雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在高速公路隧道進(jìn)口段進(jìn)洞施工中的應(yīng)用

陳磊

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工特點(diǎn)

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工有下述4 個(gè)特點(diǎn)：

1）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工?？梢苑乐菇孛娲笄覈鷰r易發(fā)生坍塌的軟土隧道在施工過(guò)程中出現(xiàn)大變形現(xiàn)象。用于支撐導(dǎo)坑的鋼質(zhì)材料具有易拆易裝、安全可靠的特點(diǎn)，在開(kāi)挖時(shí)不僅使原有土體保持原有結(jié)構(gòu)，而且降低了對(duì)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(kāi)挖之前先把大斷面劃分為若干個(gè)小斷面，選用錨噴方式將圍巖的自承能力發(fā)揮到極致，既能降低對(duì)圍巖的擾動(dòng)，還可以控制初支變形。

3）遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則施工。要特別關(guān)注超前支護(hù)施工和小斷面的加固操作。

4）采用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)。建立關(guān)于圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)，以達(dá)到管理信息化的目的。

2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的工藝原理

若選用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖需一邊開(kāi)挖一邊支護(hù)。工作原理如下：（1）通過(guò)2 個(gè)中隔壁把整個(gè)截面劃分為上下左右6 個(gè)小截面，由左右2 個(gè)導(dǎo)洞開(kāi)始，按照“先邊墻后中間”順序邊開(kāi)挖、邊支護(hù)，同時(shí)將臨時(shí)支護(hù)作為支撐；（2）當(dāng)初期支護(hù)仰拱成環(huán)之后，將左右2 個(gè)導(dǎo)洞的臨時(shí)支撐拆掉，使之成為1 個(gè)全截面；（3）為了在拱頂出現(xiàn)下沉?xí)r方便控制，可將兩側(cè)導(dǎo)洞的形狀設(shè)置為倒鵝蛋形。

此外，為了方便把控地表沉降，在洞內(nèi)為了低水位地層水平降水，可選用超前小導(dǎo)管/ 大管棚以及初支背后注漿等多種方法對(duì)導(dǎo)洞側(cè)壁施工。利用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，并及時(shí)調(diào)節(jié)支護(hù)參數(shù)，從而確保隧道作業(yè)的安全性和成功性[1]。

3 洞身開(kāi)挖

洞身支護(hù)時(shí)，要遵循“短進(jìn)尺，快循環(huán)，弱爆破，少干擾，早噴錨，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，緊封閉”的原則。不僅如此，需根據(jù)隧道地質(zhì)斷面圖和超前地質(zhì)報(bào)道情況，有針對(duì)性地制定適用于各個(gè)等級(jí)的圍巖開(kāi)挖支護(hù)方案。對(duì)此，可以以廣州從化至清遠(yuǎn)連州的高速公路TJ05 標(biāo)段A2 分部K70+650～K79+000 段隧道工程為例，該工程在洞身施工過(guò)程中使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工法，三臺(tái)階、環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法和臺(tái)階法。其相關(guān)的洞身施工工藝統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)表1。其中，圍巖分類參照J(rèn)TG 3370.1—2018《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 第一冊(cè) 土建工程》以及設(shè)計(jì)單位出具的施工圖紙。

表1 洞身施工工藝統(tǒng)計(jì)

4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工藝流程、施工步驟和操作要點(diǎn)

選用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工時(shí)，具體操作步驟如下：

1）先開(kāi)挖一側(cè)的導(dǎo)坑，當(dāng)與另一側(cè)導(dǎo)坑間隔合適距離之后再開(kāi)挖另一側(cè)。無(wú)論施工哪一側(cè)的導(dǎo)坑都要及時(shí)閉合初期支護(hù)。

2）按照“先上部核心土，后下臺(tái)階”的順序施工，并與開(kāi)挖兩邊導(dǎo)坑一樣，需及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，直至全斷面閉合初期支護(hù)；在對(duì)上部核心土施工時(shí)，可將用于支護(hù)的拱腳置于左右兩邊導(dǎo)坑的初期支護(hù)上方。

3）將導(dǎo)坑臨空地方的初期支護(hù)拆掉；同時(shí)，根據(jù)工字鋼拱架縱向間距確定每周期的進(jìn)尺長(zhǎng)度，利用挖機(jī)與人工相結(jié)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(cè)相關(guān)地質(zhì)情況→開(kāi)挖側(cè)壁的導(dǎo)坑→施工側(cè)墻→在導(dǎo)洞內(nèi)部形成小仰拱→在洞內(nèi)進(jìn)行水平降水→邊開(kāi)挖邊支護(hù)中間隧道的上方結(jié)構(gòu)→邊開(kāi)挖邊支護(hù)中間隧道的下方結(jié)構(gòu)→建造仰拱→二襯作業(yè)→拆除臨時(shí)支護(hù)。

4.2 施工步驟

1）利用小導(dǎo)管實(shí)施拱頂?shù)淖{作業(yè)，先后將側(cè)洞室①、②挖開(kāi)，并及時(shí)完成隧道的初期支護(hù)和中隔壁、中隔板施工；同時(shí)，需確保①號(hào)洞室設(shè)在②號(hào)前方的3～5 m 位置處。

2）先后開(kāi)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(shí)做好③、④洞室相對(duì)應(yīng)的初期支護(hù)和中隔壁及中隔板。

3）在開(kāi)挖④號(hào)側(cè)洞室時(shí)，及時(shí)做好初期支護(hù)和中隔板；同時(shí)，要位于⑤號(hào)洞室后方20～30 m 的地方（見(jiàn)圖1）。

