高速公路大跨径隧道双侧壁导坑法施工技术研究

石 赓

(山西路桥第四工程有限公司，山西 大同 037006)

1 项目背景

某高速公路工程项目包含一座大跨径隧道，采用的是双向六车道，布设方式是左洞、右洞分离。其中左洞长度为2.528 km(ZK108+239～ZK110+767)，右洞长度为2.649 km(ZK108+550～ZK111+199)，隧道的宽度是14 m，设计的行车速度是80 km/h。此大跨径隧道的洞口段地质属于坡积土，同时全-强风化花岗岩表现为“散体状+碎裂状”结构，围岩的总体自稳能力相对比较差，拱顶部位易发生滑塌与侧壁掉块等现象。通过专家研究与论证，此隧道工程进洞段的50 m之内与洞内遇土质围岩确定选择双侧壁导坑法施工技术。

2 施工技术

2.1 超前支护

针对隧道洞口段的浅埋、软弱土质地层而言，需要选择超前注浆小导管实施岩体预注浆与预加固，从而增强土体结构稳定性。其中小导管使用的是热轧无缝钢管(直径φ=50 mm，长度为5 m)，环向间隔距离是0.5 m，纵向间隔距离是2.8 m，将注浆压力控制在0.5～1.0 MPa，水灰比控制为1∶0.5[1]。此外，土方开挖前必须完成超前支护，且浆液增强土体结构稳定性后才能够进行后续工序。

2.2 土方开挖与初期支护

此隧道项目中左洞进口段的50 m之内属于土质围岩，通过综合研究讨论后选择双侧壁导坑法施工技术。

1)双侧壁导坑法需要把断面划分为左侧导洞、右侧导洞、中部上台阶以及中部下台阶。当超前支护强度达到要求后，才能够进行左侧导洞的开挖作业，同时布设初期支护钢筋网与系统锚杆，并进行混凝土结构层喷射，从左导洞的右侧壁上建立支护钢实现墙体支撑，使左侧导洞的洞身能够产生闭合结构[2]。

2)当左侧导洞施工相应距离之后，需要实施右侧导洞开挖，以及建立右侧导洞的初期支护结构，同时进行右洞左侧的钢支撑墙体支护，从而使右侧导洞形成稳定闭合体系。

3)等到左侧导洞与右侧导洞施工间隔达到规定距离之后，则开始进行中部上台阶开挖作业，实施拱顶初期支护与建立临时仰拱。

4)中部下台阶进行开挖使用，构建初期支护结构，从而使断面形成稳定、安全的闭合结构。

2.3 监控量测

通过现代化测量仪器或者是设施实现围岩稳固实际状况与支护结构受力变化状态的实时监测，从而为隧道项目掘进施工与二次衬砌提供参考与指导，确保隧道施工质量及安全[3]。此隧道施工监控量测部分项目见表1。

表1 监控量测要求

2.4 拆除临时支护

在隧道同断面的初期支护结构施工完成之后，同时各项监控量测数据结果符合规范要求，应在二次衬砌之前拆除临时支护。

1)临时支护拆除前需要精心设置监控量测点，一般处在拱顶两侧，主要监测隧道支护具体变形状况，然后判断隧道岩体是否失稳，从而确保安全施工。

2)以中间临时仰拱为起点进行拆除，而拆除阶段必须严格控制震动情况，以免影响初期支护结构的稳定性。

3)针对右侧临时支护墙而言，在进行拆除时需要将混凝土凿除，选择电弧焊或者是氢氧焰实现钢筋网与锚杆的整齐切割，完成钢拱架临时防护处理，以免拆除阶段发生倾倒。此外，将钢拱架的连接板实施切割处理，然后拆除钢拱架。

4)对左侧临时支护墙体进行拆除处理。

5)全面清理工程现场，实施初期支护破损位置的混凝土喷射找平，从而为后续施工创造有利条件。

2.5 二次衬砌

1)根据设计内容与要求布设防水板，妥善处理各防水板搭接位置，以免出现渗漏水问题。

2)根据设计图纸规定要求实施钢筋绑扎，然后二次衬砌台车进场，首先进行台车端头处理，接着实施止水带安装。

3)按照规定进行二衬混凝土拌和、浇筑以及振捣等作业。

4)二次衬砌台车移位，根据规定顺序进行施工。

3 技术控制要点

1)建立导洞宽度的基本原则。综合分析钢支撑临时支护效果、机械设备运转以及现场施工条件等相关影响要素，然后确定导洞横线宽度。通常单侧导坑设置宽度≤断面最大跨度1/30。

2)设置步距的基本原则。左侧导坑、右侧导坑、中部上台阶以及中部下台阶各工序施工面的前后交错距离，需要结合开挖一侧导坑引发施工扰动所导致的另外一侧导坑支护结构变化及稳定性状况而确定。结合实践经验导洞间步距处于3～5 m[4]。此外，二次衬砌与初期支护段的步距应确保不超过2倍洞身跨度。

3)严格按照工序规定施工。具体如下：①开挖一侧导坑，最短时间之内构建初期支护与临时支护结构，从而形成稳定的闭合结构；②开挖另外一侧导坑，构建初期支护与临时支护结构，然后形成稳定、安全的闭合结构；③开挖中部上台阶，完成拱顶初期支护构建；④开挖中部下台阶，完成底部初期支护构建，确保初期支护结构能够形成全断面的、稳定、安全的闭合结构；⑤将导坑中的临时支护结构进行拆除处理，等到围岩稳定性达标之后再进行二次衬砌施工。

4)加强临时支撑拆除阶段的监控量测与安全防护，必须按照规定要求进行跟踪式监控量测，所有施工技术人员必须佩戴安全帽与防尘口罩，且穿绝缘胶底鞋，若是需要高空作业则必须佩戴安全绳，建立安全防护栏。项目现场全体工作人员需要听从统一指挥，严格控制上部、下部同步施工，以及大型机械暴力式拆除作业。等到拆除施工完成之后，应及时喷射混凝土找平处理初期支护破坏与缺漏位置。

5)严格按照规定要求采集、汇总以及处理监控量测信息，并实施动态分析，一般选择作图方法实现监测数据变化特点、动态走向以及具体大小等，然后绘制测点时间-位移曲线图(如图1所示)。若是随着时间的增长而位移量不断变小，则表明此位置的围岩状态较为稳定，且支护系统安全、可靠，如图1中正常曲线所示。若是曲线发生了向上反弯，且变化速率不断地增大，则表明此监控点岩体位移出现了加速变形与变位问题，且支护体系也发生了失稳现象。首先必须全面查找与分析原因，若是非人为因素造成的，则必须进一步实施支护处理。通常情况下，若是观测数值的收敛速度小于0.2 mm/d，则表明此位置围岩结构处于稳定状态，能够进行后续施工；若是观测数值的收敛速度大于5 mm/d，则表明此位置的岩体变化比较剧烈，需要采取有效措施进行支护处理，并适当地增加观测频率[5]。

图1 时间-位移曲线

4 总 结

本文以实际高速公路工程项目为例，综合分析了大跨径隧道双侧壁导坑法施工技术，基本包含了超前支护、初期支护、监控量测以及二次衬砌等，同时提出了施工技术控制要点。研究表明，大跨径隧道项目实现了安全施工，而且隧道各项参数均符合规范要求，为双侧壁导坑法施工技术的应用提供了参考。

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