雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法在淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道中的應(yīng)用

郭銳陽

中國(guó)中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州 450003

1 工程概況

夏茂隧道進(jìn)口DK322+345～DK322+548段為淺埋偏壓段最大埋深僅約30m，隧道開挖凈寬14.92m，地表為坡殘積粉質(zhì)粘土，下伏為強(qiáng)風(fēng)化黑云母變粒巖，巖石風(fēng)化呈土狀，為V級(jí)圍巖，巖層向洞外傾斜，對(duì)洞口穩(wěn)定性不利，洞頂、洞身不穩(wěn)定，工程地質(zhì)條件差。該工程采取早進(jìn)晚出的進(jìn)洞方案，施工時(shí)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，以“早預(yù)報(bào)、預(yù)加固、短進(jìn)尺、弱爆破強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、快封閉、緊襯砌”為原則，步步為營(yíng)，穩(wěn)步前進(jìn)。隧道橫斷面布置示意圖如圖1所示。

2 施工方法

2.1 長(zhǎng)管棚導(dǎo)向墻

夏茂隧道洞口采用了“早進(jìn)晚出”的原理進(jìn)洞，盡量減少邊、仰坡的開挖，在明暗洞交界處掏槽施工，僅將導(dǎo)向墻的位置掏挖出。待長(zhǎng)管棚施做完后，再將導(dǎo)向墻下方的巖土挖去，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖進(jìn)洞。導(dǎo)向墻寬100cm，內(nèi)部采用兩榀I18工字鋼作為骨架，同時(shí)做為模板支撐；用C20混凝土將I18工字鋼一起澆注在混凝土中，澆注導(dǎo)向墻混凝土前，在I18工字鋼上預(yù)埋Ф140mm鋼管作為超前長(zhǎng)管棚施工的定位、定向?qū)蚬堋?/p>

2.2 超前支護(hù)

本隧道洞口采用Ф108mm熱扎無縫鋼管長(zhǎng)管棚注水泥單漿液進(jìn)行超前支護(hù)，管棚長(zhǎng)30m，每節(jié)長(zhǎng)4～6m，以絲扣連接而成。管棚環(huán)向間距40cm，鋼花管和實(shí)鋼管交替布置，鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，以增強(qiáng)管棚強(qiáng)度；管棚注漿終壓為2Mpa。

洞身地段采用Ф42超前小導(dǎo)管預(yù)注水泥單液漿進(jìn)行超前支護(hù)，超前小導(dǎo)管與鋼架配合使用。導(dǎo)管長(zhǎng)450cm，前端做成尖錐狀，縱向兩排的水平投影搭接長(zhǎng)度不小于100cm，環(huán)向間距40cm，外插角5o～10o，注漿壓力為1.0Mpa。

2.3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖

待超前支護(hù)注漿強(qiáng)度達(dá)85%后，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法開挖。開挖外輪廓時(shí)，采用風(fēng)鎬配合人工開挖，局部遇到堅(jiān)石時(shí)，采用弱爆破將堅(jiān)石震裂后用風(fēng)鎬開挖，小型挖機(jī)清碴，自卸汽車運(yùn)碴至棄碴場(chǎng)。開挖進(jìn)尺控制在0.6～0.8m之間。開挖完成后及時(shí)初噴混凝土封閉掌子面及周邊圍巖，然后架立永久鋼架及臨時(shí)鋼架，安裝網(wǎng)片，施工鎖腳鋼管，復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度，然后進(jìn)行下道循環(huán)施工。

2.4 圍巖量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是隧道施工的重要環(huán)節(jié)，對(duì)圍巖的監(jiān)控量測(cè)目的：1）掌握圍巖動(dòng)態(tài)，對(duì)圍巖穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)；2）確定支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)和支護(hù)時(shí)間；3）了解支護(hù)結(jié)構(gòu)、受力狀態(tài)和應(yīng)力分布；4）評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性和安全性。在施工中，通過對(duì)圍巖周邊收斂量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)局部地段變形較快并出現(xiàn)細(xì)小裂縫，采取了加強(qiáng)支護(hù)措施，并及時(shí)施作仰拱，盡早進(jìn)行襯砌，有效地避免了安全、質(zhì)量事故的發(fā)生。

2.5 初期支護(hù)

2.5.1 鋼架

永久支護(hù)：鋼架由I20a工字鋼、連接鋼板焊接成型，單元間由螺栓連接，鋼架現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，接頭處焊縫要嚴(yán)格按照鋼結(jié)構(gòu)的有關(guān)要求進(jìn)行，焊縫高度不小于6mm。鋼架縱向間距為0.6m（中對(duì)中）。臨時(shí)支護(hù)：中隔壁臨時(shí)鋼架及橫撐由I18輕型鋼、連接鋼板焊接成型，單元間由螺栓連接，接頭處焊接嚴(yán)格按照型鋼結(jié)構(gòu)的有關(guān)要求進(jìn)行，焊縫高度不小于6mm。鋼架縱向間距為0.6m（中至中），與永久性鋼架斷面位置保持一致。

