官井隧道復線(互通立交)工程隧道開挖方法研究

安 榮

(1.中國中鐵二院工程集團有限責任公司貴陽公司;2.貴州三勇工程設計咨詢有限公司)

1 工程概況

官井隧道復線(互通立交)工程為新建城市道路工程，道路總長5 869.432 m，其中橋梁5 座－283.746 m，隧道2座－1 062 m，采用互通立交形式;項目總投資49 449.21 萬元;項目建設期為24 個月。遵義市官井隧道復線(互通立交)工程銀河西路～溫州路左幅1 號、2 號隧道(以下簡稱1號、2 號隧道)位于遵義市老城區西北部城郊，擬建1 號、2 號隧道右側分別有已建官井南隧道、官井北隧道與之并行。1號、2 號隧道概況如表1。

表1 隧道概況表

2 隧道開挖方法

2.1 全斷面開挖法

所謂全斷面法主要指的是以設計輪廓為依據進行一次爆破成型，接著對襯砌進行修建的施工方法。該方法的主要優勢是具有較大的作業空間，并且產生的干擾也比較小，能夠對機械進行充分的利用從而減少人力，最主要的特點就是能夠減少的圍巖的擾動，保證圍巖的穩定性。

2.2 臺階法

臺階法就是將圍巖分成兩個部分進行開挖，也就是首先對上半斷面進行開挖，開挖到設計要求的長度之后再對下半斷面進行開挖，之后將兩個斷面同時進行開挖的方法，根據臺階的長短可以將臺階法分成三種，集短臺階、長臺階以及超短臺階。近年來，隨著隧道開挖技術的不斷發展，出現了多臺階開挖方法。

2.3 中隔壁法(CD 法)

中隔壁法簡單成為CD 法，主要是在在軟弱圍巖并且跨度比較大的隧道中，先對隧道的一側進行開挖，并施作中隔壁，然后再開挖另一側的施工方法，主要應用于雙線隧道Ⅳ級圍巖深埋硬質巖地段以及老黃土隧道(Ⅳ級圍巖)地段。

2.4 交叉中隔壁法(CRD 法)

交叉中隔壁法簡單成為CRD 法，主要是在在大跨度并且軟弱圍巖的隧道中，先對隧道的一側或者是一部分進行開挖，施作部分中隔壁和橫隔板，再開挖隧道另一側的一或二部分，完成橫隔板施工;然后再開挖最先施工一側的最后部分，并延長中隔壁，最后開挖剩余部分的施工方法。

2.5 雙側壁導坑法

雙側壁導坑法通常就是將開挖斷面分成四分，即左、右側壁導坑、上部核心土和下臺階。其原理是利用兩個中隔壁把整個隧道大斷面分成左中右3 個小斷面施工，左、右導洞先行，中間斷面緊跟其后;初期支護仰拱成環后，拆除兩側導洞臨時支撐，形成全斷面。兩側導洞皆為倒鵝蛋形，有利于控制拱頂下沉。該方法主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地層。

3 開挖方法的選擇

在進行開挖方法的選擇過程中，必須要以開挖斷面的形狀、大小、圍巖的工程地質條件以及支護條件、埋置深度、施工條件、環境條件、施工安全性、機械配備能力以及工程量的大小進行詳細的分析，從而選擇最為合理的隧道開挖方法，特別是要與支護條件相符。通過上文所述，隧道開挖方法主要有全斷面法、臺階法、中隔壁法、交叉中隔壁法和雙側壁導坑法。通常情況下，如果從整個工程的造價以及施工速度來看，應該按照以下順序進行開挖方法的選擇:全斷面法→臺階法→中隔墻法→交叉中隔墻法→雙側壁導坑法。但是如果從開挖施工的安全角度來看，那么需要按照以下順序進行開挖方法的選擇:雙側壁導坑法→交叉中隔墻法→中隔墻法→臺階法→全斷面法→。但是如果選擇合理的開挖方法還需要根據工程具體情況進行確定。通常來說，根據工程實踐經驗可以發現，目前隧道開挖施工中采用最多的施工方法是臺階法，其次是全斷面開挖法。在大斷面隧道開挖施工中，采用比較多的是單側壁導坑和雙側壁導坑。隨著施工機械的不斷發展以及輔助施工技術的不斷增多，在今后的開挖施工中逐漸呈現出全斷面法與超短臺階法結合的發展趨勢。

