双侧壁导坑法在西渴马2号隧道开挖中的应用

王文学，胡帅军

(中国水利水电第五工程局有限公司第一分局两河口人工砂石骨料项目部，四川雅江 627450)

1 工程概况

西渴马2号隧道为京沪高铁Ⅲ标段二工区的隧道之一，进口里程 DK423+395，出口里程DK424+373，全长978 m。隧道断面形式为马蹄形，洞宽14.8 m，洞高12.6 m。隧道区地层为寒武纪灰岩、页岩，属强风化～弱风化，主要为Ⅳ级及Ⅴ级围岩。一般情况下，Ⅳ级围岩采用三台阶法施工，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法施工。全隧道位于中低山区0.3%的下坡、R=7 000 m的曲线上，地形起伏较大，地表植被稀疏。

2 施工工艺

双侧壁导坑法开挖坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。施工顺序为:

第一步:利用明挖段开挖出的平台作为超前长管棚施工的作业面。

第二步:待超前长管棚施工结束、明挖完成后弱爆破开挖①部，导坑断面宽度约为整个断面的1/3;喷5 cm厚混凝土封闭掌子面;施作①部导坑周边的初期支护和临时支护。

第三步:滞后①部位约15～25 m后开挖②部。

第四步:滞后②部位约15～25 m后弱爆破开挖③部。

第五步:滞后③部位约6～8 m后弱爆破开挖④部。

第六步:待①至④四个部位开挖到一定进尺后进行⑤部的开挖，挖到开挖设计线后立即组织仰拱的初衬和二次衬砌。

双侧壁导坑法施工纵断面见图1，双侧壁导坑法施工横断面见图2。

图1 双侧壁导坑法施工纵断面示意图

图2 双侧壁导坑法施工横断面示意图

3 主要工序的施工方法

3.1 施工准备

(1)施工测量放样:开挖前，将控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓。根据钻爆设计布置炮眼。

(2)钻爆设计:岩石隧道开挖前，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。其内容为:炮眼的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，凿岩机的台数、安排等。设计图包括:炮眼布置图、周边眼装药结构图及钻爆参数表。

(3)根据施工设计图及定型图绘制开挖施工草图。施工草图上的中线、水平控制桩与现场放样桩点相对应。隧道施工为避免侵限，一般需将净空放大5 cm，故在绘制开挖草图时也将开挖轮廓尺寸放大5 cm(底部不再放大);而且还要根据实际并结合规范要求，预留初期支护变形量5～11 cm，即开挖轮廓线还要放大5～11 cm。

(4)开挖作业照明安装、钻眼机具到位、高压风水管的连接。(5)做好洞内、外排水系统，保证排水畅通。(6)规划弃渣场位置，布设出渣路线，出渣设备准备。

3.2 管棚施工

超前长管棚采用φ108热轧无缝钢管，管上钻注浆孔，注浆孔孔径为10～16 mm，孔间距为400 mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段，止浆段长150 cm。每环39根，外插角1°～3°;注浆采用水泥浆液或水泥砂浆。长管棚施工工作面钻孔采用两台电动钻机，注浆泵灌注。

施工时，运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，以保证钻孔方向准确。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节钢管采用3 m长钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6 m长钢管，以后每节均采用6 m长钢管，以避免钢管接头在同一断面。待注浆压力达到设计终压并继续注浆10 min以上方可结束注浆。

长管棚注浆液采用水泥浆液，水泥浆液水灰比为1∶1(重量比)。注浆压力必须达到设计要求。注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况确定参数并取得管棚注浆施工经验。注浆结束后，用M5水泥砂浆填充钢管，以增强管棚强度。

3.3 钻爆施工

药卷在洞外加工房进行加工，按照爆破设计图正确装药及连接，装药及连接完后检查一遍以确认与设计相符后进行爆破。特别是对于采用导爆索连线的，连线方向一定要与设计相符。为了保证连线的质量，可采用双向连线。爆破前，将钻眼机具设备、风水软管、作业照明电灯及电线撤离工作面(电力起爆的电灯、电线在装药前撤离，改用矿灯作业)。进行爆破时，所有人员撤至安全地点。

