双侧壁导坑工法在浅埋、偏压及软弱围岩隧道中的应用

郭锐阳

中国中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450003

1 工程概况

夏茂隧道进口DK322+345～DK322+548段为浅埋偏压段最大埋深仅约30m，隧道开挖净宽14.92m，地表为坡残积粉质粘土，下伏为强风化黑云母变粒岩，岩石风化呈土状，为V级围岩，岩层向洞外倾斜，对洞口稳定性不利，洞顶、洞身不稳定，工程地质条件差。该工程采取早进晚出的进洞方案，施工时采用双侧壁导坑法，以“早预报、预加固、短进尺、弱爆破强支护、勤量测、快封闭、紧衬砌”为原则，步步为营，稳步前进。隧道横断面布置示意图如图1所示。

2 施工方法

2.1 长管棚导向墙

夏茂隧道洞口采用了“早进晚出”的原理进洞，尽量减少边、仰坡的开挖，在明暗洞交界处掏槽施工，仅将导向墙的位置掏挖出。待长管棚施做完后，再将导向墙下方的岩土挖去，采用双侧壁导坑法开挖进洞。导向墙宽100cm，内部采用两榀I18工字钢作为骨架，同时做为模板支撑；用C20混凝土将I18工字钢一起浇注在混凝土中，浇注导向墙混凝土前，在I18工字钢上预埋Ф140mm钢管作为超前长管棚施工的定位、定向导向管。

2.2 超前支护

本隧道洞口采用Ф108mm热扎无缝钢管长管棚注水泥单浆液进行超前支护，管棚长30m，每节长4～6m，以丝扣连接而成。管棚环向间距40cm，钢花管和实钢管交替布置，钢管内设置钢筋笼，以增强管棚强度；管棚注浆终压为2Mpa。

洞身地段采用Ф42超前小导管预注水泥单液浆进行超前支护，超前小导管与钢架配合使用。导管长450cm，前端做成尖锥状，纵向两排的水平投影搭接长度不小于100cm，环向间距40cm，外插角5º～10º，注浆压力为1.0Mpa。

2.3 双侧壁导坑开挖

待超前支护注浆强度达85%后，采用双侧壁导坑工法开挖。开挖外轮廓时，采用风镐配合人工开挖，局部遇到坚石时，采用弱爆破将坚石震裂后用风镐开挖，小型挖机清碴，自卸汽车运碴至弃碴场。开挖进尺控制在0.6～0.8m之间。开挖完成后及时初喷混凝土封闭掌子面及周边围岩，然后架立永久钢架及临时钢架，安装网片，施工锁脚钢管，复喷至设计厚度，然后进行下道循环施工。

2.4 围岩量测

监控量测是隧道施工的重要环节，对围岩的监控量测目的：1）掌握围岩动态，对围岩稳定性作出评价；2）确定支护形式、支护参数和支护时间；3）了解支护结构、受力状态和应力分布；4）评价支护结构的合理性和安全性。在施工中，通过对围岩周边收敛量测、拱顶下沉量测数据的分析，发现局部地段变形较快并出现细小裂缝，采取了加强支护措施，并及时施作仰拱，尽早进行衬砌，有效地避免了安全、质量事故的发生。

2.5 初期支护

2.5.1 钢架

永久支护：钢架由I20a工字钢、连接钢板焊接成型，单元间由螺栓连接，钢架现场预制，接头处焊缝要严格按照钢结构的有关要求进行，焊缝高度不小于6mm。钢架纵向间距为0.6m（中对中）。临时支护：中隔壁临时钢架及横撑由I18轻型钢、连接钢板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头处焊接严格按照型钢结构的有关要求进行，焊缝高度不小于6mm。钢架纵向间距为0.6m（中至中），与永久性钢架断面位置保持一致。

2.5.2 连接筋

相邻钢架间采用φ22钢筋连接，环向间距1.0m，斜向内侧布置，并焊接于钢架内翼缘处。

2.5.3 喷混凝土

永久支护：初期支护拱墙采用C25网喷混凝土，仰拱采用C25素喷混凝土，厚28cm。拱墙网喷混凝土中掺合成纤维，掺量为0.9kg/m3。钢筋网采用环纵向为φ8钢筋，钢筋网格间距为20cm×20cm，网片加工成60cm×200cm尺寸。临时支护：侧壁采用C25素喷射混凝土，厚25cm。

2.5.4 系统锚杆

永久支护：拱部采用排气装置的注浆锚杆（φ25中空注浆锚杆），锚杆数量13根，锚杆长度4.0m；边墙采用φ22砂浆锚杆，锚杆数量11根，锚杆长度L=4.0m。锚杆间距（环1.2m×纵1.0m）梅花形布置。临时支护：临时侧壁采用φ22砂浆锚杆，锚杆长度2.5m，环纵间距1.2m×0.6m。每间隔3.0m采用φ25中空注浆锚杆作为超前支护，中空注浆锚杆长度为4.5m。

2.5.5 锁脚钢管

永久支护：钢架在拱脚和墙中设置锁脚钢管定位，每处4根，采用φ50mm锁脚钢管，L=4.5m，壁厚3.5mm。临时支护：侧壁钢架在拱脚处设置锁脚钢管定位，每处4根，采用φ50mm锁脚钢管，L=4.0m，壁厚3.5mm。

2.6 防排水

隧道防水措施主要通过防水卷材及模筑衬砌自防水的双重作用避免地下水从混凝土表面渗入，其抗渗等级为P8。拱墙环向施工缝采用外贴式止水带和中埋式遇水膨胀橡胶止水带，仰拱仅设置中埋式止水带；纵向施工缝处设置遇水膨胀止水胶；变形缝处设置缓膨型遇水膨胀橡胶止水带。拱墙变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。

防水板背后环向设置Φ50打孔波纹管，结合施工缝设置，纵向间距一般5～10m，地下水较大时，在地下水较大处增设1～2道；在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向盲沟之间设置纵向Φ110打孔波纹管，每10m一段，每段纵向盲沟中间设Φ50PVC管泄水孔一处，接头处均通过三通或弯头连接；环向盲沟与纵向盲沟两端均直接与隧道侧沟连通，便于排水管路的维护。

排水采用侧沟和中心管沟的形式，侧沟主要汇集地下水，并将地下水引入中心管沟，同时起到沉淀和兼顾部分排水的作用，中心管沟主要用于排水。洞门顶部设置截水沟，截水沟中线距边仰坡开挖线边缘不小于5m。

2.7 衬砌

该段隧道处于浅埋偏压段，设计上采用偏压加强复合式衬砌，拱墙及仰拱均设置双层钢筋，混凝土为C35泵送混凝土，采用行走式全液压衬砌台车衬砌。

3 结论

在浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工中，由于施工技术运用或处理不当，经常会造成较大面积的坍方，采用合适的施工技术是保证工程施工安全、成功的关键。

[1]TZ204-2008铁路隧道工程施工技术指南.

[2]新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定.