根據本工程的圍巖級別，主要是以IV、V 級圍巖為主，本工程隧道主要分成2 號隧道和1 號隧道。1 號隧道Ⅳ級圍巖地段采用臺階法開挖，V 級圍巖地段采用中隔璧法開挖。2 號隧道Ⅳ級圍巖地段采用中隔壁法開挖;進口25 m、出口60 mV 級圍巖淺埋偏壓地段采用雙側壁導坑法開挖，洞身其余V 級圍巖地段采用中隔璧法開挖。

4 隧道開挖方案的確定

4.1 1號隧道

Ⅲ級、Ⅳ級圍巖地段采用臺階法開挖;Ⅴ級圍巖地段采用中隔璧法開挖。因為本隧道進出口均屬淺埋且出口位于砂巖地段，出口仰坡順層。進、出口均設置1 環φ108 大管棚超前預支護，在大管棚的保護下進行洞內開挖。

4.2 2號隧道

Ⅳ級圍巖地段采用中隔壁法開挖;進口25 m、出口60 mⅤ級圍巖淺埋偏壓地段采用雙側壁導坑法開挖，洞身其余Ⅴ級圍巖地段采用中隔璧法開挖。采用雙側壁導坑法開挖時，雙側壁導坑超前的距離相等或不等。為了保證工作面的穩定性，在開挖施工中，應該加強與一些超前注漿支護技術的配合使用。通常采用的開挖方法是人工與機械進行混合開挖，人工與機械進行混合出渣的方法。施工時，應先開挖兩側的側壁導洞，在導洞內施工完支護后再開挖上臺階，當隧道跨度大而地層條件較差時，上臺階也可采用中隔墻法或環形留核心土法開挖后并及時施工初期支護結構，在拱、墻的保護下，逐層開挖下臺階至基底，并施工仰拱或底板。施工過程中，左右側壁導洞錯開不小于15 m，這是基于在開挖中引起導洞周邊圍巖應力重新分布不影響已成導洞而確定的。上、下臺階之間的距離，視具體情況，按臺階法確定。

隧道進口附近有ES 匝道匯入主線，為降低行車干擾，擴大主線與匝道行車視線范圍，將隧道進口位置酌情向洞身推移，從而在洞口形成約18 m 高的仰坡。本次初步設計擬設置1 環30 m 長φ108 大管棚超前預支護進洞，在大管棚的保護下進行洞內開挖，以確保施工安全，規避施工坍方風險。隧道洞身ZK1 +200～+260 段淺埋且下穿天池山莊魚塘，擬采用以保護水環境為目的的超前帷幕注漿堵水措施，先治水，后開挖。隧道出口ZK1 +424～+456 為堆積體，厚2～6 m，洞身淺埋且偏壓，為避免洞門開挖擾動堆積體，誘發坍滑事故，擬在堆積體前沿設置樁板墻并回填水泥土反壓，然后采用1 環40m 長φ108 大管棚超前預支護進洞，在大管棚的保護下進行洞內開挖，以確保施工安全和堆積體穩定。Ⅳ級圍巖地段、進口端Ⅴ級圍巖地段采用中隔璧法開挖;出口端隧道洞身淺埋且下穿水塘及滑坡體，采用雙側壁導坑法開挖。

5 結 語

綜上所述，在隧道開挖施工中，隧道開挖方法是非常多的，種類也是比較復雜的。在隧道開挖中，首先就是要選擇合理的隧道開挖方法，在進行開挖斷面開挖方法的選擇過程中，必須要根據實際情況選擇最為合理的開挖方法。在官井隧道復線(互通立交)隧道工程施工中，經過分析，最后確定1 號隧道Ⅳ級圍巖地段采用臺階法開挖，V 級圍巖地段采用中隔璧法開挖。2 號隧道Ⅳ級圍巖地段采用中隔壁法開挖;進口25 m、出口60 mV 級圍巖淺埋偏壓地段采用雙側壁導坑法開挖，洞身其余V 級圍巖地段采用中隔璧法開挖。

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