雙側壁導坑法在淺埋大跨徑隧道施工中的應用

摘要：結合合福鐵路安徽段站前四標三分部楊山隧道的施工實踐，介紹楊山隧道進口穿越淺埋軟弱圍巖地段，在進洞施工過程中遇到的難點及施工技術措施，著重闡述雙側壁導坑法在隧道施工中的施工要點及程序。

關鍵詞：淺埋 大跨徑 隧道 軟弱圍巖 雙側壁導坑法

1 工程概況

1.1 工程簡介

安徽合肥至福建福州鐵路客運專線是合肥至福州鐵路客專是溝通華中與華南地區的一條大能力客運通道，也是北京至福州再到臺灣的高速鐵路的組成部分。楊山隧道位于安徽省銅陵縣鐘鳴鎮境內，長2244m，設計為單洞雙線鐵路隧道，最大開挖斷面積為152.4m2。隧道進口段DK149+226~DK149+365段為淺埋偏壓段，構造及巖性接觸帶，采用雙側壁導坑法施工。

1.2 工程地質和水文情況

隧道區屬丘陵地貌。地形起伏大，山頂標高261m，地形北陡，坡度45°左右，南緩，坡度35°左右，植被十分發育，多為樹林、灌木和竹林。隧道進口段設計巖層表層為Qel+dl粉質黏土，褐黃色，硬塑；下部伏P1g灰巖，青灰色，巖體較完整，巖質堅硬。地下水為孔隙潛水，較發育；F1斷層：發育于P1g灰巖中，裂隙發育，巖石破碎，穩定性較差，地下水主要為構造裂隙水，預測最大涌水量為189m3/d，屬中等富水區。特別是F1斷層，壓性層間斷層，破碎帶寬60m，帶內為灰巖強風化塊，節理裂隙發育，巖體淺埋偏壓、軟弱破碎、穩定性極差，對施工產生了極大影響。

2 施工難點

①F1斷層，壓性層間斷層，破碎帶寬60m，帶內為灰巖強風化塊，節理裂隙發育，巖體軟弱破碎、淺埋偏壓、地下水發育于一體，給隧道施工帶來了很大的影響。

②圍巖松散軟弱，自穩能力差，在施工過程中，明洞段開挖防護的邊仰坡及洞頂地表發生開裂，裂縫寬度最大達到22mm。

③地下水豐富，使圍巖處于飽和軟化狀態。當連續降雨后，土層中水含量更加豐富，使粘土軟化處于可塑狀態，工作面土體自穩能力變得極差，從而使得沉降收斂值過大。

3 施工處理措施

3.1 處理方針

①根據楊山隧道進口段的圍巖特點及施工過程中出現問題及難點，在對設計文件、現場勘察、超前地質預報及監控量測等資料分析研究后，確定該隧道施工加固處理原則為：提高圍巖自穩能力，加強支護，確保隧底地基承載力滿足設計要求，確保施工安全和運營安全。

②遵循\"管超前、少擾動、短進尺、強支護、早封閉、勤量測\"的施工原則，做到快速開挖、快速支護、初支仰拱及時封閉成環，仰拱襯砌緊跟。

3.2 技術措施

①采用雙側壁導坑法施工V級軟巖淺埋F1斷層破碎及其影響帶（DK149+226~DK149+365）。該工法將開挖斷面化大為小，邊開挖邊支護，有利于工作面穩定。

②由于施工地段圍巖主要為松散破碎巖土體，采用小型挖掘機開挖配合人工修邊的非爆破開挖方法，以盡可能降低施工對圍巖的擾動，并嚴格控制超欠挖。

③調整開挖進尺，設計進尺為1.2m，調整為每榀0.5m。

④做好超前支護。DK149+266~DK149+326段，采用洞口○/ 159超前長管棚注漿加固加固。管棚長60m，環向間距0.3m，外插角1~3°；DK149+326~DK149+365段采用洞身○/ 108超前長管棚+○/ 42超前單層小導管注漿加固。長管棚縱向間距10m，環向間距0.4m，小導管縱向間距1.5m。超前小導管縱向間距3m，環向間距0.4m。

⑤調整初期支護系統結構形式，以穩定圍巖，減小圍巖側壓力。原設計采用Ⅰ22a工字鋼，間距60cm，間距調整為50cm。

⑥及時增設及加強臨時橫撐，根據已開挖段變形觀測，地表最大沉降達到160mm，拱頂最大沉降已達到60mm，1、3臨時橫撐（Ⅰ18輕型工字鋼）、臨時支護鋼拱架（Ⅰ18輕型工字鋼）在施工過程中變形嚴重。將初期支護鋼拱架間距由60cm/榀變更為50cm/榀。將1、3臨時橫撐及臨時支護鋼拱架調整為Ⅰ22a工字鋼。臨時支護側增設鋼筋（HPB235○/ 6，20cm*20cm）。

⑦超前中空注漿錨桿。在導坑側壁上，采用○/ 25超前中空注漿錨桿進行注漿固結，以穩定工作面。錨桿長4.5m，間距0.4m。

⑧暗洞DK149+266~DK149+310段隧底采用○/ 89小導管注漿加固，提高地基承載力，滿足設計要求。暗洞DK149+266~DK149+310段采用○/ 89小導管注漿加固，小導管長度10m，縱、橫向間距均為1.5m*1.5m梅花型布置。明洞段DK149+229~DK149+266段采用CFG樁加固，1.6m*1.6m正方形布置。

