雙側壁導坑法在高速公路隧道進口段進洞施工中的應用

陳磊

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 雙側壁導坑法施工特點

雙側壁導坑法施工有下述4 個特點：

1）雙側壁導坑法施工。可以防止截面大且圍巖易發生坍塌的軟土隧道在施工過程中出現大變形現象。用于支撐導坑的鋼質材料具有易拆易裝、安全可靠的特點，在開挖時不僅使原有土體保持原有結構，而且降低了對土體的影響。

2）新奧法的某一分支。該法的施工原理與新奧法一致，開挖之前先把大斷面劃分為若干個小斷面，選用錨噴方式將圍巖的自承能力發揮到極致，既能降低對圍巖的擾動，還可以控制初支變形。

3）遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則施工。要特別關注超前支護施工和小斷面的加固操作。

4）采用監控量測技術。建立關于圍巖支護結構的監控量測系統，以達到管理信息化的目的。

2 雙側壁導坑法施工的工藝原理

若選用雙側壁導坑法開挖需一邊開挖一邊支護。工作原理如下：（1）通過2 個中隔壁把整個截面劃分為上下左右6 個小截面，由左右2 個導洞開始，按照“先邊墻后中間”順序邊開挖、邊支護，同時將臨時支護作為支撐；（2）當初期支護仰拱成環之后，將左右2 個導洞的臨時支撐拆掉，使之成為1 個全截面；（3）為了在拱頂出現下沉時方便控制，可將兩側導洞的形狀設置為倒鵝蛋形。

此外，為了方便把控地表沉降，在洞內為了低水位地層水平降水，可選用超前小導管/ 大管棚以及初支背后注漿等多種方法對導洞側壁施工。利用監控量測技術實時監視圍巖的穩定狀態，并及時調節支護參數，從而確保隧道作業的安全性和成功性[1]。

3 洞身開挖

洞身支護時，要遵循“短進尺，快循環，弱爆破，少干擾，早噴錨，強支護，勤量測，緊封閉”的原則。不僅如此，需根據隧道地質斷面圖和超前地質報道情況，有針對性地制定適用于各個等級的圍巖開挖支護方案。對此，可以以廣州從化至清遠連州的高速公路TJ05 標段A2 分部K70+650～K79+000 段隧道工程為例，該工程在洞身施工過程中使用雙側壁導坑施工法，三臺階、環形開挖預留核心土法和臺階法。其相關的洞身施工工藝統計詳見表1。其中，圍巖分類參照JTG 3370.1—2018《公路隧道設計規范 第一冊 土建工程》以及設計單位出具的施工圖紙。

表1 洞身施工工藝統計

4 雙側壁導坑法工藝流程、施工步驟和操作要點

選用雙側壁導坑法施工時，具體操作步驟如下：

1）先開挖一側的導坑，當與另一側導坑間隔合適距離之后再開挖另一側。無論施工哪一側的導坑都要及時閉合初期支護。

2）按照“先上部核心土，后下臺階”的順序施工，并與開挖兩邊導坑一樣，需及時進行初期支護，直至全斷面閉合初期支護；在對上部核心土施工時，可將用于支護的拱腳置于左右兩邊導坑的初期支護上方。

3）將導坑臨空地方的初期支護拆掉；同時，根據工字鋼拱架縱向間距確定每周期的進尺長度，利用挖機與人工相結合的方式施工。

4.1 施工工藝流程

該施工工藝流程具體為：勘測相關地質情況→開挖側壁的導坑→施工側墻→在導洞內部形成小仰拱→在洞內進行水平降水→邊開挖邊支護中間隧道的上方結構→邊開挖邊支護中間隧道的下方結構→建造仰拱→二襯作業→拆除臨時支護。

4.2 施工步驟

1）利用小導管實施拱頂的注漿作業，先后將側洞室①、②挖開，并及時完成隧道的初期支護和中隔壁、中隔板施工；同時，需確保①號洞室設在②號前方的3～5 m 位置處。

2）先后開挖洞室③、④，保障洞室①位于洞室③前方15～20 m 處，且洞室③位于洞室④前方35 m 處，及時做好③、④洞室相對應的初期支護和中隔壁及中隔板。

3）在開挖④號側洞室時，及時做好初期支護和中隔板；同時，要位于⑤號洞室后方20～30 m 的地方（見圖1）。

圖1 開挖第三步示意圖

4）在施工⑥號洞室時，需確保⑤、⑥號洞室的掌子面相互岔開3～5 m 的距離，并及時做好初期支護（見圖2）。

圖2 開挖第四步示意圖

5）按照檢測結果，在仰拱厚度符合要求的情況下，按照縱向3～6 m 的長度分段截斷中隔壁，把用于初期支護的混凝土和鋼筋網去除；在二襯結構允許的長度范圍內，可以將1 m長的格柵鋼筋保留后，在仰拱上鋪設防水層，并及時施工二襯結構，當強度滿足75%之后使縱向臨時支撐和二襯結構互相頂緊。

