高瑞宏 周超 邱凱杰

(四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽618000)

隨著時(shí)代的進(jìn)步和現(xiàn)代化城市的發(fā)展，近些年高速鐵路的規(guī)模和發(fā)展速度日益提升，社會也對其提出了更高的要求。而在高速鐵路具體施工中，隧道施工又是其中的重點(diǎn)內(nèi)容。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是隧道開挖的一種方式，屬于新奧法的一個分支，以新奧法基本原理為依據(jù)。因其對圍巖的擾動小、施工安全、隧道變形小、適合于洞口及中間穿越破碎帶施工，而被廣泛的采用。其中隧道變形規(guī)律及控制措施[1]是施工中必須要關(guān)注的要點(diǎn)。本文以京滬高速鐵路的鳳凰臺隧道、金牛山隧道為實(shí)例來研究雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在隧道施工中的應(yīng)用。

1 工程背景

金牛山隧道進(jìn)口里程DK465+335，出口里程DK467+240,全長1 905 m，隧道內(nèi)為3‰和12‰的上坡，DK466+365～DK466+635設(shè)置豎曲線。隧道進(jìn)口位于R=8 km的曲線上，其余位于R=9 km的曲線上。隧道位于丘陵緩坡，地形起伏較大，隧道最大埋深35.37 m。山坡自然坡度約15°～20°，種有果樹，坡頂新辟京福高速公路。

隧道進(jìn)口為喇叭口式隧道門，出口為緩沖結(jié)構(gòu)洞門，主要涉及到土石明挖、石方洞挖、混凝土澆筑、噴混凝土施工。Ⅲ級、Ⅳ級圍巖開挖采用臺階法施工[2]、Ⅴ級(60 m)進(jìn)口加強(qiáng)段、Ⅳ級(200 m)下鉆高速段開挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。

鳳凰臺隧道進(jìn)口里程DK455+980，出口里程DK457+148，全長1 168 m。隧道坡度為3.0‰的下坡，整個隧道位于R=7 km的圓曲線上。該隧道開挖斷面大，隧道內(nèi)輪廓均設(shè)計(jì)采用單洞雙線斷面[2]。

隧道進(jìn)、出口均為喇叭口式隧道門，主要涉及到土石明挖、石方洞挖、混凝土澆筑、噴射混凝土施工。主要需穿越Ⅲ級、Ⅳ級地區(qū)、Ⅳ級加強(qiáng)圍巖部分的巖體開挖擬采用臺階法施工可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求、Ⅴ級圍巖主要分布于本標(biāo)段的洞口區(qū)域，因此洞口的加強(qiáng)段的開挖擬采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工[3]可以保證施工進(jìn)度。

2 施工準(zhǔn)備

隧道正式施工前必須進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，主要是采用先進(jìn)的地質(zhì)超前探測預(yù)報(bào)系統(tǒng)對即將施工的前方圍巖進(jìn)行詳細(xì)的超前探測，通過探測結(jié)果仔細(xì)分析圍巖的各種性能指標(biāo)，提前預(yù)判可能發(fā)生的施工隱患。

在進(jìn)行隧道開挖施工過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際準(zhǔn)確的施工設(shè)計(jì)圖繪制隧道在不同階段的土石方開挖施工草圖。在每個階段的施工草圖上應(yīng)精確的對隧道中線以及水平控制樁進(jìn)行精準(zhǔn)放樣，并與實(shí)際施工現(xiàn)場放樣樁點(diǎn)進(jìn)行對比檢查，出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正。同時(shí)，在隧道施工過程中為避免超出或侵占標(biāo)準(zhǔn)界限，常規(guī)的做法是將隧道凈空擴(kuò)大約50 mm，因此正式進(jìn)行隧道開挖草圖設(shè)計(jì)及繪制時(shí)，應(yīng)將隧道開挖的輪廓尺寸擴(kuò)大50 mm，同時(shí)注意隧道底部不進(jìn)行放大。而且還要根據(jù)工地的實(shí)際工況，結(jié)合施工規(guī)范要求，對于隧道四周預(yù)留足夠的初期支護(hù)變形量約100 mm～150 mm，所以在進(jìn)行開挖草圖設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際隧道開挖輪廓線還需要進(jìn)行擴(kuò)大100 mm～150 mm。

3 高鐵隧道施工工藝設(shè)計(jì)及控制

3.1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計(jì)

針對本工程隧道Ⅴ級圍巖特征，首先要將整體的隧道大斷面劃分成五部分區(qū)域分別施工。先進(jìn)行斷面一側(cè)的施工，以此將隧道的跨度變小，同時(shí)劃分不同區(qū)域的隧道中部擬采用臺階法施工并出渣，可以滿足要求。初步設(shè)計(jì)的橫、縱斷面示意圖如圖1，圖2所示。

3.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工序控制

在金牛山的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法具體實(shí)施中，必須要符合“弱量爆破、縮短進(jìn)尺、加強(qiáng)支護(hù)、及早封閉、經(jīng)常量測”的原則進(jìn)行隧道施工，在開挖過程中巖石質(zhì)地段主要采用弱爆破，輕型土方部分及破碎帶部分可以人工開挖輔助。

