董偉偉

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100080）

0 引言

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是在新奧方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種隧道施工工藝。通過(guò)對(duì)眾多隧道工程實(shí)例的分析可知，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法使用時(shí)地面沉降僅為其他工法的1/2。盡管其具有擾動(dòng)大、剖面劃分多等缺點(diǎn)，但各剖面均能在基坑開(kāi)挖后自行封閉，故采用該法基本消除了土體變形等因素對(duì)隧道工程質(zhì)量的影響。

1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)概述

1.1 工作原理

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的工作原理是采用兩道中間隔壁將全隧道掘進(jìn)面劃分三個(gè)導(dǎo)坑，也就是右、中、左三個(gè)導(dǎo)坑。首先開(kāi)挖左右兩側(cè)的導(dǎo)坑，接著分別對(duì)導(dǎo)坑進(jìn)行初支和臨時(shí)支護(hù)，再對(duì)中間的導(dǎo)坑進(jìn)行初支護(hù)，初支護(hù)在仰拱處閉合成環(huán)，最后將左右兩個(gè)導(dǎo)坑的臨時(shí)鋼架依次分段拆卸，使其成為一個(gè)整體。

1.2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法優(yōu)勢(shì)

從新奧地利隧道建設(shè)法（NATM）發(fā)展而來(lái)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，適合于V 類及更高等級(jí)、地質(zhì)條件更惡劣的大跨度、復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道工程建設(shè)。其特點(diǎn)是：在施工時(shí)，將整個(gè)基坑平面劃分若干個(gè)孔道，挖掘量很少，兩邊的每一個(gè)孔道都在挖掘完成后馬上封閉，構(gòu)成一種能有效承受橫向土壓力的、自給自足的、狹窄的豎直結(jié)構(gòu)。所以，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法可以對(duì)頂板的變形進(jìn)行有效控制，保證工作面的穩(wěn)定性，從而減少掘進(jìn)時(shí)的危險(xiǎn)[1]。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某隧道工程項(xiàng)目是一個(gè)雙線隧道，進(jìn)口和出口距離DK2+045，DK13+987，中間距離DK8+016，全長(zhǎng)11.942km，最大埋深337m。多為平行區(qū)，入口半徑為0.7km、0.6km，另有1.4km、1.7km 左右偏移，隧道位于兩條平行線上，隧道縱向斜率為“V”字形，且隧道出口斷面下斜率分別為-9.7‰、-30‰、25.2‰、30‰、-3‰，導(dǎo)線高度為107.57～214.678m。

2.2 工程難點(diǎn)分析

第一，由于巖石和周?chē)鷰r石存在坍塌的危險(xiǎn)，因此，隧道極易遭受地表塌陷、空洞和溶洞等天然災(zāi)害。第二，因?yàn)樵摴こ讨杏胁糠值貐^(qū)屬于低氣體隧道，施工時(shí)有一定風(fēng)險(xiǎn)，要確保隧道的通風(fēng)，以此降低安全事故的發(fā)生概率。第三，由于隧道周?chē)嬖谌朔劳ǖ?、市政道路、房屋、交通干道等眾多建筑物，所以，?yīng)按照《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）和《鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（TB 10304—2020）等要求，采取相應(yīng)的安全措施，在保障自身安全的前提下，保障其他建筑物的安全。第四，由于存在瓦斯、巖溶、危巖、斷裂等多種不利地質(zhì)條件，因此，該隧道屬1 類危險(xiǎn)隧道，具有一定的可預(yù)測(cè)性。

2.3 技術(shù)措施

第一，加大暗洞覆蓋層的厚度，調(diào)節(jié)明洞。原本入口明洞為30m，根據(jù)實(shí)際情況，將其改為45m，并從0.6m 改為3m。

第二，在V 類軟巖石中，在淺埋偏壓力較大的情況下，必須使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。采用“邊挖邊支護(hù)”的方法，使開(kāi)挖斷面由大化小。

第三，為了保證施工過(guò)程中的圍巖穩(wěn)定性，需要對(duì)施工中采用的提前預(yù)埋支撐方式進(jìn)行合理調(diào)整。暗洞拱部原設(shè)計(jì)不動(dòng)（φ42mm 超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)不動(dòng)），增設(shè)108 超前長(zhǎng)管棚（40m）預(yù)支護(hù)，其環(huán)向間隔0.4m，在洞口開(kāi)挖。另一種情況是在拱形部分，使用了兩個(gè)φ42mm 的小直徑提前管，對(duì)其進(jìn)行灌漿，以達(dá)到加強(qiáng)的目的。該小管道長(zhǎng)度4.5m，環(huán)形間隔0.2m，外推角度35°和10°，縱向間隔150cm。

