官井隧道复线(互通立交)工程隧道开挖方法研究

安 荣

(1.中国中铁二院工程集团有限责任公司贵阳公司;2.贵州三勇工程设计咨询有限公司)

1 工程概况

官井隧道复线(互通立交)工程为新建城市道路工程，道路总长5 869.432 m，其中桥梁5 座－283.746 m，隧道2座－1 062 m，采用互通立交形式;项目总投资49 449.21 万元;项目建设期为24 个月。遵义市官井隧道复线(互通立交)工程银河西路～温州路左幅1 号、2 号隧道(以下简称1号、2 号隧道)位于遵义市老城区西北部城郊，拟建1 号、2 号隧道右侧分别有已建官井南隧道、官井北隧道与之并行。1号、2 号隧道概况如表1。

表1 隧道概况表

2 隧道开挖方法

2.1 全断面开挖法

所谓全断面法主要指的是以设计轮廓为依据进行一次爆破成型，接着对衬砌进行修建的施工方法。该方法的主要优势是具有较大的作业空间，并且产生的干扰也比较小，能够对机械进行充分的利用从而减少人力，最主要的特点就是能够减少的围岩的扰动，保证围岩的稳定性。

2.2 台阶法

台阶法就是将围岩分成两个部分进行开挖，也就是首先对上半断面进行开挖，开挖到设计要求的长度之后再对下半断面进行开挖，之后将两个断面同时进行开挖的方法，根据台阶的长短可以将台阶法分成三种，集短台阶、长台阶以及超短台阶。近年来，随着隧道开挖技术的不断发展，出现了多台阶开挖方法。

2.3 中隔壁法(CD 法)

中隔壁法简单成为CD 法，主要是在在软弱围岩并且跨度比较大的隧道中，先对隧道的一侧进行开挖，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段。

2.4 交叉中隔壁法(CRD 法)

交叉中隔壁法简单成为CRD 法，主要是在在大跨度并且软弱围岩的隧道中，先对隧道的一侧或者是一部分进行开挖，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工;然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开挖剩余部分的施工方法。

2.5 双侧壁导坑法

双侧壁导坑法通常就是将开挖断面分成四分，即左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。其原理是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3 个小断面施工，左、右导洞先行，中间断面紧跟其后;初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成全断面。两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。该方法主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地层。

3 开挖方法的选择

在进行开挖方法的选择过程中，必须要以开挖断面的形状、大小、围岩的工程地质条件以及支护条件、埋置深度、施工条件、环境条件、施工安全性、机械配备能力以及工程量的大小进行详细的分析，从而选择最为合理的隧道开挖方法，特别是要与支护条件相符。通过上文所述，隧道开挖方法主要有全断面法、台阶法、中隔壁法、交叉中隔壁法和双侧壁导坑法。通常情况下，如果从整个工程的造价以及施工速度来看，应该按照以下顺序进行开挖方法的选择:全断面法→台阶法→中隔墙法→交叉中隔墙法→双侧壁导坑法。但是如果从开挖施工的安全角度来看，那么需要按照以下顺序进行开挖方法的选择:双侧壁导坑法→交叉中隔墙法→中隔墙法→台阶法→全断面法→。但是如果选择合理的开挖方法还需要根据工程具体情况进行确定。通常来说，根据工程实践经验可以发现，目前隧道开挖施工中采用最多的施工方法是台阶法，其次是全断面开挖法。在大断面隧道开挖施工中，采用比较多的是单侧壁导坑和双侧壁导坑。随着施工机械的不断发展以及辅助施工技术的不断增多，在今后的开挖施工中逐渐呈现出全断面法与超短台阶法结合的发展趋势。

根据本工程的围岩级别，主要是以IV、V 级围岩为主，本工程隧道主要分成2 号隧道和1 号隧道。1 号隧道Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖，V 级围岩地段采用中隔璧法开挖。2 号隧道Ⅳ级围岩地段采用中隔壁法开挖;进口25 m、出口60 mV 级围岩浅埋偏压地段采用双侧壁导坑法开挖，洞身其余V 级围岩地段采用中隔璧法开挖。

4 隧道开挖方案的确定

4.1 1号隧道

Ⅲ级、Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖;Ⅴ级围岩地段采用中隔璧法开挖。因为本隧道进出口均属浅埋且出口位于砂岩地段，出口仰坡顺层。进、出口均设置1 环φ108 大管棚超前预支护，在大管棚的保护下进行洞内开挖。

4.2 2号隧道

Ⅳ级围岩地段采用中隔壁法开挖;进口25 m、出口60 mⅤ级围岩浅埋偏压地段采用双侧壁导坑法开挖，洞身其余Ⅴ级围岩地段采用中隔璧法开挖。采用双侧壁导坑法开挖时，双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了保证工作面的稳定性，在开挖施工中，应该加强与一些超前注浆支护技术的配合使用。通常采用的开挖方法是人工与机械进行混合开挖，人工与机械进行混合出渣的方法。施工时，应先开挖两侧的侧壁导洞，在导洞内施工完支护后再开挖上台阶，当隧道跨度大而地层条件较差时，上台阶也可采用中隔墙法或环形留核心土法开挖后并及时施工初期支护结构，在拱、墙的保护下，逐层开挖下台阶至基底，并施工仰拱或底板。施工过程中，左右侧壁导洞错开不小于15 m，这是基于在开挖中引起导洞周边围岩应力重新分布不影响已成导洞而确定的。上、下台阶之间的距离，视具体情况，按台阶法确定。

隧道进口附近有ES 匝道汇入主线，为降低行车干扰，扩大主线与匝道行车视线范围，将隧道进口位置酌情向洞身推移，从而在洞口形成约18 m 高的仰坡。本次初步设计拟设置1 环30 m 长φ108 大管棚超前预支护进洞，在大管棚的保护下进行洞内开挖，以确保施工安全，规避施工坍方风险。隧道洞身ZK1 +200～+260 段浅埋且下穿天池山庄鱼塘，拟采用以保护水环境为目的的超前帷幕注浆堵水措施，先治水，后开挖。隧道出口ZK1 +424～+456 为堆积体，厚2～6 m，洞身浅埋且偏压，为避免洞门开挖扰动堆积体，诱发坍滑事故，拟在堆积体前沿设置桩板墙并回填水泥土反压，然后采用1 环40m 长φ108 大管棚超前预支护进洞，在大管棚的保护下进行洞内开挖，以确保施工安全和堆积体稳定。Ⅳ级围岩地段、进口端Ⅴ级围岩地段采用中隔璧法开挖;出口端隧道洞身浅埋且下穿水塘及滑坡体，采用双侧壁导坑法开挖。

5 结 语

综上所述，在隧道开挖施工中，隧道开挖方法是非常多的，种类也是比较复杂的。在隧道开挖中，首先就是要选择合理的隧道开挖方法，在进行开挖断面开挖方法的选择过程中，必须要根据实际情况选择最为合理的开挖方法。在官井隧道复线(互通立交)隧道工程施工中，经过分析，最后确定1 号隧道Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖，V 级围岩地段采用中隔璧法开挖。2 号隧道Ⅳ级围岩地段采用中隔壁法开挖;进口25 m、出口60 mV 级围岩浅埋偏压地段采用双侧壁导坑法开挖，洞身其余V 级围岩地段采用中隔璧法开挖。

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