浅谈双侧壁导坑法在西宁隧道中的应用

杜长栋

On the Application of Double Sidewalk Pilot Method in Xining Tunnel

摘要：新建铁路兰新第二双线西宁隧道为中国铁路总公司I级高风险隧道，其断面大、埋深浅、围岩软弱、富水；本文依托兰新第二双线西宁隧道工程，结合隧道工程地质和水文特征，针对特殊湿陷性黄土采用双侧壁导坑法进行开挖。通过详细分析了施工的技术参数和步骤，并结合现场监控数据，保证了西宁隧道安全、该技术对以后同类隧道施工具有借鉴意义。

Abstract： The newly-built Lanxin Second Double-track Xining Tunnel is a Class I high-risk tunnel of the China National Railway Corporation. It has a large section， shallow depth， weak surrounding rocks and rich water. Relying on the Lanxin Second Double-track Xining tunnel project，combining the geology and hydrological characteristics of tunnel engineering，this article uses the double sidewall pilot method for excavation of special collapsible loess， and makes detailed analysis of the technical parameters and procedures of the construction in combination with on-site monitoring data. At last the security of the Xining tunnel is ensured and the technology has implications for future similar tunnel construction.

关键词：浅埋；双侧壁导坑法；双侧壁导坑法优化；监控量测技术

Key words： shallow burial；double sidewall pilot method；optimization of dual sidewall pilot method；monitoring measurement technology

中圖分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0188-02

1 工程概况

1.1 工程简介

西宁隧道为新建铁路兰新第二双线的重难点工程，位于青海省西宁市，全长5750m，全隧围岩软弱，被铁路总公司列为一级风险隧道。DK192+120～DK193+490段共1370m为Ⅵ级围岩浅埋段，全部为双侧壁导坑法施工，开创了全国在同一隧道双侧壁施工长度之最，实际开挖断面面积约为170m2。

1.2 地质情况

浅埋段地质主要为砂质黄土、细圆砾土、粗圆砾土、卵石土。该段地质条件差，全部由Ⅵ级围岩组成，隧道上半断面处于湿陷性黄土中，下半断面处于砂卵石层中，砂卵石层厚度3～5m。地下水水位处于内轨顶位置，水量丰富。

1.3 支护参数

浅埋暗挖Ⅵ级围岩段初期支护参数见表1。

2 双侧壁导坑法介绍

双侧壁导坑法，又称双侧壁导洞法或眼镜工法。在开挖导坑时，尽量减少对围岩的扰动，导坑断面近似椭圆，周边轮廓圆顺，避免应力集中。初期支护采用钢架、挂网、喷混凝土柔性支护体系，及时施作，使断面及早闭合，以充分利用围岩的自承能力，控制围岩变形。建立一整套围岩支护结构监控量测系统，进行信息化施工管理，调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。

双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。

3 双侧壁导坑法施工方法

3.1 施工工艺流程

首先进行超前支护或注浆加固地层，必要时封闭掌子面，先分部开挖中部两侧导坑土体，进行初期支护及临时支护；然后继续向下开挖两侧导坑土体，进行初期支护、临时支护，左、右两侧壁导坑前后相错3～5m，同侧壁导坑上下错开2～3m；最后开挖中部土体，并进行初期支护及临时支护；在施作二次衬砌时，分段拆除临时支护，然后依次施作仰拱及拱墙二次衬砌混凝土。

3.2 开挖及支护方法

3.2.1 侧壁导坑上部开挖及支护

采用人工直接开挖，其中侧壁上导坑分上、下两个台阶。开挖步距要求左右侧壁导坑错开3～5m。开挖时人工手持洋镐、铁锹开挖土方，在横支撑位置纵向每隔3m开0.4m×1.0m弃碴孔，采用手推车将土方运送翻至下导坑，最后由装载机从下导坑铲出后由运输汽车运走。

3.2.2 侧壁导坑下部开挖及支护

侧壁下导坑每循环进尺2～3榀，开挖步距要求与同侧壁上导坑错开2～3m，实际施工中会由于工序安排、机械影响等因素而导致错开距离过长，但台阶长度应尽量缩短。下导坑为PC-60小挖机开挖，人工修边，856装载机出碴。若监控量测数据过大或下导坑较长时间未施工时需增设临时横支撑，可有效抑制拱顶下沉及水平收敛速度。

3.2.3 中上导坑开挖

中上导坑每循环进尺1榀，采用PC-60小挖机开挖，人工修边，小挖机将土体甩至下台阶后由856装载机出碴。开挖时预留核心土，每循环按环向间距30cm打设Φ42超前小导管，L=2.5m，初支背后设单层？准8钢筋网片，网格大小20×20cm。