第四，通過(guò)改變初始支護(hù)構(gòu)造，減小隧道內(nèi)的地層壓力，保證隧道的穩(wěn)定性。山側(cè)側(cè)墻使用帶有排氣系統(tǒng)的φ25mm 中空灌漿錨桿來(lái)取代原來(lái)設(shè)計(jì)中的φ22mm 砂漿錨桿，其軸向間距為1m，縱向間距為80cm，長(zhǎng)度從原來(lái)的4m 調(diào)整為6m，呈梅花形。

第五，選擇較細(xì)的管道進(jìn)行灌漿。在工作面開(kāi)挖時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)容易剝離的地方進(jìn)行注漿，為了確保工作面的穩(wěn)定，選擇的是φ42mm、2m 長(zhǎng)的小管道，間隔1m，呈梅花形。

第六，為增強(qiáng)其穩(wěn)定性，可在明洞斷面左邊的斜坡上，采用1∶0.75～1.25 的填筑土體，并采用φ42mm 的小型管道（10m）灌漿，并采用φ25mm（6m）的空心灌漿錨桿（6m），間隔1.2m，呈梅花形，用于加強(qiáng)斜坡的穩(wěn)定性。

第七，加強(qiáng)排水和防火措施。采取導(dǎo)流溝、集中排水等措施，將洞穴內(nèi)的積液全部抽干；為實(shí)現(xiàn)降雨徑向入溝快速排水，需對(duì)斜面上的排水溝進(jìn)行修整與通暢；減少降雨入水，如有需要，用雨布覆蓋，并選用鉆孔法對(duì)地面的縫隙、孔隙進(jìn)行夯實(shí)；對(duì)于周?chē)八淼乐械娜芏?，?yīng)視其水流狀況而選用相應(yīng)的治理方法，存在溶洞時(shí)應(yīng)采取截?cái)?、引流等措施進(jìn)行治理，而對(duì)于無(wú)水流通道的巖洞，可采用漿料碎塊或干碎塊來(lái)進(jìn)行處理[2]。

第八，在施工期間，需根據(jù)巖層中的實(shí)際含水量，在巖層中穿入玻璃鋼管道，以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖層的蓄水和放水，注漿加固可選擇直徑為42mm 的小型管道。

3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)

3.1 施工要點(diǎn)

第一，考慮到工作面容易垮落，特別是側(cè)壁下方。因此，必須在原來(lái)的基礎(chǔ)上多加2 個(gè)步驟，共計(jì)10 個(gè)步驟。也就是最初的“②”和“④”被分成兩個(gè)部分，②-1 和④-1 部的開(kāi)挖高度是2.73m，②-2 和④-2 部的開(kāi)挖高度是2.39m，見(jiàn)圖1。第二，在洞口有偏壓的情況下，首先開(kāi)挖右側(cè)洞口，以減小左邊洞口開(kāi)挖時(shí)的側(cè)向壓力。第三，在軟硬巖石的穩(wěn)固階段，進(jìn)行快速掘進(jìn)，在8cm 厚度水泥噴出時(shí)，進(jìn)行快速封堵，同時(shí)，對(duì)初支護(hù)和暫支護(hù)要進(jìn)行快速支撐，以達(dá)到封堵的目的，一環(huán)套一環(huán)。第四，應(yīng)預(yù)留核心位置為①③⑤⑥，應(yīng)用上弧形小島坑進(jìn)行開(kāi)挖，以此降低開(kāi)挖面臨孔的高度，減小斜坡的傾角。同時(shí)，為了避免基坑表面出現(xiàn)崩塌、滑落現(xiàn)象，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，在進(jìn)行初步支護(hù)后再進(jìn)行開(kāi)挖。第五，下部開(kāi)挖必須在上部支護(hù)穩(wěn)定后方可進(jìn)行，以免影響上部圍巖的正常施工和安全。為了預(yù)防上部出現(xiàn)斷面現(xiàn)象，需要同時(shí)懸空兩側(cè)拱腳。也就是要交錯(cuò)進(jìn)行開(kāi)挖施工。第六，認(rèn)真加固拱腳，并在各點(diǎn)上強(qiáng)化鋼框，每一處的拱腳需要用2 根長(zhǎng)6m、φ50mm 的鋼管進(jìn)行加固鎖定。第七，在上方基坑和兩邊導(dǎo)向坑支護(hù)完畢后，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量，并對(duì)拱腳、拱頂和側(cè)壁中間部位的定位進(jìn)行適時(shí)修正。當(dāng)觀測(cè)到變形速率加快時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行仰拱預(yù)支封堵。第八，為確保工程的安全性，在拆除臨時(shí)鋼框架時(shí)，應(yīng)使其間距小于5m。第九，二次襯砌必須在初始支護(hù)變形趨于平穩(wěn)以后才能進(jìn)行。第十，因?yàn)樵擁?xiàng)目涉及的部門(mén)較多，但作業(yè)范圍相對(duì)較窄，各工藝環(huán)節(jié)可能互相影響，因此必須有統(tǒng)一的指令才能完成作業(yè)，確保各部門(mén)之間的配合，使各個(gè)環(huán)節(jié)井然有序[3]。

圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工分部示意(單位：m)

3.2 旋噴樁注漿加固

采用φ900mm@70cm 樁徑的三重管旋噴樁，對(duì)隧洞掘進(jìn)線上2～3m 范圍內(nèi)的巖體進(jìn)行強(qiáng)化處理，將整個(gè)區(qū)段作為一個(gè)加強(qiáng)體。

一是鉆孔。在鉆孔前，先進(jìn)行孔高的測(cè)量，再做好數(shù)字和標(biāo)定工作。在施工之前，要對(duì)孔間距、深度、孔的直徑、垂直度進(jìn)行檢測(cè)，并選取DNI1O PVC 管對(duì)容易倒塌和有穿孔的地方進(jìn)行護(hù)壁。

二是旋噴。為避免管道中的污泥積累，在插入管道時(shí)，一定要用塑料薄膜包裹高壓水口。當(dāng)水壓足夠高時(shí)，就用泥漿從上方向下噴射，為避免旋噴管道發(fā)生扭曲，應(yīng)在達(dá)到規(guī)定的工作壓力后再進(jìn)行噴射。

3.3 超長(zhǎng)管棚施工

超長(zhǎng)管棚選用的是熱軋無(wú)縫鋼管，其鋼管規(guī)格為φ108mm，壁厚8mm。該管棚應(yīng)布置在拱部120°的區(qū)域內(nèi)，間距應(yīng)按照0.4m 的距離來(lái)設(shè)置。同時(shí)，為確保超長(zhǎng)管棚連接牢固，需要利用絲扣套管進(jìn)行管棚連接，其中絲扣套管的規(guī)格為φ121mm，壁厚8mm，長(zhǎng)度400mm；連接超長(zhǎng)管棚的單管長(zhǎng)度為6000cm。

3.3.1 外置管棚。為了避免在隧道開(kāi)挖段中出現(xiàn)“墜頭”現(xiàn)象，外置管棚非常重要，科學(xué)合理的外置管棚能夠發(fā)揮優(yōu)良的圍巖支撐作用。所謂外放距離主要指鋼管中心點(diǎn)到隧道開(kāi)挖輪廓線的垂直距離，用公式表示為：L=L1+L2+L3=35+10+20=65cm（其中，L1為鋼管設(shè)計(jì)中心點(diǎn)到隧道開(kāi)挖輪廓線的垂直距離；L2為預(yù)留隧道變形的數(shù)量；L3 為“墜頭”的余數(shù)）。

3.3.2 安裝導(dǎo)向管。導(dǎo)向管的安裝是按照預(yù)先確定的大小來(lái)進(jìn)行的，并在地下的一面墻壁上開(kāi)有洞口，總共159 個(gè)洞口。導(dǎo)向管安裝完畢后，進(jìn)行逐一檢驗(yàn)，以保證導(dǎo)向管的位置、方向、角度滿足建設(shè)要求。若出現(xiàn)裂縫應(yīng)將裂縫補(bǔ)上，通常使用高強(qiáng)度的環(huán)氧膠漿，然后再安裝133 引導(dǎo)鋼管。

3.3.3 機(jī)具和鉆孔的選擇。成孔機(jī)械的選用將直接關(guān)系到成孔效果?？傮w上，采用HGT-100 型水力臥式鉆孔設(shè)備，對(duì)斷層破碎帶進(jìn)行鉆孔。根據(jù)下層條件配好洗漿泥漿。打開(kāi)水泵后，先讓清洗水流動(dòng)一下，然后再繼續(xù)鉆進(jìn)。在鉆井作業(yè)中，必須選擇電纜導(dǎo)向器進(jìn)行分段測(cè)量，為了確保其精度，在出現(xiàn)傾斜時(shí)必須進(jìn)行方位校正。需要注意的是，在工程建設(shè)過(guò)程中所發(fā)生的一切，都要做好登記，以備將來(lái)查詢。

