高速公路隧道洞口浅埋段施工中的双侧壁导坑技术

张思凡

中交四航局第一工程有限公司

1 工程概况

元墩隧道左线起讫里程ZK176+460～ZK177+895，长1435m；右线起讫里程K176+465～K177+910，长1445m。隧道最大埋深位于K177+240处，达到188.9m，左线、右线的洞内纵坡分别为2.255%上坡、2.1%上坡。通过新奥法的应用组织洞身衬砌的建设工作以构成复合式衬砌；超期支护环节采用到管棚、超前小导管等技术。

2 双侧壁导坑法在隧道洞口浅埋段施工中的应用特点

作为一种业内较为主流的方法，双侧壁导坑法的施工理念先进[1]，在大跨度、地质条件较差（主要指的是Ⅴ级及以上围岩施工地段）的隧道工程中具有可行性。在双侧壁导坑法的应用过程中根据开挖面的规格划分为若干个洞室，待各洞室开挖工作落实到位后，两侧导坑自动闭合，形成具有独立性以及足够稳定性的结构，此时受力条件良好可以有效承受侧向土压力，能够减小顶部围岩的沉降量和位移量，有利于维持结构的稳定性，进而创设安全的隧道施工环境。

3 双侧壁导坑施工技术的应用分析

3.1 工艺原理

通过两道中隔壁墙的设置，将隧道开挖面划分为右、中、左三个导坑，再按顺序依次施工。首先组织右、左两处导坑的开挖工作，及时施作初期支护和临时支护，随后开挖中导坑，待初支仰拱封闭成环并且现场无异常状况后，拆除右左导坑的临时支护钢结构，由此构成具有稳定性与完整性的断面[2]。

3.2 关键施工方法

根据现场勘察资料可知，左洞出口段属浅埋施工区域，该处的地质以破碎状为主，缺乏完整性与稳定性，为保证开挖施工的安全性，采用超前大管棚的预支护手段。正式开挖阶段，实施“机械（挖掘机）为主、人工为辅”的综合型方案。依托于双侧壁导坑法的施工理念，结合掌子面的结构特点，将其划分为7个部分，按顺序开挖，具体分布情况如图1所示。

图1 掌子面施工部分的划分示意图

3.2.1 左导坑施工

（1）以设计图纸为准，测量放样，随后机械开挖①部左导坑上台阶，由人工利用风镐修边。开挖后随即初喷4cm的C25混凝土，经封闭处理后设置第Ⅰ部分初期支护的钢筋网、工字钢拱架及临时支护。其中钢筋网选用的是尺寸为20cm×20cm的Φ8钢筋网；钢拱架所用原材料为I22b工字钢，将质量达标的杆件按纵向50cm的间距依次设置到位；临时支护采用的是支撑钢拱架结构，材料为I18工字钢。为确保各结构可共同作用，在支护钢架与初支钢拱架间采取连接措施（使用到钢板和螺母），并考虑到钢架的稳定性要求，在钢架底部布设2根长为4m、壁厚为3.5mm的Φ42mm无缝钢管，作为锁脚钢管而使用。经过前述的各项连接工作后复喷混凝土直至厚度达到28cm为止，单个循环的施工进尺量取1.5m。

（2）随①部施工进程的推进，待其达到3m后，组织②部左导坑下台阶的开挖作业，此阶段初喷混凝土厚度按4cm的标准控制。边墙施工阶段使用到长为4m的Φ42mm钢管，环、纵向间距均取1.0m，制备适量水泥浆，在高压（以0.5MPa为宜）条件下注入，通过浆液的凝结作用，实现有效地加固。注浆工作落实到位后，设置初支Ⅱ部Φ8钢筋网、钢支撑拱架及钢支撑（作为临时支护结构而使用）类似的，依然设置锁脚钢管，以起到加固的效果，随后复喷混凝土[3]。

3.2.2 右导坑施工

（1）待左导坑②部施工达到2个循环后，可以进入③部右导坑上台阶施工环节，有序开挖，对于支护结构的设置方法，与前述“3.2.1中的（1）”一致，此处不再赘述。

（2）进入④部右侧导坑下台阶开挖环节，此阶段的支护结构设置方法与前述“3.2.1中的（2）”一致，此处不再赘述。

3.2.3 中导坑施工

（1）右导坑下台阶施工达9m后，方可进入中导坑上台阶⑤部的开挖施工环节，按规定将开挖工作落实到位后，设置Ⅴ部初期支护。首先初喷4cm厚的混凝土，通过该混合料实现对开挖围岩的全方位封闭，再安装钢筋网、I22b工字钢拱架，将该部分与第Ⅰ、第Ⅲ部钢拱架稳定连接于一体后复喷28cm厚的C25混凝土。

（2）经中导坑上台阶的持续施工，待实际进度达到2个循环后可以进入⑥部开挖环节，此部分采取的是自上而下的顺序。

（3）若⑥部开挖工作结束且无质量问题，方可开挖⑦部，支护工作中首先初喷4cm厚的Ⅶ部混凝土，安装钢筋网和I22b钢拱架，在此基础上针对Ⅱ、Ⅳ部两个区域的钢拱架采取连接措施构成完整的结构体系，复喷28cm厚的C25混凝土，从而达到初期支护封闭成环的效果。

