高速公路隧道洞口淺埋段施工中的雙側壁導坑技術

張思凡

中交四航局第一工程有限公司

1 工程概況

元墩隧道左線起訖里程ZK176+460～ZK177+895，長1435m；右線起訖里程K176+465～K177+910，長1445m。隧道最大埋深位于K177+240處，達到188.9m，左線、右線的洞內縱坡分別為2.255%上坡、2.1%上坡。通過新奧法的應用組織洞身襯砌的建設工作以構成復合式襯砌；超期支護環節采用到管棚、超前小導管等技術。

2 雙側壁導坑法在隧道洞口淺埋段施工中的應用特點

作為一種業內較為主流的方法，雙側壁導坑法的施工理念先進[1]，在大跨度、地質條件較差（主要指的是Ⅴ級及以上圍巖施工地段）的隧道工程中具有可行性。在雙側壁導坑法的應用過程中根據開挖面的規格劃分為若干個洞室，待各洞室開挖工作落實到位后，兩側導坑自動閉合，形成具有獨立性以及足夠穩定性的結構，此時受力條件良好可以有效承受側向土壓力，能夠減小頂部圍巖的沉降量和位移量，有利于維持結構的穩定性，進而創設安全的隧道施工環境。

3 雙側壁導坑施工技術的應用分析

3.1 工藝原理

通過兩道中隔壁墻的設置，將隧道開挖面劃分為右、中、左三個導坑，再按順序依次施工。首先組織右、左兩處導坑的開挖工作，及時施作初期支護和臨時支護，隨后開挖中導坑，待初支仰拱封閉成環并且現場無異常狀況后，拆除右左導坑的臨時支護鋼結構，由此構成具有穩定性與完整性的斷面[2]。

3.2 關鍵施工方法

根據現場勘察資料可知，左洞出口段屬淺埋施工區域，該處的地質以破碎狀為主，缺乏完整性與穩定性，為保證開挖施工的安全性，采用超前大管棚的預支護手段。正式開挖階段，實施“機械（挖掘機）為主、人工為輔”的綜合型方案。依托于雙側壁導坑法的施工理念，結合掌子面的結構特點，將其劃分為7個部分，按順序開挖，具體分布情況如圖1所示。

圖1 掌子面施工部分的劃分示意圖

3.2.1 左導坑施工

（1）以設計圖紙為準，測量放樣，隨后機械開挖①部左導坑上臺階，由人工利用風鎬修邊。開挖后隨即初噴4cm的C25混凝土，經封閉處理后設置第Ⅰ部分初期支護的鋼筋網、工字鋼拱架及臨時支護。其中鋼筋網選用的是尺寸為20cm×20cm的Φ8鋼筋網；鋼拱架所用原材料為I22b工字鋼，將質量達標的桿件按縱向50cm的間距依次設置到位；臨時支護采用的是支撐鋼拱架結構，材料為I18工字鋼。為確保各結構可共同作用，在支護鋼架與初支鋼拱架間采取連接措施（使用到鋼板和螺母），并考慮到鋼架的穩定性要求，在鋼架底部布設2根長為4m、壁厚為3.5mm的Φ42mm無縫鋼管，作為鎖腳鋼管而使用。經過前述的各項連接工作后復噴混凝土直至厚度達到28cm為止，單個循環的施工進尺量取1.5m。

（2）隨①部施工進程的推進，待其達到3m后，組織②部左導坑下臺階的開挖作業，此階段初噴混凝土厚度按4cm的標準控制。邊墻施工階段使用到長為4m的Φ42mm鋼管，環、縱向間距均取1.0m，制備適量水泥漿，在高壓（以0.5MPa為宜）條件下注入，通過漿液的凝結作用，實現有效地加固。注漿工作落實到位后，設置初支Ⅱ部Φ8鋼筋網、鋼支撐拱架及鋼支撐（作為臨時支護結構而使用）類似的，依然設置鎖腳鋼管，以起到加固的效果，隨后復噴混凝土[3]。

3.2.2 右導坑施工

（1）待左導坑②部施工達到2個循環后，可以進入③部右導坑上臺階施工環節，有序開挖，對于支護結構的設置方法，與前述“3.2.1中的（1）”一致，此處不再贅述。

（2）進入④部右側導坑下臺階開挖環節，此階段的支護結構設置方法與前述“3.2.1中的（2）”一致，此處不再贅述。

3.2.3 中導坑施工

（1）右導坑下臺階施工達9m后，方可進入中導坑上臺階⑤部的開挖施工環節，按規定將開挖工作落實到位后，設置Ⅴ部初期支護。首先初噴4cm厚的混凝土，通過該混合料實現對開挖圍巖的全方位封閉，再安裝鋼筋網、I22b工字鋼拱架，將該部分與第Ⅰ、第Ⅲ部鋼拱架穩定連接于一體后復噴28cm厚的C25混凝土。

（2）經中導坑上臺階的持續施工，待實際進度達到2個循環后可以進入⑥部開挖環節，此部分采取的是自上而下的順序。

（3）若⑥部開挖工作結束且無質量問題，方可開挖⑦部，支護工作中首先初噴4cm厚的Ⅶ部混凝土，安裝鋼筋網和I22b鋼拱架，在此基礎上針對Ⅱ、Ⅳ部兩個區域的鋼拱架采取連接措施構成完整的結構體系，復噴28cm厚的C25混凝土，從而達到初期支護封閉成環的效果。

