李世貴，趙 恒，任 仁，程 灝

（貴州高速公路開(kāi)發(fā)總公司，貴州 貴陽(yáng) 550004）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增強(qiáng)，高速公路及鐵路穿越高山峽谷，尤其是一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，對(duì)公路和鐵路的線性要求越來(lái)越高，隧道斷面尺寸大小及曲率半徑都要求更加和諧，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。21世紀(jì)是隧道及地下工程大發(fā)展的世紀(jì)，對(duì)新奧法施工的理解更要與時(shí)俱進(jìn)[1]，對(duì)各種工法要靈活運(yùn)用，選擇時(shí)需要考慮施工條件、圍巖條件、隧道橫斷面積、埋深、工期、環(huán)境條件等[2]。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是新奧法中的一種，施工時(shí)必須要堅(jiān)持“四項(xiàng)準(zhǔn)則”[3]。

隨著公路鐵路不斷向地形起伏較大的山區(qū)發(fā)展，隧道施工中的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法也得到廣泛、成功應(yīng)用[4～6]，在實(shí)施過(guò)程中也對(duì)其支護(hù)類型進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化[7～8]。本文從雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的基本特點(diǎn)出發(fā)，深刻理解其使用條件，根據(jù)隧道實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行必要改進(jìn)和優(yōu)化，成功運(yùn)用在龍頭山特大斷面隧道施工進(jìn)洞中。

1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的基本概念及適用條件

先開(kāi)挖隧道左右兩側(cè)的導(dǎo)坑，并進(jìn)行初期支護(hù)，必要時(shí)施加臨時(shí)橫撐或斜撐，再分部開(kāi)挖剩余部分的施工方法。

適用條件：a）單線或雙線隧道Ⅳ級(jí)圍巖，有預(yù)支護(hù)、預(yù)加固（超前注漿錨桿、注漿小導(dǎo)管）措施的Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖；b）地下水狀態(tài)：有滲水或股水現(xiàn)象；c）大斷面隧道施工進(jìn)洞時(shí)，對(duì)于圍巖自穩(wěn)能力較差或沒(méi)有的，左右導(dǎo)坑不得一次性開(kāi)挖完，應(yīng)按上下臺(tái)階分部開(kāi)挖，并做好臨時(shí)支護(hù)。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序示意圖見(jiàn)圖1。

如圖1所示，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法主要分為以下10個(gè)步驟：①左（右）導(dǎo)坑開(kāi)挖；②左（右）導(dǎo)坑初期支護(hù)；③右（左）導(dǎo)坑開(kāi)挖；④右（左）導(dǎo)坑初期支護(hù)；⑤上臺(tái)階開(kāi)挖；⑥上臺(tái)階初期支護(hù)，導(dǎo)坑隔壁拆除；⑦下臺(tái)階開(kāi)挖；⑧仰拱初期支護(hù)；⑨仰拱超前澆筑；⑩全斷面二次襯砌。

圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工藝簡(jiǎn)圖

2 龍頭山大斷面隧道工程概況

2.1 隧道地形地質(zhì)條件

隧道地處瘦狗嶺斷裂和文沖斷裂交接部位附近，進(jìn)出口段多為含水量較高的第四系坡殘積黃色粘土以及全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性差，無(wú)支護(hù)時(shí)極易坍塌，且進(jìn)口左線還存在40m長(zhǎng)的淺埋偏壓現(xiàn)象。隧道洞口現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)概況見(jiàn)圖2。

圖2 隧道洞口地形地質(zhì)概況

2.2 隧道斷面尺寸

龍頭山隧道橫斷面幾何尺寸為：隧道開(kāi)挖最大跨度達(dá)21.47m，橫斷面面積達(dá)230m2。隧道周邊界限由4個(gè)不同半徑的弧線平滑圓順連接，隧道左線長(zhǎng)1010m，右線長(zhǎng)1002m，設(shè)計(jì)行車速度100km／h，是國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的上下行雙向分離式八車道特大斷面公路隧道。國(guó)內(nèi)大斷面隧道斷面尺寸統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

表1 國(guó)內(nèi)大斷面隧道統(tǒng)計(jì)

3 龍頭山隧道施工進(jìn)洞工藝優(yōu)化改進(jìn)

龍頭山隧道斷面較大，洞口存在偏壓現(xiàn)象，地質(zhì)條件較差，主要為黃色粘土，含水量高，自穩(wěn)能力差，完全按照雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工不能保證施工安全，尤其是左右導(dǎo)坑的開(kāi)挖，綜合分析研究，考慮對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

3.1 導(dǎo)坑上下臺(tái)階開(kāi)挖

左右導(dǎo)坑按上下臺(tái)階分部開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)和臨時(shí)支撐。施工現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)坑上下臺(tái)階開(kāi)挖情況見(jiàn)圖3。