3.3.4 安裝鋼管。采用接管的方法將管道連接起來(lái)后再進(jìn)行插入，準(zhǔn)備4m 的標(biāo)準(zhǔn)管道以及幾根2m的管道備用，便于交叉安裝。

3.3.5 注漿。采用小管子逐個(gè)、重復(fù)地進(jìn)行注水漿液的壓實(shí)，將水灰比控制在0.6～1，并將注漿量和壓力控制在0.4～0.6MPa。由于斷裂的巖石是不完整的，因此最終的壓強(qiáng)必須超過(guò)0.8MPa。

3.4 隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

3.4.1 洞門(mén)口地下連續(xù)墻破除。在地下連續(xù)墻鋼筋混凝土破除時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循工程施工工藝步驟，做好相關(guān)支護(hù)工作，并排擺放三棍鋼筋鋼架，按照1～6 的順序進(jìn)行施工。

3.4.2 超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)。超前灌漿小導(dǎo)管同樣選擇的是熱軋無(wú)縫鋼管，其鋼管規(guī)格為厚度0.35cm，φ42mm，長(zhǎng)度為4m。環(huán)向間距設(shè)置為30cm，每一次搭接的長(zhǎng)度為2m，其范圍是180°，外插腳設(shè)置在10°。水泥漿在0.6～0.7MPa 的壓力下，選擇0.6～0.8 的水泥漿作為注漿材料。它的具體操作主要有：檢查、注水泥、設(shè)置小孔、封堵工作面成孔等。

3.4.3 土方開(kāi)挖與初期支護(hù)。導(dǎo)坑的開(kāi)挖有先后次序，各坑間相距3～5m，導(dǎo)坑間互不干擾，各自獨(dú)立進(jìn)行。選擇小型破碎炮來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖，將泥土從小車(chē)上卸下，然后拖入土斗中，再用起重機(jī)將泥土直接運(yùn)輸?shù)降乇?。在格子與巖石之間懸掛鋼筋網(wǎng)，并與格子網(wǎng)相聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)要牢靠，各格子網(wǎng)使用M24A 系列螺栓及聯(lián)結(jié)模板。在每一個(gè)格子框架的一側(cè)，以及在通道的另一端，都安裝縱梁，并在此基礎(chǔ)上噴射預(yù)應(yīng)力混凝土。彎曲墻體部位的網(wǎng)格應(yīng)采用分段布置，在網(wǎng)格鋼框架的基座上鋪設(shè)方木，并選擇砂礫填充。為預(yù)防格柵鋼架連接不夠緊密，噴射時(shí)不能?chē)娀炷痢?/p>

3.4.4 中隔壁拆除與二次襯砌施工。隧道為彎曲狀，需要適當(dāng)減小二襯臺(tái)車(chē)的長(zhǎng)度，方能保障隧道間隙和真圓度。每一個(gè)倉(cāng)段設(shè)置6m，應(yīng)用前傾后拱的二襯選擇辦法。不僅要做好隧道的前期支護(hù)施工，還需要對(duì)相關(guān)施工活動(dòng)開(kāi)展密切的監(jiān)測(cè)活動(dòng)，收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化。待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，依據(jù)規(guī)范施工工序，對(duì)臨時(shí)支架進(jìn)行科學(xué)拆除，且每次拆除按照小于8m 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[4]。

4 隧道洞口淺埋段開(kāi)挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工監(jiān)測(cè)

隧道監(jiān)測(cè)測(cè)量尤其重要，應(yīng)予以足夠的關(guān)注。監(jiān)測(cè)測(cè)量結(jié)果可以起到復(fù)核工程方案優(yōu)選的合理性和施工參數(shù)合理性的效果。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的分析（見(jiàn)表1）發(fā)現(xiàn)，變形和沉降都在可控制范圍內(nèi)。

表1 監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析

5 結(jié)語(yǔ)

總之，隧道工程項(xiàng)目施工難度大，技術(shù)要求高，施工環(huán)境復(fù)雜。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法能夠?qū)⑺淼罃嗝鎰澐秩舾蓚€(gè)小斷面進(jìn)行施工，有助于確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和施工安全。文章結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)，取得較好的施工效果。同時(shí)，隨著隧道施工項(xiàng)目的增多以及隧道施工環(huán)境的復(fù)雜化，雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工工藝也將進(jìn)一步完善和優(yōu)化，從而更好地應(yīng)對(duì)各種隧道施工難題。