隧道施工中雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及優(yōu)化研究

粟瓊林

（廣西工程技術(shù)研究院有限公司，廣西南寧 530012）

近年來(lái)，我國(guó)公路隧道工程建設(shè)規(guī)模正在不斷擴(kuò)張，已經(jīng)覆蓋到我國(guó)各個(gè)地區(qū)，在隧道工程建設(shè)施工過(guò)程中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)相對(duì)比較明顯。在開(kāi)挖導(dǎo)坑工作過(guò)程中需要盡可能避免對(duì)周?chē)膸r石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)坑斷面結(jié)構(gòu)形狀類(lèi)似于橢圓形、周邊輪廓圓順，同時(shí)需要避免出現(xiàn)應(yīng)力過(guò)于集中現(xiàn)象。在初期支護(hù)工作過(guò)程中，通過(guò)使用格柵鋼架或者型鋼鋼架結(jié)構(gòu)，通過(guò)掛鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土柔性支護(hù)體系，保證斷面可以及早閉合，合理運(yùn)用隧道周?chē)鷩鷰r結(jié)構(gòu)的自承載能力，控制圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生進(jìn)一步變形。通過(guò)建立起一整套完整的圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)和監(jiān)控測(cè)量體系，有效保證隧道工程建設(shè)施工質(zhì)量和安全性，隨時(shí)掌握隧道工程施工中的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題，對(duì)整個(gè)工程施工流程進(jìn)行合理安排，確保隧道工程施工的安全性和穩(wěn)定性。

1 隧道施工雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

在隧道工程建設(shè)施工過(guò)程中，由于各部分開(kāi)挖工作規(guī)模相對(duì)較小，在實(shí)際開(kāi)挖作業(yè)工作中，隧道工程的結(jié)構(gòu)安全性相對(duì)較高，同時(shí)隧道結(jié)構(gòu)的兩邊承載較大的側(cè)向壓力，進(jìn)而使整個(gè)隧道結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)收縮變形問(wèn)題。通過(guò)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的有效應(yīng)用，可以對(duì)隧道工程施工中鋼架的安裝精度進(jìn)行有效控制，同時(shí)還可以有效提高基礎(chǔ)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在IV、V 等級(jí)的圍巖淺埋、地表建筑物沉降控制比較嚴(yán)格的區(qū)域應(yīng)用非常普遍。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)分析，可以得出通過(guò)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用，所形成的地表沉陷量相比于短臺(tái)階法僅為50%，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用盡管會(huì)存在多個(gè)斷面，對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)的走動(dòng)性相對(duì)較大，初次支護(hù)施工全斷面閉合時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但是其中每一個(gè)分塊都是在開(kāi)挖工作完成之后立即進(jìn)行閉合，因此在工程施工過(guò)程中變形問(wèn)題基本上可以得到有效控制，整個(gè)工程施工安全性更高。在本次隧道工程施工過(guò)程中，隧道的進(jìn)洞段埋深相對(duì)較淺，因此在工程施工中選用的是雙側(cè)壁導(dǎo)坑的方法進(jìn)行進(jìn)洞[1]。

2 隧道施工中雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝分析與優(yōu)化

2.1 V 圍巖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝流程

在本文研究工作過(guò)程中挖掘施工方法，只適用于S~V 級(jí)別的巖體條件中，圍巖結(jié)構(gòu)屬于全風(fēng)化粉質(zhì)砂結(jié)構(gòu)，隧道工程的拱頂區(qū)域經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生巖石塊風(fēng)化問(wèn)題，很容易產(chǎn)生破損裂隙發(fā)育較快以及局部范圍產(chǎn)生自然堆積等問(wèn)題，容易形成地下水河道圍巖結(jié)構(gòu)，自身的穩(wěn)定性相對(duì)較差，容易產(chǎn)生掉塊以及坍塌等問(wèn)題。同時(shí)隧道工程的埋深相對(duì)較淺，在具體施工過(guò)程中需要先進(jìn)行導(dǎo)動(dòng)超前小導(dǎo)管施工，然后需要進(jìn)行隧道洞口上臺(tái)階開(kāi)挖施工，臺(tái)階初期支護(hù)施工導(dǎo)洞下臺(tái)階開(kāi)挖施工導(dǎo)洞，下臺(tái)階初期支護(hù)施工超前小導(dǎo)管鉆孔插打注漿施工，后行導(dǎo)洞下臺(tái)階開(kāi)挖施工，中行導(dǎo)洞上臺(tái)階開(kāi)挖施工以及拆除臨時(shí)側(cè)壁鋼拱架施工。

