双侧壁导坑法在浅埋暗挖隧道中的应用

2015-03-22王安祥

黑龙江交通科技 2015年7期

王安祥

(贵阳市水利交通发展投资(集团)有限公司)

1 双侧壁导坑法的施工原理及适用范围

1.1 双侧壁导坑法施工工艺原理

浅埋暗挖隧道施工中所应用的双侧壁导坑法即为一种边开挖边浇注、化整为零的施工技术。双侧壁导坑法将隧道划分成了很多个小断面，每个断面进行独立的掘进施工，最后连接成一个整体。由于在开挖过程中，土层具有短时自稳能力，因此可以使用中隔壁或是中隔板承力，通过网格状支护，使得围岩或是土层的表面组成一个密贴型的薄壁支护结构。

1.2 双侧壁导坑法适用范围

双侧壁导坑法主要适用于以下几种情况:(1)各种尺寸以及断面形式的隧道洞室;(2)大跨度双线浅埋偏压Ⅴ级围岩地层，断面处于40～120 m2;(3)水资源丰富的地层;(4)浅埋地下车库、过街人行道以及城市道路隧道。总而言之，双侧壁导坑法在浅埋暗挖隧道中的应用具有重要作用。

2 双侧壁导坑法施工方法

因为在浅埋暗挖隧道施工过程中十分容易出现塌方问题，因此，必须做好其支护工作。隧道断面的开挖主要分为两侧导洞、中间核心土。下文及对其开挖与支护工作做了具体的探讨。

2.1 两侧导坑上部开挖、支护

2.1.1 上部开挖

在进行两侧导坑上部开挖的过程中，必须采用超前大管棚或是超前小导管，对于底层进行预注浆加固。施工人员应做到不欠挖、不超挖，确保开挖轮廓线圆顺，一侧开挖落后于另一侧3～5 m。

2.1.2 上部断面初期养护

(1)初喷。在进行两侧导坑上部开挖的过程中，必须及时进行初喷(厚度35 cm)，从而尽可能快速地封闭拱顶暴露面。(2)格栅钢架。格栅钢架的制作必须严格按照相关的设计规范进行，在安装过程中注意做好浮土的清理工作，夯实拱脚、布设垫板。(3)挂网。在格栅钢架背后，应密贴围岩进行挂网施工，注意网片的规格应为1.5 m×0.7 m，网格呈15 cm×15 cm。(4)复喷混凝土。在进行混凝土复喷时，应在其中加入一定量的速凝剂和1.2 kg/m 聚酯纤维，注意控制好表面平整度(小于等于100 mm)。

2.1.3 超前小导管作业

超前小导管施工中，应通过风钻将小导管直接顶入，超前小导管的长度是3.5 m，每环40 根，环间距0.4 m 纵向每2.4 m 一环。在进行高压注浆前，应做好清孔工作，并将注浆压力控制在0.3～0.5 MPa 范围内。

2.2 两侧导坑中部开挖、支护

在进行隧道两侧导坑中部开挖的过程中，应注意好以下几点:(1)每循环进尺控制在0.8 m;(2)中部开挖应落后上部3～5 m;(3)开挖与临时支护工作同时进行，从而做到及时同上部钢架连接;(4)其他的措施与两侧导坑上部一致。

2.3 两侧遂底开挖、支护

(1)在进行两侧遂底开挖、支护时，应落后中部3～5 m，开挖与临时支护工作同时进行及时封闭成环。(2)隧底开挖每循环进尺控制在0.8 m，初喷混凝土的厚度控制在4 cm，做好钢架安装、复喷等工作。

2.4 中间上部开挖、支护

两侧洞初支工作完成以后，应进中间土体的开挖施工，具体流程如下所示:超前小导管预注浆加固→开挖土石方→初喷混凝土(厚度控制在4～5 cm)→安装钢格栅、焊纵向联接筋→挂网施工→复喷混凝土→进入下一循环。