3.4 装渣运输

由于双侧壁导坑法开挖断面各分部断面较小，故无法采用大型机械出渣;且该段隧道较短，因此而采用无轨运输。第①、②、③部分开挖断面小，采用挖掘机翻渣。第④部分采用装载机装渣，自卸汽车出渣，运输至指定弃渣场倾倒。

3.5 支 护

支护参数根据设计围岩支护类型确定。双侧壁导坑法开挖支护类型根据性质、用途可分为两种:(1)初期支护;(2)临时支护。不管是临时支护还是永久性初期支护，在隧道开挖成型后都要及时施作，以防止由于隧道围岩有很大变形而影响隧道结构安全。临时支护在中部下台阶开挖、仰拱施工前拆除。

3.6 监控量测

隧道开挖成型后要及时埋设监控量测点进行监控量测工作。监控量测点的初始读数要在12 h内获取，最迟不超过24 h。对监控量测数据要及时进行分析整理，根据监控量测反馈信息合理指导施工，为预留变形量、支护参数的调整、施工方法的改变提供技术依据。

3.7 二次衬砌

隧道开挖至基底后观测地层是否发生变化、地基承载力是否满足要求，当其不满足要求时会同设计单位、监理工程师提出基底加固方案，待处理满足要求后方可进行后续仰拱、拱墙衬砌等工序的施工。

隧道二衬按照“仰拱超前、拱墙紧跟”的方式进行施工，出口采用一台12 m全液压模板台车进行衬砌。

隧道仰拱及填充混凝土采用组合钢模板先行施作，拱墙二衬由衬砌台车进行整体浇筑。衬砌混凝土由5#拌和站集中拌和、罐车运输、泵送入模。

4 技术控制要点

(1)采用双侧壁导坑法开挖，因其开挖步骤较多，工序比较复杂，必须合理安排工序才能保证施工规范、有序地进行，进而保证施工进度。

(2)双侧壁导坑法施工时，沿一侧分一步或两步进行，每开挖一步均及时施作喷锚支护、安设钢架、施作中隔墙，底部设临时仰拱，中隔墙分部联结而成，之后施工另一侧，开挖、支护与先开挖的一侧相同。

(3)各部分开挖时，钢架设计加工与开挖轮廓吻合，支护尽量圆顺，以减小应力集中;当地质条件很差时，在左右侧上部开挖时考虑预留核心土切环开挖。

(4)双侧壁导坑的开挖高度及宽度要根据现场实际情况确定。现场可根据设备、地质条件等情况适当调整，但最大宽度不得超过隧道断面宽度的1/3。另一侧开挖后，初期支护及时封闭、闭合，可以考虑在底部施作临时仰拱。

(5)左、右两侧导坑纵向间距应拉开一定距离，一般为15～25 m，且和仰拱不能拉得太远，应保持在60 m以下。

(6)中隔壁临时支护设置成弧型，厚度为30 cm左右。中隔壁临时支护在施工仰拱时拆除。

(7)由于隧道设计要求仰拱必须超前施工，在工序安排上也是按此要求实施的，即导坑下部开挖时，一次将仰拱部分也开挖到位。仰拱开挖后不能露置，按设计要求及时施工仰拱初期支护，以确保支护体系闭合，这对大跨度软岩隧道施工非常重要。只有这样，才能保证初期支护的整体效果，形成有效的承载圈，从而保证隧道的施工安全。

(8)施工中特别要注意施工用水和隧道渗水的排放。由于工序多，施工用水和隧道渗水容易在边墙处汇集，浸泡拱脚基础，使其变软，从而造成初期支护和围岩的整体下沉。

(9)中隔壁临时支护的作用在于分隔隧道、形成支柱，从而“减小”开挖断面，减小隧道断面效应，同时传递荷载，因此，在施工中，必须注意爆破药量的控制，不能对中隔壁临时支护造成很大破坏，同时注意加强中隔壁的支护质量，确保其支撑强度，从而保证使用本工艺施工成功。

(10)该工程属大跨度大断面隧道开挖，施工中严格控制进尺，每次开挖一榀钢架间距并尽快施作初期支护，做到“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”。

5 结语

近几年，国家已越来越重视工程建设中的安全生产，双侧壁导坑法隧道开挖方法虽然投入成本大，开挖步骤比较多，工期长，但在地质条件较差的情况下，特别是在选择大跨度隧道的进洞方案时，其仍是安全、有效的隧道开挖方法。