双侧壁导坑法在高速公路隧道洞口浅埋段的应用

于 磊

（中铁二十三局集团第一工程有限公司，山东 日照 276826）

在华南山岭地区高速公路隧道施工过程中，由于地形起伏较大、地质十分复杂，依靠施工经验的传统开挖方式进行隧道洞口浅埋段尤其是偏压地带施工，已无法满足现阶段施工现场安全、质量的需求。因此，选择一种安全、可靠的开挖方法对隧道洞口浅埋段的顺利施工具有重大意义。本文以莆田至炎陵高速公路永泰梧桐至尤溪中线段山头顶隧道为背景，对该隧道洞口浅埋段采用双侧导坑法施工的全过程进行分析，为同地质类型隧道施工提供参考依据。

1 工程概况

莆田至炎陵高速公路永泰梧桐至尤溪中线段山头顶隧道左洞全长1869 m，分离式三车道设计。隧道施工区植被发育，山体自然坡度为26°～42°，属低山剥蚀地貌。根据区域地质资料，隧址区位于南北向的浦城—永泰嵩口大断裂带的西侧，政和—大埔深断裂带东侧，场地各断层表现为北东向、北西向。据物探成果资料及现场地质调查分析，场址区发育有3条节理裂隙密集带，上覆第四系土层主要为坡残积土。隧道出口地形平缓，浅埋段较长，覆土层较厚。出口处见有顺层崩塌，洞顶基岩为全强风化石英片岩，较软，岩石裂隙发育，侧壁、拱部稳定性差，施工时易产生冒顶崩塌。通过对地质资料及现场实际的综合比对，为确保施工安全，项目部决定采用双侧壁导坑法进行山头顶隧道ZK142+190～ZK142+145洞口段施工。

2 双侧壁导坑法优势

衍生于新奥地利隧道施工方法（NATM）的双侧壁导坑法适用于跨度较大、地质条件较差的Ⅴ级及以上围岩隧道开挖。它是在施工过程中，将整个开挖面分为多个洞室，开挖规模较小，两侧导坑每个洞室均在开挖后立即各自闭合，形成的稳定独立的窄立结构，有效承载了侧向土压力。因此，双侧壁导坑法施工能够有效控制顶部围岩的沉降与位移，使得掌子面处于稳定状态，降低开挖施工过程中的风险。

3 双侧壁导坑法施工工艺

3.1 工艺原理

双侧壁导坑法的施工原理就是利用两道中隔壁墙将整个隧道开挖面分成三个导坑，即右导坑、中导坑和左导坑。首先开挖右、左两侧导坑，然后进行各自导坑初期支护及临时支护，中间导坑随后施工，初期支护仰拱封闭成环后，将右、左导坑的临时支护钢支撑按顺序分节进行拆除，形成一个完整断面。

3.2 双侧壁导坑法施工方法

图1 掌子面分为7个部分进行施工

山头顶隧道左洞出口段属于浅埋地带，地质破碎，并且左侧山体存在偏压现象。隧道开挖预支护采用超前大管棚进行。在隧道洞身开挖前，已完成套拱导向墙及超前大管棚施工。现场围岩级别为V级，开挖时采用挖掘机配合人工方式进行，以减小对周边围岩的扰动。根据双侧壁导坑法施工工艺原理，将掌子面分为7个部分进行施工，如图1所示。

3.2.1 左导坑施工

（1）测量放样完成后，开挖①部左导坑上台阶，采用小型挖掘机开挖并辅以人工风镐修边。由于围岩等级较差，稳定性较弱，本次开挖台阶长度为1.5 m，完成后立即初喷4 cm C25混凝土进行封闭（临时支护喷射混凝土强度等级为C20，18 cm厚）。封闭完成后，施工第Ⅰ部分初期支护的钢筋网、工字钢拱架及临时支护，初期支护钢筋网片采用网格大小为20 cm×20 cm的φ8钢筋网，初支钢拱架设置为纵向间距为50 cm的I22b工字钢。临时支撑钢拱架纵向间距为50 cm，采用I18工字钢。钢拱架于洞外型钢加工场按设计尺寸及角度进行加工，并于隧道内装配。拱架端头设置连接钢板并预留螺栓孔。拱架安装要求安放在稳固基础上，纵向连接筋为φ22热轧带肋钢筋。临时支护钢架与初支钢拱架采用钢板和螺母进行连接。钢架底部设置锁脚钢管，以确保钢架稳定。锁脚钢管为2根长度为4m的φ42 mm无缝钢管，壁厚3.5 mm。钢架连接完成后复喷混凝土至设计厚度（28 cm）。每1.5 m为一循环。

（2）待①部上台阶施工3 m后，开挖②部左导坑下台阶，初喷4 cm混凝土后，对边墙小导管进行施工。边墙小导管采用φ42 mm的钢管，L=4 m，间距1.0×1.0 m（环×纵），小导管进行高压灌注水泥浆加固。注浆泵压力为0.5Mpa，注浆完成后，施工初期支护Ⅱ部φ8钢筋网、钢支撑拱架及临时支护的钢支撑，施工完成后进行锁脚钢管加固。初期支护、临时支护混凝土复喷至28 cm、18 cm。各部步距如下图所示。

3.2.2 右导坑施工

（1）左导坑②部施工2个循环后，对③部右导坑上台阶进行开挖，并按3.2.1中（1）的步骤和程序施工第Ⅲ部初期支护及临时支护。

（2）④部右侧导坑下台阶施工，施工属于第Ⅳ部分的初期支护、临时支护，步骤和工序与3.2.1中（2）相同。

3.2.3 中导坑施工

（1）待右导坑下台阶施工步距达9 m后，进行中导坑上台阶⑤部开挖。开挖完成后立即进行Ⅴ部初期支护的施工。初次进行4 cm喷射混凝土对开挖面围岩进行封闭，封闭完成后进行钢筋网以及I22b工字钢拱架安装，并与第Ⅰ、第Ⅲ部钢拱架进行连接后，复喷C25混凝土至28 cm厚。

（2）中导坑上台阶施工完成2个循环后，进行⑥部开挖，开挖时按顺序自上而下开挖。

（3）⑥部开挖完成后，开挖⑦部，同时进行Ⅶ部喷射混凝土施工，混凝土初喷厚度为4 cm，然后进行钢筋网及I22b钢拱架安装，同时与Ⅱ、Ⅳ部初期支护的钢拱架进行连接后，再次进行C25喷射混凝土施工至28 cm厚，使初期支护封闭成环。

3.2.4 拆除临时支护

施工现场测量人员对已施工完成段落初期支护稳定性进行监控，经观测，地表沉降及初支变形数据稳定，无明显变形和位移。待监控报告经监理工程师同意后，进行临时支护的拆除，拆除段落为6 m/次。拆除过程按以下顺序进行：清除端头处喷射混凝土→切割临时支护钢拱架端头连接板→移除临时支护钢拱架→开挖仰拱→浇筑仰拱及填充。

4 结束语

2018年4月12日，山头顶隧道左洞顺利通过浅埋偏压段。通过监控量测报告汇总数据分析，总体变形量未超过设计允许值。实践证明，采用双侧壁导坑法进行大跨度隧道浅埋偏压段开挖施工，可以有效保证隧道施工安全，对以后大跨度隧道洞口浅埋段尤其是偏压地带施工，具有一定的借鉴作用。