正式施工前應(yīng)進(jìn)行超前長管棚支護(hù)，利用注漿加固地層。開挖①部分，人工配合整修。導(dǎo)坑周邊初始采用噴射混凝土封閉巖石，隧道洞身先進(jìn)行錨桿施工，并在其上密掛鋼筋網(wǎng)，然后在支護(hù)措施上安裝格柵鋼架和臨時(shí)鋼架，再進(jìn)行復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。頂部錨桿施工危險(xiǎn)，也沒有錨固點(diǎn)，故不宜設(shè)置[4]。在隧道斷面①部分完工后保持一段安全距離，再進(jìn)行②部分開挖，必要時(shí)需人工配合整修斷面形狀。在隧道導(dǎo)坑的周邊的初期支護(hù)，需要初噴40 mm厚混凝土對巖面進(jìn)行封閉，施作洞身錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，安裝格柵鋼架和臨時(shí)鋼架復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

在高鐵隧道實(shí)際施工中，應(yīng)每天收集監(jiān)控測量的數(shù)據(jù)，并對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行分析，直至測量數(shù)據(jù)結(jié)果顯示初期支護(hù)變形已經(jīng)收斂并保持穩(wěn)定后，方可對臨時(shí)格柵鋼架的中部進(jìn)行拆除。在隧道仰拱部分的混凝土施工應(yīng)利用仰拱棧橋進(jìn)行仰拱混凝土的填充。然后再利用襯砌模板臺車對拱墻進(jìn)行整體一次性灌注，這樣可以保證拱圈的施工質(zhì)量。

3.3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工程效果分析

在金牛山及鳳凰臺隧道整體開挖完成并支護(hù)完成時(shí)，應(yīng)及時(shí)事先埋設(shè)好監(jiān)控量測控制點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)變形監(jiān)控的量測工作。所有監(jiān)控量測控制點(diǎn)的初始參數(shù)測量應(yīng)在12 h內(nèi)獲得數(shù)據(jù)，特殊情況不超過24 h的最低限值。對收集到監(jiān)控量測數(shù)據(jù)應(yīng)馬上進(jìn)行整體數(shù)據(jù)的整理分析并形成報(bào)告，現(xiàn)場工程師及施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測反饋的信息，正確指導(dǎo)正在進(jìn)行的隧道施工。實(shí)際施工中建議預(yù)留變形量、合理調(diào)整隧道側(cè)壁支護(hù)參數(shù)，為施工方法的改進(jìn)和優(yōu)化提供技術(shù)依據(jù)，最終提高工程質(zhì)量。

在本工程的隧道洞口雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工后，整體圍巖變形、洞頂下沉量很小，在控制允許范圍之內(nèi)。設(shè)計(jì)安全保證了施工的安全環(huán)境。工序前后銜接順暢，施工速度快，可保證施工質(zhì)量與施工進(jìn)度。

4 結(jié)語

通過工程實(shí)踐及現(xiàn)場雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，想要達(dá)到設(shè)計(jì)的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求及保證進(jìn)度符合工程特點(diǎn)，達(dá)到最優(yōu)化的工程效果，應(yīng)在以下方面進(jìn)行關(guān)注與改進(jìn)：

1)次隧道的循環(huán)進(jìn)尺，應(yīng)首先進(jìn)行控制點(diǎn)的測量放樣，超欠挖后果很嚴(yán)重應(yīng)嚴(yán)格控制。組織測量人員對測量控制點(diǎn)及時(shí)、定期進(jìn)行量測，并復(fù)核數(shù)據(jù)。在施工中隧道底部的下沉、上鼓以及其他外力導(dǎo)致地面產(chǎn)生不均勻變形或施工人員、機(jī)械的碰撞等原因都會對測量控制點(diǎn)造成損害，應(yīng)提前采取保護(hù)措施。隧道成型后應(yīng)檢測、保證隧道邊墻、仰拱或底板等部分的地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求[5]。如隧底出現(xiàn)軟弱地基應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)地基處理方法進(jìn)行處理，并能保證施工質(zhì)量符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求，工況地質(zhì)復(fù)雜的隧道底部開挖前應(yīng)請專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行施工工藝的設(shè)計(jì)，保證施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度。

2)各類型工況不同，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑進(jìn)行隧道施工時(shí)，不同的地質(zhì)條件實(shí)際開挖高度、寬度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分析、計(jì)算確定，選用施工設(shè)備的型號不同，施工參數(shù)也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。但不同的區(qū)塊設(shè)計(jì)寬度不得超過隧道開挖斷面寬度的0.33。順序進(jìn)行的后階段開挖的初期支護(hù)應(yīng)采用噴射混凝土進(jìn)行封閉，必要時(shí)可以在隧道底部修筑臨時(shí)仰拱以保證施工順利進(jìn)行。分布于斷面的兩側(cè)導(dǎo)坑的縱向間距應(yīng)保持安全距離，以15 m～25 m為宜。順序施工中與仰拱的間距不可以太大，一般不超過60 m。

3)側(cè)壁導(dǎo)坑法的斷面設(shè)計(jì)的中隔壁主要起臨時(shí)支護(hù)的作用，將隧道進(jìn)行分隔、起支撐作用，使得開挖斷面“減小”，保證隧道斷面整體穩(wěn)定性，也使荷載傳遞合理。因此在雙側(cè)壁法施工中對于爆破的用藥量必須嚴(yán)格控制，以免對中隔壁的穩(wěn)定性造成影響，土石方開挖及進(jìn)洞的同時(shí)應(yīng)關(guān)注中隔壁的強(qiáng)度、變形變化，必要時(shí)要采取補(bǔ)強(qiáng)措施，確保其中間支撐強(qiáng)度，這是保證本工藝施工成功的關(guān)鍵。