張思凡

中交四航局第一工程有限公司

1 工程概況

元墩隧道左線起訖里程ZK176+460～ZK177+895，長1435m；右線起訖里程K176+465～K177+910，長1445m。隧道最大埋深位于K177+240處，達(dá)到188.9m，左線、右線的洞內(nèi)縱坡分別為2.255%上坡、2.1%上坡。通過新奧法的應(yīng)用組織洞身襯砌的建設(shè)工作以構(gòu)成復(fù)合式襯砌；超期支護(hù)環(huán)節(jié)采用到管棚、超前小導(dǎo)管等技術(shù)。

2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在隧道洞口淺埋段施工中的應(yīng)用特點(diǎn)

作為一種業(yè)內(nèi)較為主流的方法，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工理念先進(jìn)[1]，在大跨度、地質(zhì)條件較差（主要指的是Ⅴ級(jí)及以上圍巖施工地段）的隧道工程中具有可行性。在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用過程中根據(jù)開挖面的規(guī)格劃分為若干個(gè)洞室，待各洞室開挖工作落實(shí)到位后，兩側(cè)導(dǎo)坑自動(dòng)閉合，形成具有獨(dú)立性以及足夠穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，此時(shí)受力條件良好可以有效承受側(cè)向土壓力，能夠減小頂部圍巖的沉降量和位移量，有利于維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)安全的隧道施工環(huán)境。

3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 工藝原理

通過兩道中隔壁墻的設(shè)置，將隧道開挖面劃分為右、中、左三個(gè)導(dǎo)坑，再按順序依次施工。首先組織右、左兩處導(dǎo)坑的開挖工作，及時(shí)施作初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，隨后開挖中導(dǎo)坑，待初支仰拱封閉成環(huán)并且現(xiàn)場無異常狀況后，拆除右左導(dǎo)坑的臨時(shí)支護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，由此構(gòu)成具有穩(wěn)定性與完整性的斷面[2]。

3.2 關(guān)鍵施工方法

根據(jù)現(xiàn)場勘察資料可知，左洞出口段屬淺埋施工區(qū)域，該處的地質(zhì)以破碎狀為主，缺乏完整性與穩(wěn)定性，為保證開挖施工的安全性，采用超前大管棚的預(yù)支護(hù)手段。正式開挖階段，實(shí)施“機(jī)械（挖掘機(jī)）為主、人工為輔”的綜合型方案。依托于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工理念，結(jié)合掌子面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其劃分為7個(gè)部分，按順序開挖，具體分布情況如圖1所示。

圖1 掌子面施工部分的劃分示意圖

3.2.1 左導(dǎo)坑施工

（1）以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，測量放樣，隨后機(jī)械開挖①部左導(dǎo)坑上臺(tái)階，由人工利用風(fēng)鎬修邊。開挖后隨即初噴4cm的C25混凝土，經(jīng)封閉處理后設(shè)置第Ⅰ部分初期支護(hù)的鋼筋網(wǎng)、工字鋼拱架及臨時(shí)支護(hù)。其中鋼筋網(wǎng)選用的是尺寸為20cm×20cm的Φ8鋼筋網(wǎng)；鋼拱架所用原材料為I22b工字鋼，將質(zhì)量達(dá)標(biāo)的桿件按縱向50cm的間距依次設(shè)置到位；臨時(shí)支護(hù)采用的是支撐鋼拱架結(jié)構(gòu)，材料為I18工字鋼。為確保各結(jié)構(gòu)可共同作用，在支護(hù)鋼架與初支鋼拱架間采取連接措施（使用到鋼板和螺母），并考慮到鋼架的穩(wěn)定性要求，在鋼架底部布設(shè)2根長為4m、壁厚為3.5mm的Φ42mm無縫鋼管，作為鎖腳鋼管而使用。經(jīng)過前述的各項(xiàng)連接工作后復(fù)噴混凝土直至厚度達(dá)到28cm為止，單個(gè)循環(huán)的施工進(jìn)尺量取1.5m。

（2）隨①部施工進(jìn)程的推進(jìn)，待其達(dá)到3m后，組織②部左導(dǎo)坑下臺(tái)階的開挖作業(yè)，此階段初噴混凝土厚度按4cm的標(biāo)準(zhǔn)控制。邊墻施工階段使用到長為4m的Φ42mm鋼管，環(huán)、縱向間距均取1.0m，制備適量水泥漿，在高壓（以0.5MPa為宜）條件下注入，通過漿液的凝結(jié)作用，實(shí)現(xiàn)有效地加固。注漿工作落實(shí)到位后，設(shè)置初支Ⅱ部Φ8鋼筋網(wǎng)、鋼支撐拱架及鋼支撐（作為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)而使用）類似的，依然設(shè)置鎖腳鋼管，以起到加固的效果，隨后復(fù)噴混凝土[3]。

