桿施工進行介紹。

在軟巖土層中施作時，需環(huán)向隔開一定距離隔孔鉆進，避免巖體注水太多可能導致圍巖面滑坍。

在灰漿達到初始設計強度后，方可上緊墊板及螺母。

完成整個注漿后，應及時清洗及保養(yǎng)注漿泵。

4 結語

雖自1962年Rabcewicz教授在國際巖石力學會議中首先系統(tǒng)化地介紹新奧法（NATM）已經(jīng)50有余年，但在工程實踐中總會遇到新的問題。超前支護、開挖、初支、防水、二襯及附屬施工在工藝上均存在提升的空間。緊扣本文主題，現(xiàn)對開挖過程中存在的問題進行總結分析：

⑴在實際操作中工期比預計有延遲。通過分析與對比，發(fā)現(xiàn)雙側壁導坑法與其他工法相比，如CD法（中隔壁法）其復雜性主要體現(xiàn)在臨時支撐上。實際施工時，中間的兩道弧形臨時支撐鋼架拆除費時、費力（實踐中采取鑿除混凝土后割斷的方案，效率較低）拆除后接頭影響初支面的平整，且拆除鋼架大多因為嚴重變形而導致重復利用率很低，這也造成了成本的增加與資源的浪費。筆者認為在臨時支架與主拱圈型鋼支架的接頭形式上進行研究，設計易拆卸的接頭是解決問題突破口，當然須在滿足隧道安全受力的前提下進行改進。

⑵治水。在本隧道施工過程中雨季隧道內(nèi)地下水涌出量較大，給施工帶來了很大的不便，且同時增加了隧道施工的安全風險。雖然采取了注漿、引流、抽水等相關措施，但雨季隧道施工中水對工程的阻礙還是很明顯。經(jīng)過現(xiàn)場技術人員的反復觀察，后決定采取加強地面排水的方式解決問題，特別是湘望公路公路附近淺埋區(qū)域的地面排水（增修截水溝、排水溝將水引至如相鄰路基的排水系統(tǒng)），取得了較好效果。

⑶作業(yè)空間小。雙側壁導坑法相對于CD法、臺階法等，作業(yè)空間明顯狹小且零碎，不便作業(yè)。特別是徑向系統(tǒng)錨桿的插打，因空間限制顯得格外吃力。筆者認為結合各工序制作一些適應狹小空間的輔助臺架是解決問題的一個辦法，但想從根本上解決問題，還是要多與設計人員溝通，進行一定的變更與改進，做到設計與施工工法相適應。

參考文獻

[1] 鐵道部.客運專線鐵路隧道工程施工技術指南.北京：2005

[2] 中鐵大橋局滬昆客專長昆湖南段第二項目分部.苞谷壟隧道施工組織設計.長沙：2010