2.2 詳細(xì)施工工藝和優(yōu)化

V 級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)通常是通過(guò)全風(fēng)化巖石條件所構(gòu)成，主要是以碎石狀強(qiáng)風(fēng)化巖石條件為主體，裂隙結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生發(fā)育狀態(tài)，巖體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的破損問(wèn)題，為了有效保證工程建設(shè)施工的順利開(kāi)展，上階梯底層部分增加規(guī)格為I18 工字鋼結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)支撐部分，和初期的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式保持相同，同時(shí)每間隔兩個(gè)橫架之間需要增加一個(gè)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，需要和高型拱架之間形成橫向焊接，不必使用鋼板來(lái)進(jìn)行銜接。兩面通過(guò)使用土方材料來(lái)進(jìn)行填充，臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)頂部回填施工厚度需要保證在50cm左右。導(dǎo)洞上階梯施工過(guò)程中必須要有效做好測(cè)量放樣工作，要保證超前小導(dǎo)管安裝施工、打孔、安裝、注漿等，每一個(gè)工作環(huán)節(jié)符合工程施工要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)通過(guò)使用φ18 鋼拱架連接筋以及鎖腳錨桿等支撐結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行支護(hù)處理，通過(guò)噴射C25 型號(hào)混凝土來(lái)進(jìn)行加固[2]。

超前小導(dǎo)管支護(hù)結(jié)構(gòu)規(guī)格設(shè)定為50cm×50cm 熱扎鋼管，總長(zhǎng)度為4.5m。S~V 每環(huán)長(zhǎng)度為4.5m，管口區(qū)域0.5m 區(qū)間范圍內(nèi)，鋼管不能出現(xiàn)開(kāi)孔，同時(shí)其他區(qū)域需要根據(jù)15cm 的距離交叉配置對(duì)應(yīng)注漿孔，將注漿孔的孔徑大小控制在10mm 左右。側(cè)壁導(dǎo)坑和中部凸體結(jié)構(gòu)上下臺(tái)階開(kāi)挖工作之前，需要有效做好掌子面勘察工作，需要根據(jù)設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)小導(dǎo)管的輪廓進(jìn)行配置，側(cè)壁導(dǎo)坑上下機(jī)體外圍總共設(shè)計(jì)出11 個(gè)小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部小導(dǎo)管數(shù)量總共8 個(gè)，中部結(jié)構(gòu)上臺(tái)階部分共有27 個(gè)環(huán)，相間的間距大小控制在0.4m 左右。根據(jù)外插角12°作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置小導(dǎo)管，使用1:1 水泥砂漿來(lái)進(jìn)行注漿施工。在注漿工作中需要保證注漿壓力范圍控制在0.5MPa~1.0MPa 之間，需要保證逐步提高注漿工作壓力，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)壓強(qiáng)大小達(dá)到1MPa 的條件下，需要保證注漿施工時(shí)間超過(guò)10min，同時(shí)注漿施工總量需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)量來(lái)進(jìn)行針對(duì)性管理。當(dāng)?shù)叵滤偭肯鄬?duì)較大的情況下，則需要保證注漿壓力維持不變，為了有效保證超前小導(dǎo)管的施工順序的合理性，在鋼架表面通過(guò)打孔施工保證鋼管穿過(guò)鋼架結(jié)構(gòu)鋼管的尾部和鋼棚架之間通過(guò)電焊進(jìn)行連接。

2.3 導(dǎo)洞上臺(tái)階開(kāi)挖施工與優(yōu)化

挖掘機(jī)設(shè)備或者鑿巖機(jī)挖掘工作順序需要保證由上而下，從輪廓線向隧道的軸線方向進(jìn)行挖掘。在挖掘輪廓線過(guò)程中要求速度保持適中，同時(shí)挖掘工作長(zhǎng)度需要控制在1~3m 之間，根據(jù)工程實(shí)際使用情況，需要對(duì)施工場(chǎng)地區(qū)域的施工條件狀況進(jìn)行分析，有效防止隨意挖掘施工產(chǎn)生安全事故。輪廓線主要是以人工縫修邊的方法作為主要的施工形式，可以進(jìn)一步加大人工挖掘管理工作力度，在爆破工作過(guò)程中需要嚴(yán)格控制炮眼的深度及其爆破位置的數(shù)量。

