双侧壁导坑法施工

付贵生

摘 要：本文主要结合苞谷垄隧道施工对双侧壁导坑法的施工工艺进行介绍。

关键词：偏压；浅埋；超前支护；开挖顺序

1 工程简介

1.1 地理位置及周边环境

苞谷垄隧道是为穿越苞谷垄山丘及高压输电线而设，位于湖南省湘潭县九华乡，隧道进口位于丘前缓坡上，隧道进口里程DK24+480；隧道出口位于丘前缓坡，出口里程DK24+900，隧道全长420m，为双线単洞隧道。设计轨顶面标高为+62.9312m，开挖顶面高程为+72.8112m，底面高程为+60.2312，本隧道最大埋深为17.2m，最小埋深为2.38m。DK24+770～DK24+782之间为民房及湘望公路，地面标高为81.65m，距离隧道顶最大埋深仅为8.8m。

1.2 工程特点

⑴净空面积大

采用高速铁路建筑限高，轨面以上净空横断面面积100㎡，隧道内线间距5m（曲线地段及锚段衬砌不考虑加宽）。

⑵埋深浅

隧道最最小埋深2.38m，在隧道施工中容易出现失稳、坍方等，对围岩支护要求高，影响隧道施工进度。

⑶地质复杂

本隧道地形、地质条件复杂，隧道洞身岩石破碎、富含地下水、黏土及泥质粉砂岩具有膨胀性和节理裂隙较发育等诸多不利地质，粉质粘土及泥质粉砂岩具氯盐侵蚀，环境作业等级为L1。

1.3 工程数量

本隧道主要工程可分为明洞、暗洞及出口三个部分，详见表1。

表1 主要工程数量

名称 单位 数量 起止里程 备注

进口洞门 m 19 DK24+480～DK24+499 帽檐式

进口明洞 m 6 DK24+499～DK24+505 对称式路堑式明洞

暗洞 m 295 DK24+505～DK24+800 Ⅴ围岩

出口明洞 m 81 DK24+800～DK24+881 对称式路堑式明洞

出口洞门 m 19 DK24+881～DK24+900 帽檐式

2 工法选择

隧道施工工法的选择主要从安全、质量、进度三方面进行考虑。

2.1 安全性考虑

安全方面主要考虑开挖过程中的稳定性，双侧壁导坑法的工法设计原理是将一个大断面分为三个小断面，配合超前支护锚杆及压浆对破碎围岩进行稳定，对引起偏压的顺层薄弱岩层进行固定，且三个区域由曲面分隔，减小了应力集中。与等级类似围岩常采用的CD、CRD法等相比都更为安全可靠。适合本隧道复杂的地质环境。

2.2 施工质量保证

质量问题在本隧道施工中，主要体现在隧道断面线型控制及下穿公路段公路地表沉陷的控制。由于其工法特点，每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。质量上满足要求。

2.3 工期保证

施工过程中，双侧壁导坑法较其他开挖工法在临时支撑的数量上与开挖断面的分隔上都更为复杂，进度上会有影响，但本隧道暗洞仅有259m，采用双侧壁导坑法工期风险在可控范围内。按双侧壁导坑法对隧道施工循环工期做出排布，工期排布详见

表2 隧道作业循环计划时间表

洞身开挖作业 衬砌 循环时间

项目 工序时间（h） 项目 工序时间（h）

地质预报 1 台车就位 1.5

测量放线 1 打脱模剂 1.5

超前支护 4 封挡头板 2

钻爆及出碴 5 浇砼 10

通风排烟、排险 1.5 养护 36

初期支护 3.5 脱模清理 3

循环时间总计 16 合计 54

⑴围岩开挖支护进度指标：

600小时/月（2班倒） ×0.8m/循环=30m/月

16小时/循环

⑵衬砌作业进度指标：

600小时/月（2班倒） ×12m/循环=160m/月，按100m/月考虑。

54小时/循环

衬砌进度受开挖进度控制，衬砌与开挖要保持合理的间距。

综上，本隧道采用双侧壁导坑法进行开挖在安全、质量及进度上均有可行性。

3 工艺介绍

3.1 开挖作业流程

超前支护（超前小导管注浆支护）→开挖（每次开挖为0.6至1.2m，即1至2榀型钢支架的距离）→湿喷混凝土封闭掌子面→安装型钢支撑（包括永久支撑与临时支撑）→插打锁脚锚管，并与已安装型钢焊接牢固（连接采用“L”型钢筋）→安装钢筋网片→湿喷混凝土→按规范验收喷射混凝土面→完成初支→防水施工→二衬施工。