2.5 中间下部开挖、支护

(1)做好中隔板、中隔壁支撑的检查工作;(2)对开挖支护变形情况进行分析;(3)上述工作均完成后，进行中间下部土体的开挖施工，要求其应落后上部30～50 m，其具体流程如下缩回:土体开挖→钢架安装→喷射混凝土，封闭底部仰拱→进入下一循环。

3 工程实例

3.1 工程概况

贵阳市南垭路(1.5 环北段)道路工程二标段2 号隧道设计行车速度60 km/h，为双向8 车道城市主干道隧道(双洞分离)。左线暗挖隧道起讫里程LK2 +120～LK2 +620，长500 m，右线隧道起讫里程RK2 + 180－ RK2 + 560，长380 m。隧道内轮廓采用三心圆，拱部半径为10.5 m，边墙半径为6.25 m，仰拱半径为20 m，隅角半径为1.5 m。隧道建筑限界净宽为18.75 m=0.75(检修道)+0.5(左侧路缘宽)+3 ×3.5(车行道)+3.75(车行道)+0.75(右侧路缘宽)+2.5(人行道)。隧道建筑限界净高:5.0 m。

3.2 施工方案

本隧道隧道开挖跨度非常大，因此施工中坚持采用信息化、按照新奥法原理进行。施工应遵循“弱爆破、短开挖、强支护、早闭合、勤量测、衬砌紧跟”的原则，结合反馈信息及时优化调整设计参数，防止岩体坍塌。

爆破作业时采用光面爆破或预裂爆破等控制爆破技术，应尽量控制药量，避免放大炮，减小对围岩的扰动，严格控制超挖，杜绝欠挖，以最大限度地保护周边岩体的完整性，提高初期支护的承载能力。

Ⅴ级和Ⅳ级围岩施工采用双侧壁导坑法开挖，两侧导坑分上下台阶开挖，台阶长度控制在10 m，上台阶开挖后应打设锁脚小导管，中壁岩柱台阶长度控制在5 m，保证初期支护及时落底封闭，以确保初期支护的承载能力，二次衬砌紧跟开挖面，在初期支护落底后应及时施作二次衬砌仰拱和仰拱回填层，然后施作二次衬砌。

3.2.1 施工步骤

施工准备→洞口掌子面预加固→开挖平台就位→断面测量、放样→施做超前支护→按分步顺序开挖→喷8 cm 封闭掌子面，并初喷4 cm 混凝土封闭岩面(C25混凝土)→出碴→找顶→架立钢架、挂网、打设锚杆→分层喷射混凝土直至设计厚度(C25喷射混凝土)→开挖平台就位→施工下一循环。

3.2.2 施工工艺

隧道以新奥法为施工原理，洞身开挖采用“双侧壁导坑法”，初期支护全环采用型钢钢架，锚喷挂网支护，临时钢架采用I18b 工字钢。

3.2.3 洞身开挖“双侧壁导坑法”即沿隧道两侧对称设置两处导坑，先开挖隧道两侧导坑，每处导坑分上下台阶进行开挖，同时对导坑靠中线部位用I18b 工字钢支护，同洞身主钢架螺栓连接牢固。侧壁导坑、中槽部位采用短台阶法开挖，各部开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环;两侧壁导坑超前中槽部位10 m，可独立同步开挖和支护，中槽部位采用台阶开挖，并保持平行作业;临时支护拆除完成后，应及时施作仰拱及二次衬砌。施工时主要以机械开挖人工辅助为主，孤石及局部硬岩段采用“弱爆破、放小炮”，主要以松动岩石为主，施做时严格控制药量。开挖平台一律使用自制整体移动式操作平台。爆破孔采用风动YT－28 风动凿岩机，一字形合金钻头，孔径φ40 mm，爆破采用二号岩石乳化炸药，起爆方式均采用非电毫秒雷管分段起爆。出碴用侧翻式装载机或小型扒碴机装车，15 t 自卸汽车运至弃碴场，凿顶及危石排除用反铲挖掘机施作。