4 雙側壁導坑法的施工程序

4.1 施工要點

①根據該隧道開挖工作面易坍塌的特點，將設計8部工序調整為10部工序進行開挖，即②、④部各分成兩小部。雙側壁導坑工法工序橫斷面見圖，相鄰兩部開挖保持2~3m間距。

②開挖后利用圍巖較短的自穩時間，立即對掌子面噴射8cm厚混凝土，并快速施作初期和臨時支護，及時封閉成環。

③⑤部和⑥部開挖時，采用預留核心土上弧形小導坑開挖，待初期和臨時支護完成后，再挖除核心士。

④下部開挖作業時，應注意上部支護的穩定，減少對上部的擾動和破壞。

⑤控制拱（墻）腳位移，做好鋼架鎖腳措施，每處拱（墻）腳采用2根長5m○/ 50mm鋼管鎖定，鋼管與鋼架采用U型鋼筋連接。

⑥每部開挖支護完成后，立即布設監控量測點。監控點按5m一處設置。當位移速率值增大時，應立即加強初期支護并封閉仰拱。

⑦施工過程中，每次拆除臨時鋼架的長度不超過6m ，以確保施工安全。

⑧初支快速成環封閉、仰拱跟進，二襯及早施作。

⑨該工法分部多，作業面多且狹小，大型機械無法施工，相互影響較大，進行統一組織協調，確保各工作面平行作業，互不干擾。

4.2 作業程序

4.2.1 ①利用上一循環架立鋼架施做隧道側壁導坑超前支護（長管棚、超前小導管、超前中空錨桿）。②開挖1部(包括人工、機械開挖，下同)，每循環進尺1榀，掌子面噴8cm厚混凝土封閉。③施作1部導坑周邊的初期和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，架立Ⅰ22a的洞身鋼架及Ⅰ18的臨時鋼架，并設置○/ 50鎖腳鋼管，在臺階底部設置Ⅰ22a鋼架臨時橫撐，臺階底部和豎向臨時鋼架間及時噴射10cm混凝土封閉。④復噴混凝土至設計厚度（28cm）后鉆設徑向錨桿。

4.2.2 ①滯后1部3m開挖2-1部，每循環進尺1榀，掌子面噴8cm厚混凝土封閉。②施作2-1部導坑周邊的初期和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，架立Ⅰ22a的洞身鋼架及Ⅰ18的臨時鋼架，并設置○/ 50鎖腳鋼管，臺階底部和豎向臨時鋼架間及時噴射10cm混凝土封閉。③復噴混凝土至設計厚度后鉆設徑向錨桿。

4.2.3 ①滯后2-1部2m開挖2-2部，每循環進尺1榀，掌子面噴8cm厚混凝土封閉。②施作2-2部導坑周邊的初期和臨時支護，即初噴4cm厚混凝土，架立I22a的洞身鋼架及I18的臨時鋼架，并設置○/ 50鎖腳鋼管，臺階底部和豎向臨時鋼架間及時噴射10cm混凝土封閉。③復噴混凝土至設計厚度后鉆設徑向錨桿。

4.2.4 滯后1部4m開挖3部，施作導坑周邊的初期和臨時支護，步驟及工序同1。

4.2.5 滯后3部3m開挖4-1部，施作4-1部導坑周邊的初期和臨時支護，步驟及工序同2。

4.2.6 滯后4-1部2m開挖4-2部，施作4-2部導坑周邊的初期和臨時支護，步驟及工序同3。

4.2.7 滯后4-2部10m開挖5部，預留核心土環形開挖。噴8cm厚混凝土封閉掌子面。導坑周邊初噴4cm 厚混凝土，架設拱部Ⅰ22a鋼架;復噴混凝土至設計厚度后鉆設徑向錨桿。

4.2.8 滯后5部1m開挖6部。預留核心土環形開挖，步驟及工序同7。

4.2.9 滯后6部3m開挖7部；噴8cm厚混凝土封閉掌子面。

4.2.10 滯后7部3m開挖8部；噴8cm厚混凝土封閉掌子面。導坑底部初噴4cm厚混凝土，導坑底部安設Ⅰ22a鋼架閉合成環，復噴混凝土至設計厚度。

4.2.11 重復4.2.1-4.2.10部施工步驟。以上各部開挖時，每循環進尺1榀，完成初期和臨時支護后，再繼續開挖掘進。

4.2.12 逐步拆除臨時鋼架及橫撐，及時灌筑Ⅸ部仰拱混凝土。

4.2.13 澆筑Ⅹ部填充混凝土。

4.2.14 根據現場情況或變形收斂后，利用襯砌臺車一次性灌筑Ⅺ部拱墻二次襯砌。

5 實施效果評價

雙側壁導坑法的實際應用，提高了圍巖的自承能力，延長了圍巖的自穩時間，為后續的支護創造了條件。通過洞內及洞外的監控量測，各項量測結果均滿足設計及規范要求。

6 結束語

①大跨徑淺埋軟弱圍巖隧道，應提高支護剛度，同時支護體結構與強度設計，應與加固圍巖、提高圍巖自承能力相結合，與圍巖變形及強度相匹配。施工中應超前支護與錨噴支護緊密結合，超前長管棚、超前小導管、超前錨桿等均應與型鋼鋼架連成整體，才能更好的發揮支護作用。

②隧道施工工法的使用，應以超前地質預報及監控量測數據指導施工，并適當及時的調整其施作形式，對隧道施工安全和進度有著及其重要的促進作用。淺埋大跨徑隧道采用雙側壁導坑法施工，宜盡量創造條件，盡可能減少開挖擾動，利于圍巖穩定。在隧道施工中，采用機械開挖，人工配合修整，避免采用爆破，從而有效地較少了圍巖的擾動。

③嚴格做好監控量測工作，監控量測是隧道施工組織設計的重要內容，必須納入施工工序管理。及時的量測和反饋，為施工提供了圍巖穩定性、支護可靠性、二次襯砌合理施作時間及支護參數調整、施工方法改變的信息和依據，從而確保了隧道施工安全和工期要求。