3.2.2 右導(dǎo)坑施工

（1）待左導(dǎo)坑②部施工達(dá)到2個(gè)循環(huán)后，可以進(jìn)入③部右導(dǎo)坑上臺(tái)階施工環(huán)節(jié)，有序開挖，對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，與前述“3.2.1中的（1）”一致，此處不再贅述。

（2）進(jìn)入④部右側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階開挖環(huán)節(jié)，此階段的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置方法與前述“3.2.1中的（2）”一致，此處不再贅述。

3.2.3 中導(dǎo)坑施工

（1）右導(dǎo)坑下臺(tái)階施工達(dá)9m后，方可進(jìn)入中導(dǎo)坑上臺(tái)階⑤部的開挖施工環(huán)節(jié)，按規(guī)定將開挖工作落實(shí)到位后，設(shè)置Ⅴ部初期支護(hù)。首先初噴4cm厚的混凝土，通過該混合料實(shí)現(xiàn)對(duì)開挖圍巖的全方位封閉，再安裝鋼筋網(wǎng)、I22b工字鋼拱架，將該部分與第Ⅰ、第Ⅲ部鋼拱架穩(wěn)定連接于一體后復(fù)噴28cm厚的C25混凝土。

（2）經(jīng)中導(dǎo)坑上臺(tái)階的持續(xù)施工，待實(shí)際進(jìn)度達(dá)到2個(gè)循環(huán)后可以進(jìn)入⑥部開挖環(huán)節(jié)，此部分采取的是自上而下的順序。

（3）若⑥部開挖工作結(jié)束且無質(zhì)量問題，方可開挖⑦部，支護(hù)工作中首先初噴4cm厚的Ⅶ部混凝土，安裝鋼筋網(wǎng)和I22b鋼拱架，在此基礎(chǔ)上針對(duì)Ⅱ、Ⅳ部兩個(gè)區(qū)域的鋼拱架采取連接措施構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)體系，復(fù)噴28cm厚的C25混凝土，從而達(dá)到初期支護(hù)封閉成環(huán)的效果。

3.2.4 臨時(shí)支護(hù)的拆除

拆除是一項(xiàng)精細(xì)化較高的工作，需秉承著全面、仔細(xì)的作業(yè)原則，按特定的流程將臨時(shí)支護(hù)的相關(guān)結(jié)構(gòu)拆除，主要有：清理端頭混凝土→切割連接板→移除鋼拱架→開挖仰拱→澆筑混凝土。

4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工的質(zhì)量控制措施

4.1 精準(zhǔn)把控初期支護(hù)的工藝要點(diǎn)

待洞身開挖結(jié)束后應(yīng)當(dāng)隨即初噴混凝土，以形成4cm厚的結(jié)構(gòu)層，起到封閉的作用；取Φ25正反循環(huán)中空注漿錨桿，利用該裝置注漿，在布設(shè)錨桿時(shí)要求其環(huán)向、縱向的距離均為1m，同時(shí)調(diào)整好錨墊板的位置，使其能夠與巖面保持緊密貼合的關(guān)系；安裝雙層鋼筋網(wǎng)，此材料根據(jù)施工要求提前制作成型，通過質(zhì)量檢驗(yàn)后方可將其安裝到位；混凝土初噴后使用鋼拱架結(jié)構(gòu)安裝鋼架，縱向間距按0.5m控制；經(jīng)前述工作后，若錨桿、鋼架、鋼筋網(wǎng)均安裝到位，方可復(fù)噴混凝土，此部分的結(jié)構(gòu)層厚度按5～6cm控制。

（1）隧道支護(hù)緊跟開挖，加強(qiáng)監(jiān)控量測，遇局部地質(zhì)條件欠佳的區(qū)域時(shí)采取加強(qiáng)支護(hù)措施，及時(shí)封閉。

（2）噴射混凝土施工階段合理選擇原材料，骨料為關(guān)鍵材料，要求其具有潛在堿活性。

（3）依托于濕噴工藝完成混凝土的噴射作業(yè)，根據(jù)配合比，利用自動(dòng)計(jì)量裝置精準(zhǔn)稱量材料，使各類材料的用量均具有合理性；定期檢定儀器，使其具有較高的運(yùn)行精度。

（4）混凝土噴射施工前對(duì)開挖斷面做詳細(xì)的檢查，明確其尺寸特點(diǎn)，清理附著在該處的各類松動(dòng)巖塊以及聚集在拱腳等部位的雜物，以免影響混凝土與受噴巖面的黏結(jié)穩(wěn)定性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置控制層厚度標(biāo)志，作為施工的參照基準(zhǔn)。

