高速公路大跨徑隧道雙側壁導坑法施工技術研究

石 賡

(山西路橋第四工程有限公司，山西 大同 037006)

1 項目背景

某高速公路工程項目包含一座大跨徑隧道，采用的是雙向六車道，布設方式是左洞、右洞分離。其中左洞長度為2.528 km(ZK108+239～ZK110+767)，右洞長度為2.649 km(ZK108+550～ZK111+199)，隧道的寬度是14 m，設計的行車速度是80 km/h。此大跨徑隧道的洞口段地質屬于坡積土，同時全-強風化花崗巖表現為“散體狀+碎裂狀”結構，圍巖的總體自穩能力相對比較差，拱頂部位易發生滑塌與側壁掉塊等現象。通過專家研究與論證，此隧道工程進洞段的50 m之內與洞內遇土質圍巖確定選擇雙側壁導坑法施工技術。

2 施工技術

2.1 超前支護

針對隧道洞口段的淺埋、軟弱土質地層而言，需要選擇超前注漿小導管實施巖體預注漿與預加固，從而增強土體結構穩定性。其中小導管使用的是熱軋無縫鋼管(直徑φ=50 mm，長度為5 m)，環向間隔距離是0.5 m，縱向間隔距離是2.8 m，將注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa，水灰比控制為1∶0.5[1]。此外，土方開挖前必須完成超前支護，且漿液增強土體結構穩定性后才能夠進行后續工序。

2.2 土方開挖與初期支護

此隧道項目中左洞進口段的50 m之內屬于土質圍巖，通過綜合研究討論后選擇雙側壁導坑法施工技術。

1)雙側壁導坑法需要把斷面劃分為左側導洞、右側導洞、中部上臺階以及中部下臺階。當超前支護強度達到要求后，才能夠進行左側導洞的開挖作業，同時布設初期支護鋼筋網與系統錨桿，并進行混凝土結構層噴射，從左導洞的右側壁上建立支護鋼實現墻體支撐，使左側導洞的洞身能夠產生閉合結構[2]。

2)當左側導洞施工相應距離之后，需要實施右側導洞開挖，以及建立右側導洞的初期支護結構，同時進行右洞左側的鋼支撐墻體支護，從而使右側導洞形成穩定閉合體系。

3)等到左側導洞與右側導洞施工間隔達到規定距離之后，則開始進行中部上臺階開挖作業，實施拱頂初期支護與建立臨時仰拱。

4)中部下臺階進行開挖使用，構建初期支護結構，從而使斷面形成穩定、安全的閉合結構。

2.3 監控量測

通過現代化測量儀器或者是設施實現圍巖穩固實際狀況與支護結構受力變化狀態的實時監測，從而為隧道項目掘進施工與二次襯砌提供參考與指導，確保隧道施工質量及安全[3]。此隧道施工監控量測部分項目見表1。

表1 監控量測要求

2.4 拆除臨時支護

在隧道同斷面的初期支護結構施工完成之后，同時各項監控量測數據結果符合規范要求，應在二次襯砌之前拆除臨時支護。

1)臨時支護拆除前需要精心設置監控量測點，一般處在拱頂兩側，主要監測隧道支護具體變形狀況，然后判斷隧道巖體是否失穩，從而確保安全施工。

2)以中間臨時仰拱為起點進行拆除，而拆除階段必須嚴格控制震動情況，以免影響初期支護結構的穩定性。

3)針對右側臨時支護墻而言，在進行拆除時需要將混凝土鑿除，選擇電弧焊或者是氫氧焰實現鋼筋網與錨桿的整齊切割，完成鋼拱架臨時防護處理，以免拆除階段發生傾倒。此外，將鋼拱架的連接板實施切割處理，然后拆除鋼拱架。

4)對左側臨時支護墻體進行拆除處理。

5)全面清理工程現場，實施初期支護破損位置的混凝土噴射找平，從而為后續施工創造有利條件。

2.5 二次襯砌

1)根據設計內容與要求布設防水板，妥善處理各防水板搭接位置，以免出現滲漏水問題。

2)根據設計圖紙規定要求實施鋼筋綁扎，然后二次襯砌臺車進場，首先進行臺車端頭處理，接著實施止水帶安裝。

3)按照規定進行二襯混凝土拌和、澆筑以及振搗等作業。

4)二次襯砌臺車移位，根據規定順序進行施工。

3 技術控制要點

1)建立導洞寬度的基本原則。綜合分析鋼支撐臨時支護效果、機械設備運轉以及現場施工條件等相關影響要素，然后確定導洞橫線寬度。通常單側導坑設置寬度≤斷面最大跨度1/30。

2)設置步距的基本原則。左側導坑、右側導坑、中部上臺階以及中部下臺階各工序施工面的前后交錯距離，需要結合開挖一側導坑引發施工擾動所導致的另外一側導坑支護結構變化及穩定性狀況而確定。結合實踐經驗導洞間步距處于3～5 m[4]。此外，二次襯砌與初期支護段的步距應確保不超過2倍洞身跨度。

3)嚴格按照工序規定施工。具體如下：①開挖一側導坑，最短時間之內構建初期支護與臨時支護結構，從而形成穩定的閉合結構；②開挖另外一側導坑，構建初期支護與臨時支護結構，然后形成穩定、安全的閉合結構；③開挖中部上臺階，完成拱頂初期支護構建；④開挖中部下臺階，完成底部初期支護構建，確保初期支護結構能夠形成全斷面的、穩定、安全的閉合結構；⑤將導坑中的臨時支護結構進行拆除處理，等到圍巖穩定性達標之后再進行二次襯砌施工。

4)加強臨時支撐拆除階段的監控量測與安全防護，必須按照規定要求進行跟蹤式監控量測，所有施工技術人員必須佩戴安全帽與防塵口罩，且穿絕緣膠底鞋，若是需要高空作業則必須佩戴安全繩，建立安全防護欄。項目現場全體工作人員需要聽從統一指揮，嚴格控制上部、下部同步施工，以及大型機械暴力式拆除作業。等到拆除施工完成之后，應及時噴射混凝土找平處理初期支護破壞與缺漏位置。

5)嚴格按照規定要求采集、匯總以及處理監控量測信息，并實施動態分析，一般選擇作圖方法實現監測數據變化特點、動態走向以及具體大小等，然后繪制測點時間-位移曲線圖(如圖1所示)。若是隨著時間的增長而位移量不斷變小，則表明此位置的圍巖狀態較為穩定，且支護系統安全、可靠，如圖1中正常曲線所示。若是曲線發生了向上反彎，且變化速率不斷地增大，則表明此監控點巖體位移出現了加速變形與變位問題，且支護體系也發生了失穩現象。首先必須全面查找與分析原因，若是非人為因素造成的，則必須進一步實施支護處理。通常情況下，若是觀測數值的收斂速度小于0.2 mm/d，則表明此位置圍巖結構處于穩定狀態，能夠進行后續施工；若是觀測數值的收斂速度大于5 mm/d，則表明此位置的巖體變化比較劇烈，需要采取有效措施進行支護處理，并適當地增加觀測頻率[5]。

圖1 時間-位移曲線

4 總 結

本文以實際高速公路工程項目為例，綜合分析了大跨徑隧道雙側壁導坑法施工技術，基本包含了超前支護、初期支護、監控量測以及二次襯砌等，同時提出了施工技術控制要點。研究表明，大跨徑隧道項目實現了安全施工，而且隧道各項參數均符合規范要求，為雙側壁導坑法施工技術的應用提供了參考。

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