王文學(xué)，胡帥軍

(中國水利水電第五工程局有限公司第一分局兩河口人工砂石骨料項(xiàng)目部，四川雅江 627450)

1 工程概況

西渴馬2號(hào)隧道為京滬高鐵Ⅲ標(biāo)段二工區(qū)的隧道之一，進(jìn)口里程 DK423+395，出口里程DK424+373，全長978 m。隧道斷面形式為馬蹄形，洞寬14.8 m，洞高12.6 m。隧道區(qū)地層為寒武紀(jì)灰?guī)r、頁巖，屬強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化，主要為Ⅳ級(jí)及Ⅴ級(jí)圍巖。一般情況下，Ⅳ級(jí)圍巖采用三臺(tái)階法施工，Ⅴ級(jí)圍巖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。全隧道位于中低山區(qū)0.3%的下坡、R=7 000 m的曲線上，地形起伏較大，地表植被稀疏。

2 施工工藝

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖堅(jiān)持“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則。施工順序?yàn)?

第一步:利用明挖段開挖出的平臺(tái)作為超前長管棚施工的作業(yè)面。

第二步:待超前長管棚施工結(jié)束、明挖完成后弱爆破開挖①部，導(dǎo)坑斷面寬度約為整個(gè)斷面的1/3;噴5 cm厚混凝土封閉掌子面;施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)。

第三步:滯后①部位約15～25 m后開挖②部。

第四步:滯后②部位約15～25 m后弱爆破開挖③部。

第五步:滯后③部位約6～8 m后弱爆破開挖④部。

第六步:待①至④四個(gè)部位開挖到一定進(jìn)尺后進(jìn)行⑤部的開挖，挖到開挖設(shè)計(jì)線后立即組織仰拱的初襯和二次襯砌。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工縱斷面見圖1，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工橫斷面見圖2。

圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工縱斷面示意圖

圖2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工橫斷面示意圖

3 主要工序的施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工測(cè)量放樣:開挖前，將控制開挖的中線、水平引至開挖部位掌子面，確定開挖輪廓。根據(jù)鉆爆設(shè)計(jì)布置炮眼。

(2)鉆爆設(shè)計(jì):巖石隧道開挖前，根據(jù)工程地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具和爆破材料等進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)。其內(nèi)容為:炮眼的布置、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，起爆方法和爆破順序，鑿巖機(jī)的臺(tái)數(shù)、安排等。設(shè)計(jì)圖包括:炮眼布置圖、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖及鉆爆參數(shù)表。

(3)根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖及定型圖繪制開挖施工草圖。施工草圖上的中線、水平控制樁與現(xiàn)場(chǎng)放樣樁點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。隧道施工為避免侵限，一般需將凈空放大5 cm，故在繪制開挖草圖時(shí)也將開挖輪廓尺寸放大5 cm(底部不再放大);而且還要根據(jù)實(shí)際并結(jié)合規(guī)范要求，預(yù)留初期支護(hù)變形量5～11 cm，即開挖輪廓線還要放大5～11 cm。

(4)開挖作業(yè)照明安裝、鉆眼機(jī)具到位、高壓風(fēng)水管的連接。(5)做好洞內(nèi)、外排水系統(tǒng)，保證排水暢通。(6)規(guī)劃棄渣場(chǎng)位置，布設(shè)出渣路線，出渣設(shè)備準(zhǔn)備。

3.2 管棚施工

超前長管棚采用φ108熱軋無縫鋼管，管上鉆注漿孔，注漿孔孔徑為10～16 mm，孔間距為400 mm，呈梅花型布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段，止?jié){段長150 cm。每環(huán)39根，外插角1°～3°;注漿采用水泥漿液或水泥砂漿。長管棚施工工作面鉆孔采用兩臺(tái)電動(dòng)鉆機(jī)，注漿泵灌注。

施工時(shí)，運(yùn)用測(cè)斜儀量測(cè)鋼管鉆進(jìn)的偏斜度，以保證鉆孔方向準(zhǔn)確。為使鋼管接頭錯(cuò)開，編號(hào)為奇數(shù)的第一節(jié)鋼管采用3 m長鋼管，編號(hào)為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管采用6 m長鋼管，以后每節(jié)均采用6 m長鋼管，以避免鋼管接頭在同一斷面。待注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并繼續(xù)注漿10 min以上方可結(jié)束注漿。

長管棚注漿液采用水泥漿液，水泥漿液水灰比為1∶1(重量比)。注漿壓力必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況確定參數(shù)并取得管棚注漿施工經(jīng)驗(yàn)。注漿結(jié)束后，用M5水泥砂漿填充鋼管，以增強(qiáng)管棚強(qiáng)度。

3.3 鉆爆施工

藥卷在洞外加工房進(jìn)行加工，按照爆破設(shè)計(jì)圖正確裝藥及連接，裝藥及連接完后檢查一遍以確認(rèn)與設(shè)計(jì)相符后進(jìn)行爆破。特別是對(duì)于采用導(dǎo)爆索連線的，連線方向一定要與設(shè)計(jì)相符。為了保證連線的質(zhì)量，可采用雙向連線。爆破前，將鉆眼機(jī)具設(shè)備、風(fēng)水軟管、作業(yè)照明電燈及電線撤離工作面(電力起爆的電燈、電線在裝藥前撤離，改用礦燈作業(yè))。進(jìn)行爆破時(shí)，所有人員撤至安全地點(diǎn)。

3.4 裝渣運(yùn)輸

由于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖斷面各分部斷面較小，故無法采用大型機(jī)械出渣;且該段隧道較短，因此而采用無軌運(yùn)輸。第①、②、③部分開挖斷面小，采用挖掘機(jī)翻渣。第④部分采用裝載機(jī)裝渣，自卸汽車出渣，運(yùn)輸至指定棄渣場(chǎng)傾倒。

