雙側壁導坑法在高速公路隧道洞口淺埋段的應用

于 磊

（中鐵二十三局集團第一工程有限公司，山東 日照 276826）

在華南山嶺地區(qū)高速公路隧道施工過程中，由于地形起伏較大、地質(zhì)十分復雜，依靠施工經(jīng)驗的傳統(tǒng)開挖方式進行隧道洞口淺埋段尤其是偏壓地帶施工，已無法滿足現(xiàn)階段施工現(xiàn)場安全、質(zhì)量的需求。因此，選擇一種安全、可靠的開挖方法對隧道洞口淺埋段的順利施工具有重大意義。本文以莆田至炎陵高速公路永泰梧桐至尤溪中線段山頭頂隧道為背景，對該隧道洞口淺埋段采用雙側導坑法施工的全過程進行分析，為同地質(zhì)類型隧道施工提供參考依據(jù)。

1 工程概況

莆田至炎陵高速公路永泰梧桐至尤溪中線段山頭頂隧道左洞全長1869 m，分離式三車道設計。隧道施工區(qū)植被發(fā)育，山體自然坡度為26°～42°，屬低山剝蝕地貌。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，隧址區(qū)位于南北向的浦城—永泰嵩口大斷裂帶的西側，政和—大埔深斷裂帶東側，場地各斷層表現(xiàn)為北東向、北西向。據(jù)物探成果資料及現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查分析，場址區(qū)發(fā)育有3條節(jié)理裂隙密集帶，上覆第四系土層主要為坡殘積土。隧道出口地形平緩，淺埋段較長，覆土層較厚。出口處見有順層崩塌，洞頂基巖為全強風化石英片巖，較軟，巖石裂隙發(fā)育，側壁、拱部穩(wěn)定性差，施工時易產(chǎn)生冒頂崩塌。通過對地質(zhì)資料及現(xiàn)場實際的綜合比對，為確保施工安全，項目部決定采用雙側壁導坑法進行山頭頂隧道ZK142+190～ZK142+145洞口段施工。

2 雙側壁導坑法優(yōu)勢

衍生于新奧地利隧道施工方法（NATM）的雙側壁導坑法適用于跨度較大、地質(zhì)條件較差的Ⅴ級及以上圍巖隧道開挖。它是在施工過程中，將整個開挖面分為多個洞室，開挖規(guī)模較小，兩側導坑每個洞室均在開挖后立即各自閉合，形成的穩(wěn)定獨立的窄立結構，有效承載了側向土壓力。因此，雙側壁導坑法施工能夠有效控制頂部圍巖的沉降與位移，使得掌子面處于穩(wěn)定狀態(tài)，降低開挖施工過程中的風險。

3 雙側壁導坑法施工工藝

3.1 工藝原理

雙側壁導坑法的施工原理就是利用兩道中隔壁墻將整個隧道開挖面分成三個導坑，即右導坑、中導坑和左導坑。首先開挖右、左兩側導坑，然后進行各自導坑初期支護及臨時支護，中間導坑隨后施工，初期支護仰拱封閉成環(huán)后，將右、左導坑的臨時支護鋼支撐按順序分節(jié)進行拆除，形成一個完整斷面。

3.2 雙側壁導坑法施工方法

圖1 掌子面分為7個部分進行施工

山頭頂隧道左洞出口段屬于淺埋地帶，地質(zhì)破碎，并且左側山體存在偏壓現(xiàn)象。隧道開挖預支護采用超前大管棚進行。在隧道洞身開挖前，已完成套拱導向墻及超前大管棚施工。現(xiàn)場圍巖級別為V級，開挖時采用挖掘機配合人工方式進行，以減小對周邊圍巖的擾動。根據(jù)雙側壁導坑法施工工藝原理，將掌子面分為7個部分進行施工，如圖1所示。