鉆孔施工由于鉆孔施工技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高，鉆孔需要根據(jù)爆破專(zhuān)項(xiàng)施工方案圖紙中的中線位置進(jìn)行確認(rèn)，要保證軸線輪廓線以及所對(duì)應(yīng)的測(cè)量布孔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆孔工作，需要有效保證鉆孔工作質(zhì)量和效果。附近區(qū)域的孔洞在輪廓線上方進(jìn)行開(kāi)孔處理，同時(shí)順著輪廓線的整個(gè)區(qū)域需要保證鉆孔的位置誤差小于5cm，炮孔的位置誤差需要小于10cm。在裝藥爆破工作當(dāng)中，相關(guān)工作人員需要根據(jù)施工區(qū)域平臺(tái)鉆爆規(guī)劃數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行裝填，同時(shí)周邊光面爆破采用φ25mm 乳化藥卷竹片綁扎間隔裝藥，孔口使用沙袋進(jìn)行嚴(yán)格填堵，裝藥工作完成之后需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)工作人員展開(kāi)分片檢測(cè)，所對(duì)應(yīng)的爆破網(wǎng)絡(luò)撤退工作面裝置以及施工材料等直接堆放在安全工作區(qū)域，附近光面需要保證同步爆破。在作業(yè)支洞開(kāi)挖工作之前，需要根據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)的具體情況展開(kāi)爆破規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，有效保證光面爆破工作的安全性和穩(wěn)定性[3]。

2.4 鋼拱架施工與優(yōu)化

V 級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)淺埋，區(qū)域和生產(chǎn)區(qū)域使用型號(hào)為122B 工字鋼支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)拱架結(jié)構(gòu)，在隧道外的加工場(chǎng)地中，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)工作要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工和焊接，在隧道內(nèi)部空間直接進(jìn)行裝配。裝配工作在觸碰混凝土之后加以開(kāi)展，使用定位鋼筋對(duì)其進(jìn)行焊接，拱架之間的配置需要具有縱向連接鋼筋鋼，拱架之間使用噴漿來(lái)進(jìn)行填充。拱架拱腳要求放置在穩(wěn)定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面上，在架設(shè)工作過(guò)程中需要保證和隧道的軸線位置相垂直，當(dāng)拱架和圍巖結(jié)構(gòu)縫隙較大的情況下，可以使用噴漿施工技術(shù)方法進(jìn)行填補(bǔ)。

2.5 拆除臨時(shí)側(cè)壁鋼管架

通過(guò)使用挖掘機(jī)設(shè)備改進(jìn)炮頭，有效去除臨時(shí)支護(hù)施工過(guò)程中，在隧道側(cè)壁噴射的混凝土水泥砂漿清除工作完成之后，需要對(duì)臨時(shí)支護(hù)的鋼拱架結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除，將拆卸完成之后的鋼拱架材料直接運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢眠M(jìn)行堆放。鋼拱架的拆除工作需要根據(jù)特定的順序來(lái)加以開(kāi)展，從大樁號(hào)朝著小樁號(hào)進(jìn)行拆除，有效保證鋼拱架材料拆除的效率和安全性。由于整個(gè)拆除工作主要是借助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作，在早期噴射混凝土過(guò)程中會(huì)很大限度影響到初期支護(hù)結(jié)構(gòu)以及圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在拆除臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)過(guò)程中，必須要展開(kāi)實(shí)時(shí)性安全監(jiān)測(cè)和控制測(cè)量工作，鋼拱架在拆除之前需要進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)工作，同時(shí)還需要實(shí)時(shí)反饋鋼拱架頂部下沉情況，以及隧道水平情況的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，提高隧道工程結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在隧道工程施工過(guò)程中，通過(guò)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯，可以進(jìn)一步提高隧道工程施工的安全性和穩(wěn)定性。相關(guān)工程施工單位需要對(duì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法應(yīng)用過(guò)程中存在的缺陷和不足問(wèn)題展開(kāi)進(jìn)一步完善，全面提高隧道工程施工質(zhì)量，對(duì)傳統(tǒng)施工過(guò)程中存在的各種問(wèn)題進(jìn)行全面改進(jìn)，保證隧道工程的施工效益，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速向前發(fā)展。