大断面黄土隧道侧壁导坑法施工要点

李 伟

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

大断面黄土隧道侧壁导坑法施工要点

李 伟

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

在某黄土隧道施工中，采用的侧壁导坑法施工，能最大限度的利用土体结构强度，施工进度快，洞内拱顶沉降和路面下沉均控制在设计范围内，确保隧道施工质量和安全，具有良好的社会和经济效益。

隧道，支护，开挖，注浆

在黄土隧道施工中，黄土强度低，土质较松散，开挖扰动后变形大等特点，应根据不同性状黄土的力学特性及稳定性状况，合理确定施工工法，保证隧道初期支护的结构稳定与施工安全。

在黄土隧道施工中，选择合理的支护类型有利于最大限度保护围岩天然结构强度，安全的支护施作方式能将洞体开挖变形造成的土体强度损失有效减少。在隧道施工中，重视围岩变形及其发展的控制，采取有效的支护方式，是隧道建设施工的关键。

采用侧壁导坑法进行黄土隧道开挖施工中，应按照“短进尺、少扰动、紧封闭、勤量测”的要求，及时进行大管棚超前支护及锁脚锚管等支护措施的施作，确保支护及时封闭成环，各施工工序紧密衔接，随挖随支，将隧道及地表下沉量有效减少，以确保施工安全。

1 概述

在某黄土隧道施工中，隧道地质条件差，均为Ⅳ，Ⅴ级黄土。隧道最大埋深在210 m以上，最小埋深2.5 m，位于地下水位线以上，天然含水量10%～18%，下穿某高速公路，施工难度大。为确保施工安全，在隧道浅埋、下穿高速段或条件较差段，决定采用侧壁导坑法进行施工。

侧壁导坑法主要适用于围岩较差、浅埋、偏压及洞口段施工。该法是将大断面黄土隧道分割为多个小洞室，有效减少每次开挖后的围岩临空面，使得上一循环架立的钢架等支护结构为上部各洞室有效利用，通过小断面的单独掘进发展成为一个大的隧道断面。

使用侧壁导坑法施工工艺，能充分利用在开挖过程中黄土层的短时间自稳性，采用型钢钢架喷射混凝土的组合支护方式，使围岩表面形成密贴型钢架混凝土支护结构，利用中隔壁及横撑承担部分受力，使得隧道浅埋、偏压段的安全性有效提高。

2 施工工艺

该隧道为砂质黄土，地质条件差，断面大，采用刚性初期支护，侧壁导坑法能有效确保施工进度和安全。

2.1 超前大管棚支护

黄土隧道开挖后易分层坍塌，钻进采用定向跟管钻进法，利用有线导向回旋钻进一次成孔，钢管随进度连续接长直至设计孔深。严禁放炮。钻进过程中，用高压风排渣，控制风压确保出渣通畅。

采用双层热轧无缝钢管大管棚，丝扣联接，管尾焊接法兰盘与注浆管尾端联接。管棚间距0.4 m，各环管棚间搭接长度在10 m以上。

注浆材料为水泥浆，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1∶1。注浆时，低压力、中流量注入，压力控制在0.3 MPa～0.5 MPa。终压注浆量小于0.1 L/min时，持压10 min结束注浆，以确保管内及钻孔内填充密实。

2.2 开挖

侧壁导坑法开挖分七部进行，每循环进尺1榀钢架间距，及时施作支护，安装型钢钢架和临时支撑，喷射混凝土封闭成环。

为有效提高施工进度，各洞室开挖断面应合理确定。施工中，由于作业空间狭小，应当人工开挖1部,3部，尽量减小1洞室,3洞室开挖断面，人工配合机械开挖其余各部，可适当加大2洞室,4洞室的开挖断面。

先开挖1室，通过测定土体含水率、密度等，确定初期支护参数。2室开挖应在滞后1室5 m后进行。初期支护使用初喷4 cm厚混凝土进行护壁，将型钢钢架接长后，将混凝土复喷至设计厚度。3室开挖应在滞后2室3 m～5 m后进行，4室开挖应在滞后3室3 m～5 m后进行，5室开挖应在滞后4室3 m～5 m进行。在开挖5室时，预留的5 m长的掌子面核心土应设置成圆弧形，环形带高度为1 m左右。