3.2.1 左導坑施工

（1）測量放樣完成后，開挖①部左導坑上臺階，采用小型挖掘機開挖并輔以人工風鎬修邊。由于圍巖等級較差，穩(wěn)定性較弱，本次開挖臺階長度為1.5 m，完成后立即初噴4 cm C25混凝土進行封閉（臨時支護噴射混凝土強度等級為C20，18 cm厚）。封閉完成后，施工第Ⅰ部分初期支護的鋼筋網(wǎng)、工字鋼拱架及臨時支護，初期支護鋼筋網(wǎng)片采用網(wǎng)格大小為20 cm×20 cm的φ8鋼筋網(wǎng)，初支鋼拱架設置為縱向間距為50 cm的I22b工字鋼。臨時支撐鋼拱架縱向間距為50 cm，采用I18工字鋼。鋼拱架于洞外型鋼加工場按設計尺寸及角度進行加工，并于隧道內(nèi)裝配。拱架端頭設置連接鋼板并預留螺栓孔。拱架安裝要求安放在穩(wěn)固基礎上，縱向連接筋為φ22熱軋帶肋鋼筋。臨時支護鋼架與初支鋼拱架采用鋼板和螺母進行連接。鋼架底部設置鎖腳鋼管，以確保鋼架穩(wěn)定。鎖腳鋼管為2根長度為4m的φ42 mm無縫鋼管，壁厚3.5 mm。鋼架連接完成后復噴混凝土至設計厚度（28 cm）。每1.5 m為一循環(huán)。

（2）待①部上臺階施工3 m后，開挖②部左導坑下臺階，初噴4 cm混凝土后，對邊墻小導管進行施工。邊墻小導管采用φ42 mm的鋼管，L=4 m，間距1.0×1.0 m（環(huán)×縱），小導管進行高壓灌注水泥漿加固。注漿泵壓力為0.5Mpa，注漿完成后，施工初期支護Ⅱ部φ8鋼筋網(wǎng)、鋼支撐拱架及臨時支護的鋼支撐，施工完成后進行鎖腳鋼管加固。初期支護、臨時支護混凝土復噴至28 cm、18 cm。各部步距如下圖所示。

3.2.2 右導坑施工

（1）左導坑②部施工2個循環(huán)后，對③部右導坑上臺階進行開挖，并按3.2.1中（1）的步驟和程序施工第Ⅲ部初期支護及臨時支護。

（2）④部右側導坑下臺階施工，施工屬于第Ⅳ部分的初期支護、臨時支護，步驟和工序與3.2.1中（2）相同。

3.2.3 中導坑施工

（1）待右導坑下臺階施工步距達9 m后，進行中導坑上臺階⑤部開挖。開挖完成后立即進行Ⅴ部初期支護的施工。初次進行4 cm噴射混凝土對開挖面圍巖進行封閉，封閉完成后進行鋼筋網(wǎng)以及I22b工字鋼拱架安裝，并與第Ⅰ、第Ⅲ部鋼拱架進行連接后，復噴C25混凝土至28 cm厚。

（2）中導坑上臺階施工完成2個循環(huán)后，進行⑥部開挖，開挖時按順序自上而下開挖。

（3）⑥部開挖完成后，開挖⑦部，同時進行Ⅶ部噴射混凝土施工，混凝土初噴厚度為4 cm，然后進行鋼筋網(wǎng)及I22b鋼拱架安裝，同時與Ⅱ、Ⅳ部初期支護的鋼拱架進行連接后，再次進行C25噴射混凝土施工至28 cm厚，使初期支護封閉成環(huán)。

3.2.4 拆除臨時支護

施工現(xiàn)場測量人員對已施工完成段落初期支護穩(wěn)定性進行監(jiān)控，經(jīng)觀測，地表沉降及初支變形數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無明顯變形和位移。待監(jiān)控報告經(jīng)監(jiān)理工程師同意后，進行臨時支護的拆除，拆除段落為6 m/次。拆除過程按以下順序進行：清除端頭處噴射混凝土→切割臨時支護鋼拱架端頭連接板→移除臨時支護鋼拱架→開挖仰拱→澆筑仰拱及填充。

4 結束語

2018年4月12日，山頭頂隧道左洞順利通過淺埋偏壓段。通過監(jiān)控量測報告匯總數(shù)據(jù)分析，總體變形量未超過設計允許值。實踐證明，采用雙側壁導坑法進行大跨度隧道淺埋偏壓段開挖施工，可以有效保證隧道施工安全，對以后大跨度隧道洞口淺埋段尤其是偏壓地帶施工，具有一定的借鑒作用。