2.5.2 連接筋

相鄰鋼架間采用φ22鋼筋連接，環(huán)向間距1.0m，斜向內(nèi)側(cè)布置，并焊接于鋼架內(nèi)翼緣處。

2.5.3 噴混凝土

永久支護(hù)：初期支護(hù)拱墻采用C25網(wǎng)噴混凝土，仰拱采用C25素噴混凝土，厚28cm。拱墻網(wǎng)噴混凝土中摻合成纖維，摻量為0.9kg/m3。鋼筋網(wǎng)采用環(huán)縱向?yàn)棣?鋼筋，鋼筋網(wǎng)格間距為20cm×20cm，網(wǎng)片加工成60cm×200cm尺寸。臨時(shí)支護(hù)：側(cè)壁采用C25素噴射混凝土，厚25cm。

2.5.4 系統(tǒng)錨桿

永久支護(hù)：拱部采用排氣裝置的注漿錨桿（φ25中空注漿錨桿），錨桿數(shù)量13根，錨桿長(zhǎng)度4.0m；邊墻采用φ22砂漿錨桿，錨桿數(shù)量11根，錨桿長(zhǎng)度L=4.0m。錨桿間距（環(huán)1.2m×縱1.0m）梅花形布置。臨時(shí)支護(hù)：臨時(shí)側(cè)壁采用φ22砂漿錨桿，錨桿長(zhǎng)度2.5m，環(huán)縱間距1.2m×0.6m。每間隔3.0m采用φ25中空注漿錨桿作為超前支護(hù)，中空注漿錨桿長(zhǎng)度為4.5m。

2.5.5 鎖腳鋼管

永久支護(hù)：鋼架在拱腳和墻中設(shè)置鎖腳鋼管定位，每處4根，采用φ50mm鎖腳鋼管，L=4.5m，壁厚3.5mm。臨時(shí)支護(hù)：側(cè)壁鋼架在拱腳處設(shè)置鎖腳鋼管定位，每處4根，采用φ50mm鎖腳鋼管，L=4.0m，壁厚3.5mm。

2.6 防排水

隧道防水措施主要通過防水卷材及模筑襯砌自防水的雙重作用避免地下水從混凝土表面滲入，其抗?jié)B等級(jí)為P8。拱墻環(huán)向施工縫采用外貼式止水帶和中埋式遇水膨脹橡膠止水帶，仰拱僅設(shè)置中埋式止水帶；縱向施工縫處設(shè)置遇水膨脹止水膠；變形縫處設(shè)置緩膨型遇水膨脹橡膠止水帶。拱墻變形縫處襯砌外緣與防水板結(jié)合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內(nèi)緣3cm范圍內(nèi)以聚硫密封膠封堵，以外2cm范圍內(nèi)設(shè)置U型鍍鋅鋼板接水盒，其余空隙采用填縫料填塞密實(shí)。

防水板背后環(huán)向設(shè)置Φ50打孔波紋管，結(jié)合施工縫設(shè)置，縱向間距一般5～10m，地下水較大時(shí)，在地下水較大處增設(shè)1～2道；在隧道兩側(cè)邊墻墻腳外側(cè)兩道環(huán)向盲溝之間設(shè)置縱向Φ110打孔波紋管，每10m一段，每段縱向盲溝中間設(shè)Φ50PVC管泄水孔一處，接頭處均通過三通或彎頭連接；環(huán)向盲溝與縱向盲溝兩端均直接與隧道側(cè)溝連通，便于排水管路的維護(hù)。

排水采用側(cè)溝和中心管溝的形式，側(cè)溝主要匯集地下水，并將地下水引入中心管溝，同時(shí)起到沉淀和兼顧部分排水的作用，中心管溝主要用于排水。洞門頂部設(shè)置截水溝，截水溝中線距邊仰坡開挖線邊緣不小于5m。

2.7 襯砌

該段隧道處于淺埋偏壓段，設(shè)計(jì)上采用偏壓加強(qiáng)復(fù)合式襯砌，拱墻及仰拱均設(shè)置雙層鋼筋，混凝土為C35泵送混凝土，采用行走式全液壓襯砌臺(tái)車襯砌。

3 結(jié)論

在淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工中，由于施工技術(shù)運(yùn)用或處理不當(dāng)，經(jīng)常會(huì)造成較大面積的坍方，采用合適的施工技術(shù)是保證工程施工安全、成功的關(guān)鍵。

[1]TZ204-2008鐵路隧道工程施工技術(shù)指南.

[2]新建時(shí)速200-250公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定.