单侧壁导坑法在隧道施工中的应用研究

陈光志

摘要：本文结合工程实例，对隧道施工采用的单侧壁导坑法（CD法，俗称中隔墙施工法，也叫六歩开挖法）开挖工艺进行介绍，以期为大跨径软弱围岩隧道施工提供借鉴。

Abstract： This paper introduces the excavation process of the single sidewall guide pit method （CD method， commonly known as the middle partition wall construction method， also called the six-inch excavation method） used in tunnel construction in combination with engineering examples， in order to provide reference for theconstruction of large span soft surrounding rock tunnel.

关键词：软弱隧道;单侧壁导坑法;应用研究

Key words： weak tunnel;single sidewall guide pit method;application research

中图分类号：U455                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）13-0102-03

0  引言

随着我国高铁和高速公路的跨越式发展和施工技术的不断总结、完善和提升，尤其近年来隧道工程占比越来越大，特别是大断面隧道成为现今高铁和高速公路建设的主流。由于隧道工程的隐蔽性以及施工地质条件的不确定性，特别是在特殊地质段的隧道施工，需采取适当的开挖方法，方能保证隧道施工安全、质量可靠及工期可控。

CD法施工方式，较常用在大跨度的隧道中，及较为软弱的围岩中。它的开挖导洞断面大，这样机械配合作业工作会更加便捷，固施工的进度也会相对加快，则开挖以及后期的封闭也会相对及时，因此支撑的强度得到了保证，避免了隧道的变形和坍塌的现象。本文以工程中运用CD法开挖隧道来展开一系列的分析，以希望能够在未来的隧道施工领域中提供可参考的信息资料。

1  CD法综述

1.1 CD法的概念

CD法也可以称之为中隔墙法，它主要应用在地质条件不好、岩体不够稳定的地下工程，对于较为软弱的围岩，单侧壁导坑法施工技术不建议使用，因为在这类围岩中，弱爆破效果较差，常规的爆破方式会对支护有一定的破坏，削减中隔墙的作用，给施工带来严重的安全隐患。在CD法中，运用了时空的效应，其每一步的开挖都是及时施工、成环、封闭，这个快速的施工过程，正是将沉降现象降到了最低，保证了工程施工的安全性和稳定性。

1.2 CD法施工原理

CD法是应用在大跨度且软弱的围岩中，对隧道的一侧进行开挖，且是分部的开挖，与此同时施作中隔壁，接着对另一侧展开开挖施工。CD法的原理是将整个隧道分成4个断面（如图1，图2），在对每一个小的断面进行开挖，最终形成整个的隧道，在开挖过程中利用岩层在短时间内的稳定性，采用相应的支护，其结构较为稳定，相对而言安全性要高一些。

1.3 施工要点

①在CD法施工中，为了施工方便快捷，台阶的长度最好控制在6m内。上部导坑开挖进尺间距在0.7-0.8m之间，下部导坑开挖进尺可依据地质情况的不同结合监控量测数据做适当调整。

②在施工过程中，要先进行超期支护，支护完成后在进行开挖，根据不同的地质条件，有不同的开挖方式，当地质较差时，先开挖侧喷射混凝土要求其在达到一定强度后，才能进行下一步工序施工。

③对导坑开挖的直径和高度，要根据机械设备来进行调整，在开挖过程中要配备相应的开挖设备和相应的工作人员，由此来提高工作的效率。

④对中隔壁的拆除，要在仰拱施工完毕以后再进行，同时也要保证围岩的稳定性，要进行相关的数据测量来确定拆除的长度，以此保证其稳定性和安全性。

2  单侧壁导坑法在隧道施工中的应用

2.1 工程概况

本文所分析的工程隧道為武广高铁郴州段弱口隧道，该隧道为高铁双向隧道，其隧道所在的地区为低中山区，该处的植被非常旺盛，隧道的埋深最大是200m。该隧道洞身设计围岩共分为III、IV、Ⅴ、V1级四个级别，对这四个级别分别进行了研究，后两个级别V和V1级采用单侧壁导坑开挖，在开挖前要做好超前支护工作，减少开挖面积，使结构的受力状况得到优化处理。在支护完成后，要继续开挖，接着进行循环，先行导洞掌子面与另一侧的间距要大于13-26m的跨度，以将两侧导坑的影响降到最低。单侧壁导洞的开挖，要遵循上台阶完成支护后，才可以进行下台阶开挖的原则。当围岩稳定性较差或监控变形较大时，采用中部加临时支撑或CRD法施工。

2.2 施工方法

①先行导坑I部超前支护：在进行开挖前，对其进行超前支护，分双排打入4m长的超前小导管，打入角度为15°和30°，间距和排距分别为40cm和250cm。

②先行导坑I部支护：钻锚杆眼，可用小开挖台车进行，喷射砼时，在起初应该喷3cm或者4cm，然后架钢拱架。临时支护中壁墙应该采用122工字钢，以保证工程的安全性能，喷C30早强混凝土。