6）采取先“分段、再逐段拆除”的方式除掉兩邊的臨時支撐后，依照“鋪筑防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑底板和二襯”的順序依次施工，當強度在75%以上時，可利用45b 型的橫、豎向工字鋼使臨時支撐和二襯結構互相頂緊。

7）采取“先分段，再逐段拆除”的方式除掉臨時支撐；在構建封閉的二襯結構時，先鋪筑防水層再綁扎鋼筋，最后支模澆筑底板。

8）混凝土滿足75%的強度要求，去除臨時支撐；選用分段法拆除中隔板和中隔壁；長度控制在3～6 m。

4.3 操作要點

4.3.1 導坑施工

針對實際的地質情況并結合設計要求確定導坑的斷面，然后開挖導洞，若某地段有水出現，為保證施工的安全性先排水再開挖。在施工時，需遵循以下幾點要求。

1）開挖圍巖時，選用挖掘機和人工相結合的方式來無爆破作業；值得注意的是，為降低對圍巖的擾動，必要時可選用弱爆破施工。

2）完成一個側壁開挖和支護的最佳工作周期是0.8～1 m，施工結束后在側壁上掛規格為φ6 mm、20 cm×20 cm 的鋼筋網片；為了避免圍巖發生坍塌，應利用厚度為8 cm 的C20 噴射混凝土密封開挖面；如果導坑內部的核心土和層理斜面在開挖過程中出現嚴重的塌落和剝落現象時，應通過規格為50 mm×4 mm×（6～8 m）的小導管注射雙液漿的方式實施加固，壓力通常為0.5～1 MPa。

3）為了方便調整支護參數，需更改作業方式，同時要根據規定做好監控量測，從而保證能夠實時了解圍巖和支護的變形程度，并保障超前地質預報的準確性。

4）開挖之前要及時檢查排水情況。為了避免鋼支撐基底發生軟化，不僅需要保障排水暢通，還需要完成兩邊臨時排水溝的鋪砌抹面工作。

5）一旦側壁導坑施工結束立刻建設初期支護，構建封閉環；側壁導坑的截面形狀應設置為橢圓形，并橫跨整個隧道的1/3；開挖左右導坑時前后至少要相差15 m。

4.3.2 小導管注漿加固

鉆孔時，選用鉆頭外徑大于小導管l～2 cm 的風動鑿巖機操作，注意選擇合適的角度。為了避免出現塌孔現象，鉆孔結束之后立刻將小導管插進孔中。

完成該步驟后，可通過雙液漿注漿機完成注漿，制作雙液漿時應滿足如下要求：（1） 水泥之比以及水泥漿與水玻璃的體積之比分別為l∶1、l∶0.75；（2） 水泥采取普通的425 級即可；（3）水玻璃的濃度要在35 °Bé 以上，模度設為2.4；（4）注漿的初、終壓分別為0.5 MPa、l MPa，而漿液擴散半徑至少為0.5 m。

4.3.3 拱背注漿

在澆筑完初襯混凝土之后，為了保障襯砌和土層之間互相結合的緊密性從而更方便把控地表的沉降，可采取在拱墻和底部背后注漿的措施，提高空隙和地層的密實緊固性。一般來說，背后注漿壓力為0.4～0.6 MPa。

4.3.4 監控量測與分析

監控量測是工程施工的核心環節，貫穿工程始終，因此，要將其與開挖和支護進程相結合，并按照設計圖紙進行布點、實施監測。

4.4 雙側壁導坑法施工的注意事項

1）在作業過程中，嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的要求施工，同時加強工序銜接，嚴謹作業。

2）如果工作面失穩，則應立即噴射混凝土密封，并增加錨桿和架立鋼，以加強工作面的支護。

3）重點關注拱腳和墻角的截面，嚴禁出現超挖現象：（1）若超挖距離低于20 cm，則先懸掛雙層網片，再利用噴射混凝土將超挖部分填實；（2）否則，通過漿砌片石進行回填。

5 結語

本文論述了使用雙側壁導坑法開挖隧道的具體操作方法。該方法不僅提高了隧道入口處的作業安全性和圍巖的穩定性，還能有效控制地表沉降。通過監控量測技術實時了解圍巖的穩定性，為開挖和支護作業提供指導，為今后的大截面軟弱圍巖隧道開挖工程提供參考。