3.2 施工工艺

⑴超前支护

超前支护措施主要有：超前大管棚、超前小导管、超前锚杆等，在双侧壁导坑法中使用最多的是超前小导管，现以超前小导管为例进行工艺说明。

图2 超前小导管施工示意图

小导管采用Φ42热轧无缝钢管加工，其纵向搭接长度不小于1m。

采用YT-28风动凿岩机钻孔，人工安装超前小导管并与钢架焊接固定，小导管外插角符合设计，用注浆泵进行注浆作业，注入水泥单液浆，注浆压力一般为0.8MPa，施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。

小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为6～8mm。

钻孔完毕后，将小导管按设计要求插入孔中，围岩软弱地段用游锤或凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打入，尾部与钢架焊接到一起，共同组成预支护体系。注浆前先喷射混凝土5～10cm封闭掌子面作止浆墙，当单孔注浆量达到设计注浆量时，结束注浆。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。开挖前试挖掌子面，无明显渗水时进行开挖作业。

⑵开挖

双侧壁导坑法开挖工艺详见图3。侧壁导坑、中央部上部、中央部下部错开一定距离后平行作业。侧壁导坑可采用短台阶法开挖，左右侧壁导坑施工同步进行。当量测显示支护体系稳定，变形很小时，可适当加大循环进尺。

图4锚杆工艺流程图

⑶系统支护

系统支护主要由系统锚杆（中空锚杆、径向砂浆锚杆）、钢筋网、型钢钢架及其上复喷的混凝土构成，本处就系统锚杆施工进行介绍。

在软岩土层中施作时，需环向隔开一定距离隔孔钻进，避免岩体注水太多可能导致围岩面滑坍。

在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。

完成整个注浆后，应及时清洗及保养注浆泵。

4 结语

虽自1962年Rabcewicz教授在国际岩石力学会议中首先系统化地介绍新奥法（NATM）已经50有余年，但在工程实践中总会遇到新的问题。超前支护、开挖、初支、防水、二衬及附属施工在工艺上均存在提升的空间。紧扣本文主题，现对开挖过程中存在的问题进行总结分析：

⑴在实际操作中工期比预计有延迟。通过分析与对比，发现双侧壁导坑法与其他工法相比，如CD法（中隔壁法）其复杂性主要体现在临时支撑上。实际施工时，中间的两道弧形临时支撑钢架拆除费时、费力（实践中采取凿除混凝土后割断的方案，效率较低）拆除后接头影响初支面的平整，且拆除钢架大多因为严重变形而导致重复利用率很低，这也造成了成本的增加与资源的浪费。笔者认为在临时支架与主拱圈型钢支架的接头形式上进行研究，设计易拆卸的接头是解决问题突破口，当然须在满足隧道安全受力的前提下进行改进。

⑵治水。在本隧道施工过程中雨季隧道内地下水涌出量较大，给施工带来了很大的不便，且同时增加了隧道施工的安全风险。虽然采取了注浆、引流、抽水等相关措施，但雨季隧道施工中水对工程的阻碍还是很明显。经过现场技术人员的反复观察，后决定采取加强地面排水的方式解决问题，特别是湘望公路公路附近浅埋区域的地面排水（增修截水沟、排水沟将水引至如相邻路基的排水系统），取得了较好效果。

⑶作业空间小。双侧壁导坑法相对于CD法、台阶法等，作业空间明显狭小且零碎，不便作业。特别是径向系统锚杆的插打，因空间限制显得格外吃力。笔者认为结合各工序制作一些适应狭小空间的辅助台架是解决问题的一个办法，但想从根本上解决问题，还是要多与设计人员沟通，进行一定的变更与改进，做到设计与施工工法相适应。

参考文献

[1] 铁道部.客运专线铁路隧道工程施工技术指南.北京：2005

[2] 中铁大桥局沪昆客专长昆湖南段第二项目分部.苞谷垄隧道施工组织设计.长沙：2010