在洞体开挖初期，各洞室掌子面的相对位置保持不变，以确保掘进同步。同时，及时进行仰拱施工，应根据隧道所在地的地质情况合理确定仰拱施作长度。各洞室开挖顺利，且完成一环或多环衬砌施工后，为进行隧道初期支护的变形控制，需逐步进行3室和1室距离的调整，最终形成1室,3室与2室,4室的掌子面平齐。5室掌子面距2室,4室掌子面的距离控制在3 m～5 m，在于拉近衬砌与前方掌子面距离，保证施工安全。

仰拱开挖分左中右，以充分利用中隔壁支撑，先左右后中间，待仰拱及填充施工完毕后，再拆除中隔壁及横支撑。

为提高施工进度，在仰拱开挖过程中，可利用栈桥继续开挖1室～4室。为确保隧底开挖时整个断面的安全性，仰拱的一次开挖量不大于3榀钢架间距，并要及时喷射混凝土形成刚性封闭环。

2.3 双层初期支护

第1层通过设置全环钢架加强支护效果。钢架设置间距按0.5 m一榀进行控制，在钢架间设置纵向连接钢筋。交叉连接加强筋根据环向间距1 m，并间隔1 m的规格进行设置。每榀钢架两侧大拱脚处各设4根锁脚锚管，拱墙设钢筋网。C25混凝土全环进行35 cm厚的湿喷，喷射在拱墙部位的混凝土须掺入聚丙烯微纤维。

第2层通过格栅钢架设置加强支护效果。钢架设置间距按1 m一榀进行控制，钢架间设置纵向连接钢筋。C25混凝土全环进行25 cm厚的湿喷，喷射在拱墙部位的混凝土须掺入聚丙烯微纤维。

2.4 临时侧壁

临时侧壁通过设置临时钢架来实现，钢架间距为0.5 m，须在钢架间进行纵向连接筋和交叉加强筋的设置。为保证钢架稳定，在拱脚处垫槽钢，在拱顶、仰拱底及每处钢架接头两侧部位进行连接钢板设置。在两侧边墙大拱脚部位设置钢板垫板。

将超前小导管设置在临时侧壁的上半断面，一环设置的环向间距为0.5 m，纵向间距为2 m。须设置纵向间距为0.5 m的临时横撑，分别在侧壁及中间导坑中部设置。

初喷4 cm厚混凝土进行钢架架设完毕后，继续湿喷混凝土覆盖钢架，直至设计厚度35 cm。

2.5 预加固掌子面

使用纤维锚杆进行预加固掌子面，采用的锚杆长度可分为12 m,8 m,4 m三种。三种锚杆各占锚杆总数的1/3，长、短锚杆交错布置，在第一环均进行设置。

为确保掌子面稳固，每开挖4 m的掌子面，进行1/3的12 m锚杆设置。通过长短锚杆交错布置，总有1/3长度大于8 m的锚杆在开挖的掌子面前方。

布设2层纤维锚杆，上部锚杆间距0.8 m，中部锚杆间距1 m，采用等边三角形布置。在5部施工完毕前及时施作并紧跟5部掌子面。

2.6 初支背后回填注浆

通过压浆回填初期支护拱部背后，可使得地层与支护紧密相贴，发挥围岩自身结构强度。

第一层初期支护施工时，在拱部进行钢管预埋。预埋钢管的长度为0.5 m，设置的钢管环向间距3 m，纵向间距1 m，布置呈梅花状进行。

第一层初期支护闭合成环后，采用1∶1水泥砂浆压注，注浆压力不超过0.2 MPa。回填灌浆分期进行，1期在开挖1室,2室后，2期在3室,4室完成后，3期在5室完成后，4期在仰拱成环后，二次衬砌施工前。