3.2.4 臨時支護的拆除

拆除是一項精細化較高的工作，需秉承著全面、仔細的作業原則，按特定的流程將臨時支護的相關結構拆除，主要有：清理端頭混凝土→切割連接板→移除鋼拱架→開挖仰拱→澆筑混凝土。

4 雙側壁導坑施工的質量控制措施

4.1 精準把控初期支護的工藝要點

待洞身開挖結束后應當隨即初噴混凝土，以形成4cm厚的結構層，起到封閉的作用；取Φ25正反循環中空注漿錨桿，利用該裝置注漿，在布設錨桿時要求其環向、縱向的距離均為1m，同時調整好錨墊板的位置，使其能夠與巖面保持緊密貼合的關系；安裝雙層鋼筋網，此材料根據施工要求提前制作成型，通過質量檢驗后方可將其安裝到位；混凝土初噴后使用鋼拱架結構安裝鋼架，縱向間距按0.5m控制；經前述工作后，若錨桿、鋼架、鋼筋網均安裝到位，方可復噴混凝土，此部分的結構層厚度按5～6cm控制。

（1）隧道支護緊跟開挖，加強監控量測，遇局部地質條件欠佳的區域時采取加強支護措施，及時封閉。

（2）噴射混凝土施工階段合理選擇原材料，骨料為關鍵材料，要求其具有潛在堿活性。

（3）依托于濕噴工藝完成混凝土的噴射作業，根據配合比，利用自動計量裝置精準稱量材料，使各類材料的用量均具有合理性；定期檢定儀器，使其具有較高的運行精度。

（4）混凝土噴射施工前對開挖斷面做詳細的檢查，明確其尺寸特點，清理附著在該處的各類松動巖塊以及聚集在拱腳等部位的雜物，以免影響混凝土與受噴巖面的黏結穩定性。根據設計要求設置控制層厚度標志，作為施工的參照基準。

（5）基面存在滴水、出水的情況時，利用鑿槽、埋管等方法予以處理，高效疏干。

（6）混凝土噴射施工遵循分層的原則，單次噴射的最大厚度根據作業部位做針對性的控制，拱部不超過10cm，邊墻不超過15cm。合理協調現場作業關系，混凝土終凝到下一循環爆破作業間隔需達到3h或適當延長。

（7）根據現場地質條件、錨固特點等選擇合適類型的錨桿，較適宜的是商品錨桿，且需適配墊板，布設時確保墊板能夠與基面保持緊密貼合的關系。

（8）初噴混凝土結束后及時架設鋼架，在安裝前檢查鋼架，若有局部變形則適當調整，若有雜物則及時清理干凈。

（9）初期支護通常采取的是“鋼筋網+鋼架噴射混凝土”相綜合的方案，在鋪設鋼筋網和鋼架時不可避免地與巖面產生空隙，該部分可采用噴射混凝土的方法予以回填處理，使空隙得到有效地填充，具有密實性。

4.2 加大監控量測力度

隧道施工環境復雜，全面的監測能夠采集反映實際施工情況的數據，進而給施工效果的判斷提供依據。對此，在隧道的中線兩側按2m～5m的間隔依次設置測點，用于監測地表沉降，在此方式下，要求各斷面的測點數量達到7～11個。按規定的頻率觀測，全面且及時地采集數據，經匯總后提取有價值的內容繪制時態的曲線展開回歸分析，利用數據指導后續的施工，達到動態施工、靈活施工的效果。

4.3 采取全面的防排水措施

滲漏水問題在隧道工程中較為常見，同時易嚴重威脅隧道的質量乃至安全性。對此，做好防水和排水兩項工作的重要性不言而喻。

（1）防水方面以復合式襯砌為主要的防水結構。對初期支護結構噴射施工后利用混凝土有效封閉巖面的各類裂隙構成完整的巖體；在二襯施工階段采用的是防水性能較為良好的防滲型混凝土，以提高防水能力；根據初期支護和二次襯砌的結構特點，在兩者間設置防水層增強防水效果。

（2）排水方面采用單壁的波紋管。將該材料環向布置在初支和二襯間；在隧道的兩側墻底處雙壁打孔，于該處安裝合適尺寸的波紋管，使其可以縱向分布至整個隧道達到貫通的狀態，并與環向排水管連接形成完整的排水網絡，通過橫向排水管的應用將水高效引排至兩側的排水管，集中后向洞外排放，避免隧道施工現場積水問題；采用路緣通縫類型排水溝處理路面水以便將其向洞外排出。

4.4 合理設置襯砌

在隧道洞口段布設加強襯砌，拱墻和仰拱兩處均布設雙層鋼筋；拱部對防水性能提出較高的要求，使用到C25防水混凝土，形成防水性能較為良好的襯砌結構；仰拱結構的施工則采用的是C25普通型混凝土襯砌；在施工現場適配全液壓模板臺車和泵送裝置，高效完成混凝土的澆筑作業，隨混凝土的逐步成型構成完整、穩定的結構。

5 結束語

通過對監控量測數據的分析可知，總體變形量在許可范圍內得到有效地控制；縱觀施工全程，安全狀況良好，各項工作緊密銜接，施工進程有條不紊地推進。由此表明在大跨度隧道淺埋偏壓段的施工中，雙側壁導坑法具有較好的應用效果，其在筑安全、保質量、提效益等方面均起到重要的作用，具有借鑒意義。