3.2.4 临时支护的拆除

拆除是一项精细化较高的工作，需秉承着全面、仔细的作业原则，按特定的流程将临时支护的相关结构拆除，主要有：清理端头混凝土→切割连接板→移除钢拱架→开挖仰拱→浇筑混凝土。

4 双侧壁导坑施工的质量控制措施

4.1 精准把控初期支护的工艺要点

待洞身开挖结束后应当随即初喷混凝土，以形成4cm厚的结构层，起到封闭的作用；取Φ25正反循环中空注浆锚杆，利用该装置注浆，在布设锚杆时要求其环向、纵向的距离均为1m，同时调整好锚垫板的位置，使其能够与岩面保持紧密贴合的关系；安装双层钢筋网，此材料根据施工要求提前制作成型，通过质量检验后方可将其安装到位；混凝土初喷后使用钢拱架结构安装钢架，纵向间距按0.5m控制；经前述工作后，若锚杆、钢架、钢筋网均安装到位，方可复喷混凝土，此部分的结构层厚度按5～6cm控制。

（1）隧道支护紧跟开挖，加强监控量测，遇局部地质条件欠佳的区域时采取加强支护措施，及时封闭。

（2）喷射混凝土施工阶段合理选择原材料，骨料为关键材料，要求其具有潜在碱活性。

（3）依托于湿喷工艺完成混凝土的喷射作业，根据配合比，利用自动计量装置精准称量材料，使各类材料的用量均具有合理性；定期检定仪器，使其具有较高的运行精度。

（4）混凝土喷射施工前对开挖断面做详细的检查，明确其尺寸特点，清理附着在该处的各类松动岩块以及聚集在拱脚等部位的杂物，以免影响混凝土与受喷岩面的黏结稳定性。根据设计要求设置控制层厚度标志，作为施工的参照基准。

（5）基面存在滴水、出水的情况时，利用凿槽、埋管等方法予以处理，高效疏干。

（6）混凝土喷射施工遵循分层的原则，单次喷射的最大厚度根据作业部位做针对性的控制，拱部不超过10cm，边墙不超过15cm。合理协调现场作业关系，混凝土终凝到下一循环爆破作业间隔需达到3h或适当延长。

（7）根据现场地质条件、锚固特点等选择合适类型的锚杆，较适宜的是商品锚杆，且需适配垫板，布设时确保垫板能够与基面保持紧密贴合的关系。

（8）初喷混凝土结束后及时架设钢架，在安装前检查钢架，若有局部变形则适当调整，若有杂物则及时清理干净。

（9）初期支护通常采取的是“钢筋网+钢架喷射混凝土”相综合的方案，在铺设钢筋网和钢架时不可避免地与岩面产生空隙，该部分可采用喷射混凝土的方法予以回填处理，使空隙得到有效地填充，具有密实性。

4.2 加大监控量测力度

隧道施工环境复杂，全面的监测能够采集反映实际施工情况的数据，进而给施工效果的判断提供依据。对此，在隧道的中线两侧按2m～5m的间隔依次设置测点，用于监测地表沉降，在此方式下，要求各断面的测点数量达到7～11个。按规定的频率观测，全面且及时地采集数据，经汇总后提取有价值的内容绘制时态的曲线展开回归分析，利用数据指导后续的施工，达到动态施工、灵活施工的效果。

4.3 采取全面的防排水措施

渗漏水问题在隧道工程中较为常见，同时易严重威胁隧道的质量乃至安全性。对此，做好防水和排水两项工作的重要性不言而喻。

（1）防水方面以复合式衬砌为主要的防水结构。对初期支护结构喷射施工后利用混凝土有效封闭岩面的各类裂隙构成完整的岩体；在二衬施工阶段采用的是防水性能较为良好的防渗型混凝土，以提高防水能力；根据初期支护和二次衬砌的结构特点，在两者间设置防水层增强防水效果。

（2）排水方面采用单壁的波纹管。将该材料环向布置在初支和二衬间；在隧道的两侧墙底处双壁打孔，于该处安装合适尺寸的波纹管，使其可以纵向分布至整个隧道达到贯通的状态，并与环向排水管连接形成完整的排水网络，通过横向排水管的应用将水高效引排至两侧的排水管，集中后向洞外排放，避免隧道施工现场积水问题；采用路缘通缝类型排水沟处理路面水以便将其向洞外排出。

4.4 合理设置衬砌

在隧道洞口段布设加强衬砌，拱墙和仰拱两处均布设双层钢筋；拱部对防水性能提出较高的要求，使用到C25防水混凝土，形成防水性能较为良好的衬砌结构；仰拱结构的施工则采用的是C25普通型混凝土衬砌；在施工现场适配全液压模板台车和泵送装置，高效完成混凝土的浇筑作业，随混凝土的逐步成型构成完整、稳定的结构。

5 结束语

通过对监控量测数据的分析可知，总体变形量在许可范围内得到有效地控制；纵观施工全程，安全状况良好，各项工作紧密衔接，施工进程有条不紊地推进。由此表明在大跨度隧道浅埋偏压段的施工中，双侧壁导坑法具有较好的应用效果，其在筑安全、保质量、提效益等方面均起到重要的作用，具有借鉴意义。