圖3 導(dǎo)坑上下臺(tái)階開(kāi)挖

3.2 對(duì)拉錨桿加固中央核心墻

從墻底到墻腰，對(duì)拉錨桿按梅花形進(jìn)行布置，每棵錨桿端頭用高強(qiáng)度錨定板鎖住，墻臨空端面掛網(wǎng)錨噴封閉，使核心土與臨時(shí)支撐通過(guò)對(duì)拉錨桿加固形成一座具有支撐上部荷載的支撐墻，暫時(shí)支撐隧道拱頂上方荷載，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況，待變形穩(wěn)定后，運(yùn)用人工或機(jī)械從拱頂往下逐級(jí)掏挖核心土，并及時(shí)對(duì)拱頂進(jìn)行永久支護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)隧道核心強(qiáng)對(duì)拉錨桿加固情況見(jiàn)圖4。

圖4 對(duì)拉錨桿加固后的核心土

3.3 調(diào)換核心土開(kāi)挖與施作仰拱的順序

先行施作兩側(cè)的仰拱，然后對(duì)拱頂部位的核心土開(kāi)始掏挖，并立即支護(hù)，讓整個(gè)隧道周界盡早閉合成環(huán)，使環(huán)形襯砌快速有效支撐圍巖壓力，防止松動(dòng)圈位移不斷擴(kuò)大引發(fā)坍塌冒頂事故。隧道仰拱施作與拱頂掏挖支護(hù)及建成后的龍頭山隧道分別如圖5、圖6所示。

圖6 仰拱施作與拱頂掏挖支護(hù)

圖7 建成后的龍頭山隧道

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法基本概念的詳細(xì)了解，對(duì)各個(gè)工序特點(diǎn)及使用條件的分析，結(jié)合龍頭山隧道洞口淺埋偏壓段地質(zhì)條件及隧道斷面尺寸，成功使用并改進(jìn)了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝，通過(guò)典型工程實(shí)踐，主要得到如下認(rèn)識(shí)和結(jié)論：

a）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工步序必須根據(jù)實(shí)際地形地質(zhì)條件及隧道斷面尺寸，選擇科學(xué)合理的工序進(jìn)行開(kāi)挖并及時(shí)支護(hù)，通過(guò)實(shí)踐，龍頭山隧道洞口段仰拱施作與拱頂核心土掏挖支護(hù)調(diào)換，左右側(cè)導(dǎo)坑按上下臺(tái)階分部開(kāi)挖的工序是有利于圍巖穩(wěn)定的；

b）龍頭山隧道洞口淺埋偏壓段采取臨時(shí)斜撐與臨時(shí)橫撐相結(jié)合，有效改善了隧道初期支護(hù)的受力條件，避免了隧道偏壓冒頂事故的發(fā)生；

c）大斷面隧道左右側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖完后，拱頂上部荷載全部集中作用在中央核心上，核心土受力十分不利，采用對(duì)拉錨桿及臨時(shí)鋼支撐加固核心土，使其成為一座具有較強(qiáng)承載力的核心墻，成功抵抗拱頂上部荷載，有效控制圍巖松動(dòng)及變形；

d）大斷面隧道施工進(jìn)洞必須充分依靠施工監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確及時(shí)判斷圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，待穩(wěn)定以后方可開(kāi)展下一道工序。

[1]王夢(mèng)恕.對(duì)21世紀(jì)我國(guó)隧道工程建設(shè)的建議[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001，1（38）：2-4.

[2]馬科尼.雙側(cè)壁導(dǎo)坑隧道工法技術(shù)探討[J].重慶建筑，2006，（4）：50-53.

[3]王夢(mèng)恕.給《隧道建設(shè)》編輯部的一封信[J].隧道建設(shè)，2003，23（4）：1-4.

[4]張兵兵.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在超大斷面隧道工程中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2012，（18）：51-52.

[5]官萬(wàn)軼，李海峰.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在地鐵大跨度隧道施工中的應(yīng)用[J].廣東土木與建筑，2003，（7）：47-50.

[6]李善英.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在黃土隧道軟弱段施工中的應(yīng)用[J].青海交通科技，2008，（6）：51-52.

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[8]董新平.淺埋大跨度隧道施工中非均衡支護(hù)設(shè)計(jì)的影響分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2012，34（6）：1148-1153.

[9]李世貴，丁文其，王曉形，等.龍頭山隧道施工監(jiān)控量測(cè)總報(bào)告[R].上海：上海同巖土木工程科技有限公司，2007.

[10]李世貴，朱合華，蔡永昌，丁文其，等.龍頭山隧道科研監(jiān)測(cè)與圍巖變形規(guī)律研究[R].上海：上海同巖土木工程科技有限公司，2007.