雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在西渴馬2號隧道開挖中的應(yīng)用

王文學(xué)，胡帥軍

(中國水利水電第五工程局有限公司第一分局兩河口人工砂石骨料項目部，四川雅江 627450)

1 工程概況

西渴馬2號隧道為京滬高鐵Ⅲ標(biāo)段二工區(qū)的隧道之一，進口里程 DK423+395，出口里程DK424+373，全長978 m。隧道斷面形式為馬蹄形，洞寬14.8 m，洞高12.6 m。隧道區(qū)地層為寒武紀(jì)灰?guī)r、頁巖，屬強風(fēng)化～弱風(fēng)化，主要為Ⅳ級及Ⅴ級圍巖。一般情況下，Ⅳ級圍巖采用三臺階法施工，Ⅴ級圍巖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。全隧道位于中低山區(qū)0.3%的下坡、R=7 000 m的曲線上，地形起伏較大，地表植被稀疏。

2 施工工藝

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則。施工順序為:

第一步:利用明挖段開挖出的平臺作為超前長管棚施工的作業(yè)面。

第二步:待超前長管棚施工結(jié)束、明挖完成后弱爆破開挖①部，導(dǎo)坑斷面寬度約為整個斷面的1/3;噴5 cm厚混凝土封閉掌子面;施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護和臨時支護。

第三步:滯后①部位約15～25 m后開挖②部。

第四步:滯后②部位約15～25 m后弱爆破開挖③部。

第五步:滯后③部位約6～8 m后弱爆破開挖④部。

第六步:待①至④四個部位開挖到一定進尺后進行⑤部的開挖，挖到開挖設(shè)計線后立即組織仰拱的初襯和二次襯砌。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工縱斷面見圖1，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工橫斷面見圖2。

圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工縱斷面示意圖

圖2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工橫斷面示意圖

3 主要工序的施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工測量放樣:開挖前，將控制開挖的中線、水平引至開挖部位掌子面，確定開挖輪廓。根據(jù)鉆爆設(shè)計布置炮眼。

(2)鉆爆設(shè)計:巖石隧道開挖前，根據(jù)工程地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進循環(huán)進尺、鉆眼機具和爆破材料等進行鉆爆設(shè)計。其內(nèi)容為:炮眼的布置、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，起爆方法和爆破順序，鑿巖機的臺數(shù)、安排等。設(shè)計圖包括:炮眼布置圖、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖及鉆爆參數(shù)表。

(3)根據(jù)施工設(shè)計圖及定型圖繪制開挖施工草圖。施工草圖上的中線、水平控制樁與現(xiàn)場放樣樁點相對應(yīng)。隧道施工為避免侵限，一般需將凈空放大5 cm，故在繪制開挖草圖時也將開挖輪廓尺寸放大5 cm(底部不再放大);而且還要根據(jù)實際并結(jié)合規(guī)范要求，預(yù)留初期支護變形量5～11 cm，即開挖輪廓線還要放大5～11 cm。

(4)開挖作業(yè)照明安裝、鉆眼機具到位、高壓風(fēng)水管的連接。(5)做好洞內(nèi)、外排水系統(tǒng)，保證排水暢通。(6)規(guī)劃棄渣場位置，布設(shè)出渣路線，出渣設(shè)備準(zhǔn)備。

3.2 管棚施工

超前長管棚采用φ108熱軋無縫鋼管，管上鉆注漿孔，注漿孔孔徑為10～16 mm，孔間距為400 mm，呈梅花型布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段，止?jié){段長150 cm。每環(huán)39根，外插角1°～3°;注漿采用水泥漿液或水泥砂漿。長管棚施工工作面鉆孔采用兩臺電動鉆機，注漿泵灌注。

施工時，運用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，以保證鉆孔方向準(zhǔn)確。為使鋼管接頭錯開，編號為奇數(shù)的第一節(jié)鋼管采用3 m長鋼管，編號為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管采用6 m長鋼管，以后每節(jié)均采用6 m長鋼管，以避免鋼管接頭在同一斷面。待注漿壓力達到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿10 min以上方可結(jié)束注漿。

長管棚注漿液采用水泥漿液，水泥漿液水灰比為1∶1(重量比)。注漿壓力必須達到設(shè)計要求。注漿前應(yīng)進行現(xiàn)場注漿試驗，根據(jù)實際情況確定參數(shù)并取得管棚注漿施工經(jīng)驗。注漿結(jié)束后，用M5水泥砂漿填充鋼管，以增強管棚強度。

3.3 鉆爆施工

藥卷在洞外加工房進行加工，按照爆破設(shè)計圖正確裝藥及連接，裝藥及連接完后檢查一遍以確認(rèn)與設(shè)計相符后進行爆破。特別是對于采用導(dǎo)爆索連線的，連線方向一定要與設(shè)計相符。為了保證連線的質(zhì)量，可采用雙向連線。爆破前，將鉆眼機具設(shè)備、風(fēng)水軟管、作業(yè)照明電燈及電線撤離工作面(電力起爆的電燈、電線在裝藥前撤離，改用礦燈作業(yè))。進行爆破時，所有人員撤至安全地點。