③另一侧开挖、支护：以左侧先行导洞为基础，左侧导洞要超前20m左右，之后进行右侧导洞开挖，左右侧导洞的支护方式相同，再与原来施工中的中壁支护连接，三个支护连成一个整体，确保围岩的稳定性。

④导坑下台阶的开挖支护：在进行下导坑的开挖时，要保证连接到工字钢的牢固性，同时要保证其垂直性，严禁前后左右倾斜。对于中侧壁的工字钢安装也要参照其相关的要求和标准，同样要保证其连接的牢固性和垂直性。

⑤中壁拆除及仰拱施工：CD法中，较为关键的问题是对于中壁的拆除，侧壁拆除时间是在断面成环以后，位移等各个部位要能够保持在相对稳定的范围内，之后才能进行拆除。如果有的数据发生变化，如沉降收敛，要及时采取应对的方法，使其保证在稳定范围内，才能拆除。

⑥仰拱及二衬浇筑。

在仰拱和仰拱回填完成后，二衬及时跟进，二衬与仰拱的距离不宜超过20m，二衬前，要将防水层和其他排水做好，与此同时对预埋件的安装要严格，安装完成后，要进行相应的检查，以保证其准确性。

2.3 施工步骤

单侧壁法开挖施工步骤如表1所示。

2.4 施工工艺流程图

2.5 侧壁与中壁墙支护联结工艺

侧壁与中壁墙的拱架连成整体后，其拱部压力和侧向压力都过于大，则发生坍塌的可能性仍然存在，所以图4中，是加强侧壁与中壁墙支护联结工艺示意图。

①V级围岩浅埋段设I16钢拱架，纵向间距50cm;V级围岩深埋段设I14钢拱架，纵向间距70cm。

②在每榀钢拱架处设3.5m的锚杆，共设两根，其外露部分与钢拱架进行焊接，最后喷砼对其进行封闭。

2.6 监控量测

在开挖的过程中，为了保证开挖的质量，要能够对数据进行多次的量测和监控，以此来保证围岩的安全性和稳定性。在此过程中，要根据位移的变化来判断围岩的稳定性，通常以水平收敛和拱顶下沉的数字来判定，当水平收敛速度大于10mm/d时，要加强对其的保护，当速度小于0.2mm/d时，则其处在一个稳定的状态。

2.7 工程质量控制重点

在单侧壁导坑施工过程中，不仅要遵循施工的相关要求，同时也要符合验收的规范，在此施工过程中，对工程质量控制的重点主要有以下几个方面：其一，在进行双洞开挖的过程中，先行洞侧的围岩要用在后行洞上，而此时的围岩是悬空的，且支撑力较差，如果在后行洞的施工过程中，一旦使用的方法不恰当，对围岩的二次扰动，会使洞壁得到破坏，施工质量难以得到保证。所以在进行双洞开挖的过程中，要加强支撑力的保护，多次进行测量，同时要结合工程的实际情况，分析施工的方法，做到精准施工，控制工程质量，保证工程进度。其二，对中壁墙的撤除，不可盲目的撤除，要确保围岩稳定后才能将其进行撤除。其三，在隧道进行开挖的同时，要控制其开挖的程度，严禁超欠挖，拱顶在开挖过程中不是一次就能完成，所以为了防止超欠挖严重，在测量精度上必須要保证，对钻眼的精度要能够有很好的把握，这也是为快速衬砌奠定良好的基础。

2.8 施工效益

在软弱地层大断面浅埋隧道中合理科学的应用CD法施工技术，不仅可以提高经济效益，还可以提高一定的社会效益。在具体的施工过程中，可以有效的节约工程的成本，即减少了人力成本的投入，施工材料也有了相对的控制，工期周期也得到了缩减，所以这更是提升了施工单位的经济效益。传统的分部开挖方法，在施工工序衔接上的时间较长，而应用CD法进行施工，其隧道进口段端的施工比传统方法的工期提前了两个月之多。这一技术的应用有效提升了隧道施工水平并保证工程的施工安全和施工质量并对其他隧道的施工控制具有重要参考价值。

3  结束语

综上所述，随着隧道施工技术的不断提高，CD法施工技术在软弱地层断面中运用已经非常普遍，这项工程技术，无论是在系统结构还是在技术性上，都有较高的要求，它要求技术的准确性以及施工的严格性等，在严格的要求下，能够提升施工的安全水平，以此来保证软弱底层大断面浅埋隧道施工的质量。

参考文献：

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[2]褚晓晖.上台阶CD法在客专某浅埋隧道中的开发应用[J]. 科学之友，2010（19）.

[3]张永晓.大断面隧道CD开挖工法受力及应用分析[J].东方企业文化，2012（08）.