3.5 支 護(hù)

支護(hù)參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)圍巖支護(hù)類型確定。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖支護(hù)類型根據(jù)性質(zhì)、用途可分為兩種:(1)初期支護(hù);(2)臨時(shí)支護(hù)。不管是臨時(shí)支護(hù)還是永久性初期支護(hù)，在隧道開挖成型后都要及時(shí)施作，以防止由于隧道圍巖有很大變形而影響隧道結(jié)構(gòu)安全。臨時(shí)支護(hù)在中部下臺(tái)階開挖、仰拱施工前拆除。

3.6 監(jiān)控量測(cè)

隧道開挖成型后要及時(shí)埋設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)工作。監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)的初始讀數(shù)要在12 h內(nèi)獲取，最遲不超過24 h。對(duì)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)進(jìn)行分析整理，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)反饋信息合理指導(dǎo)施工，為預(yù)留變形量、支護(hù)參數(shù)的調(diào)整、施工方法的改變提供技術(shù)依據(jù)。

3.7 二次襯砌

隧道開挖至基底后觀測(cè)地層是否發(fā)生變化、地基承載力是否滿足要求，當(dāng)其不滿足要求時(shí)會(huì)同設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理工程師提出基底加固方案，待處理滿足要求后方可進(jìn)行后續(xù)仰拱、拱墻襯砌等工序的施工。

隧道二襯按照“仰拱超前、拱墻緊跟”的方式進(jìn)行施工，出口采用一臺(tái)12 m全液壓模板臺(tái)車進(jìn)行襯砌。

隧道仰拱及填充混凝土采用組合鋼模板先行施作，拱墻二襯由襯砌臺(tái)車進(jìn)行整體澆筑。襯砌混凝土由5#拌和站集中拌和、罐車運(yùn)輸、泵送入模。

4 技術(shù)控制要點(diǎn)

(1)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，因其開挖步驟較多，工序比較復(fù)雜，必須合理安排工序才能保證施工規(guī)范、有序地進(jìn)行，進(jìn)而保證施工進(jìn)度。

(2)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工時(shí)，沿一側(cè)分一步或兩步進(jìn)行，每開挖一步均及時(shí)施作噴錨支護(hù)、安設(shè)鋼架、施作中隔墻，底部設(shè)臨時(shí)仰拱，中隔墻分部聯(lián)結(jié)而成，之后施工另一側(cè)，開挖、支護(hù)與先開挖的一側(cè)相同。

(3)各部分開挖時(shí)，鋼架設(shè)計(jì)加工與開挖輪廓吻合，支護(hù)盡量圓順，以減小應(yīng)力集中;當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件很差時(shí)，在左右側(cè)上部開挖時(shí)考慮預(yù)留核心土切環(huán)開挖。

(4)雙側(cè)壁導(dǎo)坑的開挖高度及寬度要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定?，F(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)設(shè)備、地質(zhì)條件等情況適當(dāng)調(diào)整，但最大寬度不得超過隧道斷面寬度的1/3。另一側(cè)開挖后，初期支護(hù)及時(shí)封閉、閉合，可以考慮在底部施作臨時(shí)仰拱。

(5)左、右兩側(cè)導(dǎo)坑縱向間距應(yīng)拉開一定距離，一般為15～25 m，且和仰拱不能拉得太遠(yuǎn)，應(yīng)保持在60 m以下。

(6)中隔壁臨時(shí)支護(hù)設(shè)置成弧型，厚度為30 cm左右。中隔壁臨時(shí)支護(hù)在施工仰拱時(shí)拆除。

(7)由于隧道設(shè)計(jì)要求仰拱必須超前施工，在工序安排上也是按此要求實(shí)施的，即導(dǎo)坑下部開挖時(shí)，一次將仰拱部分也開挖到位。仰拱開挖后不能露置，按設(shè)計(jì)要求及時(shí)施工仰拱初期支護(hù)，以確保支護(hù)體系閉合，這對(duì)大跨度軟巖隧道施工非常重要。只有這樣，才能保證初期支護(hù)的整體效果，形成有效的承載圈，從而保證隧道的施工安全。

(8)施工中特別要注意施工用水和隧道滲水的排放。由于工序多，施工用水和隧道滲水容易在邊墻處匯集，浸泡拱腳基礎(chǔ)，使其變軟，從而造成初期支護(hù)和圍巖的整體下沉。

(9)中隔壁臨時(shí)支護(hù)的作用在于分隔隧道、形成支柱，從而“減小”開挖斷面，減小隧道斷面效應(yīng)，同時(shí)傳遞荷載，因此，在施工中，必須注意爆破藥量的控制，不能對(duì)中隔壁臨時(shí)支護(hù)造成很大破壞，同時(shí)注意加強(qiáng)中隔壁的支護(hù)質(zhì)量，確保其支撐強(qiáng)度，從而保證使用本工藝施工成功。

(10)該工程屬大跨度大斷面隧道開挖，施工中嚴(yán)格控制進(jìn)尺，每次開挖一榀鋼架間距并盡快施作初期支護(hù)，做到“管超前、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早封閉”。

5 結(jié)語

近幾年，國家已越來越重視工程建設(shè)中的安全生產(chǎn)，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法隧道開挖方法雖然投入成本大，開挖步驟比較多，工期長，但在地質(zhì)條件較差的情況下，特別是在選擇大跨度隧道的進(jìn)洞方案時(shí)，其仍是安全、有效的隧道開挖方法。