2.7 仰拱施工

仰拱施工使用分部分段开挖支护，为保证隧道施工运输畅通，采用15 m的栈桥。在施工中，须严格将仰拱与1部掌子面的距离控制在25 m以内。

仰拱开挖时，须严格按每循环进尺3榀钢架的间距进行控制。为确保开挖后的洞体稳定，应及时进行钢架搭设和湿喷混凝土作业。待仰拱初支施工5.5 m后，进行5.2 m的仰拱钢筋绑扎，进行纵横向仰拱堵头板的搭设后，进行止水带安装。进行仰拱混凝土灌注，待其终凝后进行填充混凝土灌注。

待灌注的填充混凝土终凝后，将临时支撑拆除，进入下一循环施工。

2.8 拆除双侧壁

仰拱填充混凝土终凝后，将一段与二衬施工长度相同的双侧壁横撑、临时钢架予以拆除。由专人逐榀进行双侧壁拆除后及时进行清理。

拆除完毕后，至少应确保5 m长度的临时支护钢架深入到仰拱填充层。

2.9 拱墙衬砌

使用全断面液压台车进行拱墙衬砌施工。在本项目施工中，设计的衬砌台车10.5 m长，衬砌长度为每节10.4 m，搭接长度为0.1 m。

为防止形成侧压及台车移位，要求对称进行两侧的混凝土灌注，两侧的灌注面高差控制在1 m以内。

使用插入式振捣器与附着式振捣器分层分段进行混凝土振捣，插入深度应大于浇筑深度。当灌注面出现浮浆，不再显著下沉或冒出气泡时，停止振捣。

为保证拱顶混凝土密实度，灌注至拱顶时应采用挤压式倒退逐一泵送。

最后，进行掌子面贯通施工，确保各洞室仰拱及时封闭成环。

3 监控量测

在施工过程中，对洞内和洞外地表进行拱顶沉降与水平收敛和地表沉降监控量测。在施工前，应对路面原始状况进行测量并记录。

1)测点布置。进行洞体开挖后，及时进行测点布设是确保隧道施工安全的关键，还须重视施工中采取的测点保护措施。

在同一断面上进行水平收敛、拱顶下沉的测点布置。测点断面间距5 m，每断面共布设11个测点。

为保证测点随土体沉降而自由沉降，测点应深入土体1 m以上。为保护测点，使用塑料袋包裹外套钢管，待混凝土湿喷完毕后将予以清除。

在洞外沿公路纵向每5 m布置1个点进行地表沉降测点布置，测点一般埋设于公路两侧路缘石和中心隔离带上。进行洞体开挖后每天进行观测，二衬混凝土施工完并达到设计强度后停止观测。

施工前，进行初读数读取并记录。

2)量测方法。使用全站仪对拱顶下沉、水平收敛进行无接触式量测，采用坐标法进行两侧位移的变化观测。使用高精度水平仪进行地表沉降观测。

3)量测频率。施工中的量测频率应根据黄土隧道变形的特点合理确定。

4)监测管理。主要是进行设计值、警戒值、允许值的确定。其中，通过预估变形量的百分比确定警戒值。

在该隧道施工中，浅埋段和下穿高速公路段采用侧壁导坑法施工，施工进度快，隧道洞顶高速路面没有发生任何开裂，洞内拱顶沉降和路面下沉均控制在了50 mm以内，满足了路面行车要求，取得了良好的社会和经济效益。

[1] 杨云涛.双侧壁导洞法隧道施工技术[J].科研，2011(1)：72.

[2] 何秀文.浅谈双侧壁导坑法在黄土隧道施工中的应用[J].江西建材，2014(3)：49.

[3] 尹福伦.双侧壁导坑法在大跨度黄土隧道浅埋段的施工技术应用[J].内蒙古公路与运输，2016(1)：88.

Keypointsofconstructionoflargesectionloesstunnelsideheadingmethod

LiWei

(ShanxiLuqiaoJinzhongConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

In the construction of a loess tunnel, side heading method adopted in construction, can maximize the use of soil structure strength, fast construction speed, are controlled in the design range of the subsidence of vault settlement and pavement, ensure tunnel construction quality and safety, and has good social and economic benefits.

tunnel, support, excavation, grouting

2017-10-02

李 伟(1986- )，男，助理工程师

1009-6825(2017)35-0178-02

U455

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