（5）基面存在滴水、出水的情況時(shí)，利用鑿槽、埋管等方法予以處理，高效疏干。

（6）混凝土噴射施工遵循分層的原則，單次噴射的最大厚度根據(jù)作業(yè)部位做針對(duì)性的控制，拱部不超過10cm，邊墻不超過15cm。合理協(xié)調(diào)現(xiàn)場作業(yè)關(guān)系，混凝土終凝到下一循環(huán)爆破作業(yè)間隔需達(dá)到3h或適當(dāng)延長。

（7）根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、錨固特點(diǎn)等選擇合適類型的錨桿，較適宜的是商品錨桿，且需適配墊板，布設(shè)時(shí)確保墊板能夠與基面保持緊密貼合的關(guān)系。

（8）初噴混凝土結(jié)束后及時(shí)架設(shè)鋼架，在安裝前檢查鋼架，若有局部變形則適當(dāng)調(diào)整，若有雜物則及時(shí)清理干凈。

（9）初期支護(hù)通常采取的是“鋼筋網(wǎng)+鋼架噴射混凝土”相綜合的方案，在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和鋼架時(shí)不可避免地與巖面產(chǎn)生空隙，該部分可采用噴射混凝土的方法予以回填處理，使空隙得到有效地填充，具有密實(shí)性。

4.2 加大監(jiān)控量測力度

隧道施工環(huán)境復(fù)雜，全面的監(jiān)測能夠采集反映實(shí)際施工情況的數(shù)據(jù)，進(jìn)而給施工效果的判斷提供依據(jù)。對(duì)此，在隧道的中線兩側(cè)按2m～5m的間隔依次設(shè)置測點(diǎn)，用于監(jiān)測地表沉降，在此方式下，要求各斷面的測點(diǎn)數(shù)量達(dá)到7～11個(gè)。按規(guī)定的頻率觀測，全面且及時(shí)地采集數(shù)據(jù)，經(jīng)匯總后提取有價(jià)值的內(nèi)容繪制時(shí)態(tài)的曲線展開回歸分析，利用數(shù)據(jù)指導(dǎo)后續(xù)的施工，達(dá)到動(dòng)態(tài)施工、靈活施工的效果。

4.3 采取全面的防排水措施

滲漏水問題在隧道工程中較為常見，同時(shí)易嚴(yán)重威脅隧道的質(zhì)量乃至安全性。對(duì)此，做好防水和排水兩項(xiàng)工作的重要性不言而喻。

（1）防水方面以復(fù)合式襯砌為主要的防水結(jié)構(gòu)。對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)噴射施工后利用混凝土有效封閉巖面的各類裂隙構(gòu)成完整的巖體；在二襯施工階段采用的是防水性能較為良好的防滲型混凝土，以提高防水能力；根據(jù)初期支護(hù)和二次襯砌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在兩者間設(shè)置防水層增強(qiáng)防水效果。

（2）排水方面采用單壁的波紋管。將該材料環(huán)向布置在初支和二襯間；在隧道的兩側(cè)墻底處雙壁打孔，于該處安裝合適尺寸的波紋管，使其可以縱向分布至整個(gè)隧道達(dá)到貫通的狀態(tài)，并與環(huán)向排水管連接形成完整的排水網(wǎng)絡(luò)，通過橫向排水管的應(yīng)用將水高效引排至兩側(cè)的排水管，集中后向洞外排放，避免隧道施工現(xiàn)場積水問題；采用路緣通縫類型排水溝處理路面水以便將其向洞外排出。

4.4 合理設(shè)置襯砌

在隧道洞口段布設(shè)加強(qiáng)襯砌，拱墻和仰拱兩處均布設(shè)雙層鋼筋；拱部對(duì)防水性能提出較高的要求，使用到C25防水混凝土，形成防水性能較為良好的襯砌結(jié)構(gòu)；仰拱結(jié)構(gòu)的施工則采用的是C25普通型混凝土襯砌；在施工現(xiàn)場適配全液壓模板臺(tái)車和泵送裝置，高效完成混凝土的澆筑作業(yè)，隨混凝土的逐步成型構(gòu)成完整、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語

通過對(duì)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析可知，總體變形量在許可范圍內(nèi)得到有效地控制；縱觀施工全程，安全狀況良好，各項(xiàng)工作緊密銜接，施工進(jìn)程有條不紊地推進(jìn)。由此表明在大跨度隧道淺埋偏壓段的施工中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法具有較好的應(yīng)用效果，其在筑安全、保質(zhì)量、提效益等方面均起到重要的作用，具有借鑒意義。