圖1 開(kāi)挖第三步示意圖

4）在施工⑥號(hào)洞室時(shí)，需確保⑤、⑥號(hào)洞室的掌子面相互岔開(kāi)3～5 m 的距離，并及時(shí)做好初期支護(hù)（見(jiàn)圖2）。

圖2 開(kāi)挖第四步示意圖

5）按照檢測(cè)結(jié)果，在仰拱厚度符合要求的情況下，按照縱向3～6 m 的長(zhǎng)度分段截?cái)嘀懈舯?，把用于初期支護(hù)的混凝土和鋼筋網(wǎng)去除；在二襯結(jié)構(gòu)允許的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，可以將1 m長(zhǎng)的格柵鋼筋保留后，在仰拱上鋪設(shè)防水層，并及時(shí)施工二襯結(jié)構(gòu)，當(dāng)強(qiáng)度滿足75%之后使縱向臨時(shí)支撐和二襯結(jié)構(gòu)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(shí)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(dāng)強(qiáng)度在75%以上時(shí)，可利用45b 型的橫、豎向工字鋼使臨時(shí)支撐和二襯結(jié)構(gòu)互相頂緊。

7）采取“先分段，再逐段拆除”的方式除掉臨時(shí)支撐；在構(gòu)建封閉的二襯結(jié)構(gòu)時(shí)，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(qiáng)度要求，去除臨時(shí)支撐；選用分段法拆除中隔板和中隔壁；長(zhǎng)度控制在3～6 m。

4.3 操作要點(diǎn)

4.3.1 導(dǎo)坑施工

針對(duì)實(shí)際的地質(zhì)情況并結(jié)合設(shè)計(jì)要求確定導(dǎo)坑的斷面，然后開(kāi)挖導(dǎo)洞，若某地段有水出現(xiàn)，為保證施工的安全性先排水再開(kāi)挖。在施工時(shí)，需遵循以下幾點(diǎn)要求。

1）開(kāi)挖圍巖時(shí)，選用挖掘機(jī)和人工相結(jié)合的方式來(lái)無(wú)爆破作業(yè)；值得注意的是，為降低對(duì)圍巖的擾動(dòng)，必要時(shí)可選用弱爆破施工。

2）完成一個(gè)側(cè)壁開(kāi)挖和支護(hù)的最佳工作周期是0.8～1 m，施工結(jié)束后在側(cè)壁上掛規(guī)格為φ6 mm、20 cm×20 cm 的鋼筋網(wǎng)片；為了避免圍巖發(fā)生坍塌，應(yīng)利用厚度為8 cm 的C20 噴射混凝土密封開(kāi)挖面；如果導(dǎo)坑內(nèi)部的核心土和層理斜面在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的塌落和剝落現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)通過(guò)規(guī)格為50 mm×4 mm×（6～8 m）的小導(dǎo)管注射雙液漿的方式實(shí)施加固，壓力通常為0.5～1 MPa。

3）為了方便調(diào)整支護(hù)參數(shù)，需更改作業(yè)方式，同時(shí)要根據(jù)規(guī)定做好監(jiān)控量測(cè)，從而保證能夠?qū)崟r(shí)了解圍巖和支護(hù)的變形程度，并保障超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

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

5）一旦側(cè)壁導(dǎo)坑施工結(jié)束立刻建設(shè)初期支護(hù)，構(gòu)建封閉環(huán)；側(cè)壁導(dǎo)坑的截面形狀應(yīng)設(shè)置為橢圓形，并橫跨整個(gè)隧道的1/3；開(kāi)挖左右導(dǎo)坑時(shí)前后至少要相差15 m。

4.3.2 小導(dǎo)管注漿加固

鉆孔時(shí)，選用鉆頭外徑大于小導(dǎo)管l～2 cm 的風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)操作，注意選擇合適的角度。為了避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，鉆孔結(jié)束之后立刻將小導(dǎo)管插進(jìn)孔中。

完成該步驟后，可通過(guò)雙液漿注漿機(jī)完成注漿，制作雙液漿時(shí)應(yīng)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(jí)即可；（3）水玻璃的濃度要在35 °Bé 以上，模度設(shè)為2.4；（4）注漿的初、終壓分別為0.5 MPa、l MPa，而漿液擴(kuò)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(jié)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(shí)緊固性。一般來(lái)說(shuō)，背后注漿壓力為0.4～0.6 MPa。

4.3.4 監(jiān)控量測(cè)與分析

監(jiān)控量測(cè)是工程施工的核心環(huán)節(jié)，貫穿工程始終，因此，要將其與開(kāi)挖和支護(hù)進(jìn)程相結(jié)合，并按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行布點(diǎn)、實(shí)施監(jiān)測(cè)。

4.4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的注意事項(xiàng)

1）在作業(yè)過(guò)程中，嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的要求施工，同時(shí)加強(qiáng)工序銜接，嚴(yán)謹(jǐn)作業(yè)。

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

3）重點(diǎn)關(guān)注拱腳和墻角的截面，嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖現(xiàn)象：（1）若超挖距離低于20 cm，則先懸掛雙層網(wǎng)片，再利用噴射混凝土將超挖部分填實(shí)；（2）否則，通過(guò)漿砌片石進(jìn)行回填。

5 結(jié)語(yǔ)

本文論述了使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)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(yè)安全性和圍巖的穩(wěn)定性，還能有效控制地表沉降。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)了解圍巖的穩(wěn)定性，為開(kāi)挖和支護(hù)作業(yè)提供指導(dǎo)，為今后的大截面軟弱圍巖隧道開(kāi)挖工程提供參考。