4 工法选择

土体含水率在17～22%之间，土体极易发生突水、涌泥现象，仍然采取正常的双侧壁导坑法施工，对于易失稳、坍塌地段，侧壁上导坑的上部台阶或下部台阶采用开挖立架后马上喷射砼支护，不必同步开挖、一起喷浆，防止掌子面立架完毕后长时间暴露而引起垮塌。

土体含水量超过22%，含水率饱和，掌子面极不稳定，间歇性突水、涌泥、溜坍现象严重，进行了地表加固旋喷桩改良土体，然后根据改良效果选择优化后双侧壁导坑法施工。在沉降速率过大时加设中上导坑的临时横支撑，这样隧道上半断面为一个整体封闭的双侧壁，下部导坑及仰拱按照与三台阶法相同进行施工。

5 洞内平面布置要求

①左、右上导坑：各布置一条喷浆管路，一旦喷浆机从一侧转移到另一侧时，不必布置管路，直接接头接入喷浆机即可，减少移管路的时间；

②左、中、右上导坑：每8m设置人行通道口。即在临时中隔壁上每隔8m凿开门洞通道，便于人行和喷浆管路转移，特别是施工仰拱时，中部无法布设软梯，此通道尤为有效；

③左、右下导坑：导坑口与填充面相邻处3m范围的侧水沟需采用预制钢构件临时铺填，便于装载机行走以及之后前移。

6 洞内拱顶下沉规律

拱顶下沉观测点每5m布设一组，布设在中上导坑拱顶位置，采用40×40mm莱卡反射片通过全站仪观测。

6.1 土体含水率在22%以下，标准双侧壁法施工

中上导坑从掌子面开挖到仰拱开挖之前，沉降较为均匀，从现场积累的观察数据分析来看，从掌子面开挖到临时支护拆除趋于稳定后（一般需要45天左右时间），中上导坑拱顶沉降开累为200～300mm。

6.2 土体含水率在22%以上，地表加固旋喷桩，采用优化后双侧壁法施工

在DK193+100～DK193+274段，由于地下水丰富、掌子面整体呈流泥状态，开挖前，地表加固旋喷桩已经超前掌子面30m以上，但旋喷桩加固后，部分淤泥仍从桩间流出，桩体因受力過大而折断。项目部对工法进行了调整，循环速度加快，隧道成洞由原来的单口15m提高到20m。在此期间沉降数据也相应加大，根据对中上导坑拱顶监控量测数据分析，仰拱开挖至仰拱初支完毕基本控制在50mm之内。从侧壁上导坑掌子面开挖到临时支护拆除、仰拱浇筑完毕，整个过程会需要30～35d，开累沉降会达到500～700mm之间。

7 西宁隧道浅埋段工序卡控措施

西宁隧道浅埋段地质条件非常差，沉降量均较大，其坍塌的风险非常巨大，为尽可能地降低隧道坍塌风险，特制定如下措施：

①实行领导及项目部部门包保责任，实行24小时值班制度，加强现场盯控力度。

②严格遵守“先加固、管超前、短进尺、强支护、早封闭（包括二次衬砌）、勤量测、速反馈”的原则组织施工。

③开挖过程避免超挖，特别是拱（墙）脚，采用机械开挖时必须预留20cm以上采用人工开挖，一旦超挖必须采用同级混凝土或钢板铺垫，禁止钢架悬空或置于渣土之上。

④喷射混凝土必须饱满平整，严禁钢架背后存在空洞；初期支护每循环进行一次注浆，掌子面渗水地段适当加水玻璃，确保钢架背后无空洞，保证初期支护质量。

⑤洞内外必须24小时设专人安全观察放哨，专人值班，禁止闲杂人员进入危险区域，同时洞内加强照明，一旦出现险情，立即撤出所有人员。

⑥地表清理后，及时查找水源，截断水源，同时做好雨季地表水引排，防止地表水下渗继续软化围岩。

⑦运行质量保证体系，建立施工工序质量卡控要点责任制度，每道工序质量落实到人，严格执行“三检”制度，形成有效检查记录，要具有可追溯性。

8 结语

西宁隧道具有大跨、浅埋、富水、湿陷性黄土等特点，通过对其施工关键技术的研究，针对不同地层采用不同双侧壁优化工法，从而实现了西宁隧道安全快速施工。通过采取土体超前改良加固措施，根据改良效果选择优化双侧壁导坑法施工，详细拟定施工参数，优化施工步骤和技术要点，为富水区可溶、膨胀岩防溶蚀、防坍塌安全、快速施工提供了借鉴。

参考文献：

[1]王晓州.大断面黄土隧道建设技术[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社， 2003.

[3]王春学.浅埋暗挖隧道双侧壁导坑法施工技术[J].价值工程，2016（06）.