3.4 裝渣運輸

由于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖斷面各分部斷面較小，故無法采用大型機械出渣;且該段隧道較短，因此而采用無軌運輸。第①、②、③部分開挖斷面小，采用挖掘機翻渣。第④部分采用裝載機裝渣，自卸汽車出渣，運輸至指定棄渣場傾倒。

3.5 支 護

支護參數(shù)根據(jù)設(shè)計圍巖支護類型確定。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖支護類型根據(jù)性質(zhì)、用途可分為兩種:(1)初期支護;(2)臨時支護。不管是臨時支護還是永久性初期支護，在隧道開挖成型后都要及時施作，以防止由于隧道圍巖有很大變形而影響隧道結(jié)構(gòu)安全。臨時支護在中部下臺階開挖、仰拱施工前拆除。

3.6 監(jiān)控量測

隧道開挖成型后要及時埋設(shè)監(jiān)控量測點進行監(jiān)控量測工作。監(jiān)控量測點的初始讀數(shù)要在12 h內(nèi)獲取，最遲不超過24 h。對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)要及時進行分析整理，根據(jù)監(jiān)控量測反饋信息合理指導(dǎo)施工，為預(yù)留變形量、支護參數(shù)的調(diào)整、施工方法的改變提供技術(shù)依據(jù)。

3.7 二次襯砌

隧道開挖至基底后觀測地層是否發(fā)生變化、地基承載力是否滿足要求，當(dāng)其不滿足要求時會同設(shè)計單位、監(jiān)理工程師提出基底加固方案，待處理滿足要求后方可進行后續(xù)仰拱、拱墻襯砌等工序的施工。

隧道二襯按照“仰拱超前、拱墻緊跟”的方式進行施工，出口采用一臺12 m全液壓模板臺車進行襯砌。

隧道仰拱及填充混凝土采用組合鋼模板先行施作，拱墻二襯由襯砌臺車進行整體澆筑。襯砌混凝土由5#拌和站集中拌和、罐車運輸、泵送入模。

4 技術(shù)控制要點

(1)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，因其開挖步驟較多，工序比較復(fù)雜，必須合理安排工序才能保證施工規(guī)范、有序地進行，進而保證施工進度。

(2)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工時，沿一側(cè)分一步或兩步進行，每開挖一步均及時施作噴錨支護、安設(shè)鋼架、施作中隔墻，底部設(shè)臨時仰拱，中隔墻分部聯(lián)結(jié)而成，之后施工另一側(cè)，開挖、支護與先開挖的一側(cè)相同。

(3)各部分開挖時，鋼架設(shè)計加工與開挖輪廓吻合，支護盡量圓順，以減小應(yīng)力集中;當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件很差時，在左右側(cè)上部開挖時考慮預(yù)留核心土切環(huán)開挖。

(4)雙側(cè)壁導(dǎo)坑的開挖高度及寬度要根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定?，F(xiàn)場可根據(jù)設(shè)備、地質(zhì)條件等情況適當(dāng)調(diào)整，但最大寬度不得超過隧道斷面寬度的1/3。另一側(cè)開挖后，初期支護及時封閉、閉合，可以考慮在底部施作臨時仰拱。

(5)左、右兩側(cè)導(dǎo)坑縱向間距應(yīng)拉開一定距離，一般為15～25 m，且和仰拱不能拉得太遠(yuǎn)，應(yīng)保持在60 m以下。

(6)中隔壁臨時支護設(shè)置成弧型，厚度為30 cm左右。中隔壁臨時支護在施工仰拱時拆除。

(7)由于隧道設(shè)計要求仰拱必須超前施工，在工序安排上也是按此要求實施的，即導(dǎo)坑下部開挖時，一次將仰拱部分也開挖到位。仰拱開挖后不能露置，按設(shè)計要求及時施工仰拱初期支護，以確保支護體系閉合，這對大跨度軟巖隧道施工非常重要。只有這樣，才能保證初期支護的整體效果，形成有效的承載圈，從而保證隧道的施工安全。

(8)施工中特別要注意施工用水和隧道滲水的排放。由于工序多，施工用水和隧道滲水容易在邊墻處匯集，浸泡拱腳基礎(chǔ)，使其變軟，從而造成初期支護和圍巖的整體下沉。

(9)中隔壁臨時支護的作用在于分隔隧道、形成支柱，從而“減小”開挖斷面，減小隧道斷面效應(yīng)，同時傳遞荷載，因此，在施工中，必須注意爆破藥量的控制，不能對中隔壁臨時支護造成很大破壞，同時注意加強中隔壁的支護質(zhì)量，確保其支撐強度，從而保證使用本工藝施工成功。

(10)該工程屬大跨度大斷面隧道開挖，施工中嚴(yán)格控制進尺，每次開挖一榀鋼架間距并盡快施作初期支護，做到“管超前、短開挖、強支護、勤量測、早封閉”。

5 結(jié)語

近幾年，國家已越來越重視工程建設(shè)中的安全生產(chǎn)，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法隧道開挖方法雖然投入成本大，開挖步驟比較多，工期長，但在地質(zhì)條件較差的情況下，特別是在選擇大跨度隧道的進洞方案時，其仍是安全、有效的隧道開挖方法。