大跨徑隧道雙側壁導坑法施工技術要點與應用分析

邱曉雷

（廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530200）

我國現代交通網絡高速發展，大跨徑隧道施工數量逐漸增多，作為連接山區和城市、實現區域快速交通的重要構件，其難度也在不斷增加，大跨徑隧道通常所處的地質條件比較復雜，施工難度較高，因此對施工技術提出了更高的要求，傳統的隧道施工方法不僅施工周期長，成本高，而且安全風險也相對較大，而雙側壁導坑法作為一種創新性的隧道施工技術，逐漸顯示出在大跨徑隧道施工中的巨大優勢，具有較高的應用價值。

1 工程概況

以某隧道工程為例，該隧道全長8.5km，最大開挖跨度達到22m，擬設計為雙向六車道高速公路隧道，由于當地地質結構復雜，地質結構主要以砂巖、粉砂巖和泥巖交替組成，局部區域存在斷層帶，隧道施工期間累計處理不良地質段落11 處，其中包括2 處大規?；潞? 處泥水流突發事件，因此為提高施工的安全性，本次工程項目采用了創新的雙側壁導坑法進行施工，先是在隧道預定輪廓內依次開挖兩側的壁導坑，寬度約為5m，深度從地表至設計底標高，導坑支護采用厚度為30cm 的噴射混凝土與錨桿相結合的方式，并設置鋼拱架進行加固，通過對比傳統方法，雙側壁導坑法使得隧道的開挖進度提升了約15%，而且減少了約20%的支護成本，在提高經濟效益的基礎上也進一步增強了施工的安全性以及效率性。

2 雙側壁導坑法施工技術在大跨徑隧道中的應用過程分析

2.1 工程準備階段

在施工之前要進行詳盡的工程勘察，進行地質勘探和現場環境評估，通常采用鉆孔、地震反射與折射等方法，詳細分析當地的地質情況，總結當地土層結構、巖石類型、地下水情況等地質特性，通過勘察得到的數據為后續工程規劃設計打下良好的基礎，隨后根據獲得的地質數據編制詳細的施工方案與時間表，施工方案應當明確雙側壁導坑法施工過程中的每一個步驟，制定相應的質量控制和風險管理計劃，同時施工現場的布置也需提前規劃，對施工設備和物料的存儲區域、工作人員的辦公和生活區域，以及施工作業區域進行合理劃分，依據現行標準搭建必要的安全防護設施，制定應急預案，在完成工程準備工作后進行詳盡的預施工檢查，確保一切準備就緒，為后續施工環節奠定堅實的基礎[1]。

2.2 導體開挖與支護

導坑開挖是大跨徑隧道雙側壁導坑法施工中的關鍵步驟，根據設計要求和地質情況，通常利用地質探測設備進行前方地質預報，確保導坑線路的安全，在進行開挖作業時一般采用機械手段，如挖掘機和爆破方法相結合進行，確保能夠適應不同硬度的巖土層，對于軟土層一般可采用挖掘機直接進行開挖，而對于巖石層一般采用爆破手段。支護工作是在開挖之后進行，主要保證開挖面的穩定性，防止地表塌陷和周邊環境的影響，如果是在特殊地質條件下進行施工，還需要加裝鋼拱架或I 型鋼等，以此提供額外的支撐力，在完成初級支護后需要進行系統的監測和評估，確認安全后才進一步進行二次襯砌的施工。

2.3 隧道主體開挖

隧道主體開挖是雙側壁導坑施工法中的核心階段，在進行開挖的過程基于地質預報結果來完成，根據導坑支護穩定性的判斷進行，然后制定出合理的開挖序列和方法，大跨徑隧道通常采用分步法或者分層法來逐漸拓展至設計的斷面尺寸，開挖時必須嚴格遵循先導坑后主體，先頂部后底部的原則，從而保持結構平衡并減小地表沉降。在具體實施的過程中，開挖通常采用機械化設備，如挖掘機、裝載機等提升施工進度，同時需要及時進行初期支護，包括噴錨支護、鋼筋網帶噴混凝土、錨桿等，增強斷面穩定性，之后密切監測地下水位變化和壓力分布，及時調整支護結構，確保人員與設備的安全。此外，為了減少對周邊環境的影響，特別是在靠近生活區或者人員居住密集內施工時防止出現大量的震動和噪聲，應使用低震動和低噪聲的設備，必要時進行隔音和減震處理[2]。

2.4 安全保障措施

安全措施要求制定相關應急預案，遇緊急情況能夠立即啟動，同時設置專門的救援隊伍隨時待命，提高救援效率，在施工過程中要求所有進入施工現場的人員都必須佩戴個人防護裝備，包括安全帽、防塵口罩、防護眼鏡和耳塞等。對于施工設備需定期檢查與維護，確保機械設備的正常運行，減少由設備故障導致的風險，同時在施工區域設置明顯的安全警示標志，確保所有作業人員能清楚地了解到當前的安全注意事項，最后需要持續進行安全培訓，提高工作人員的安全意識和自我保護能力，使施工人員能正確應對各種突發狀況。

3 大跨徑隧道雙側壁導坑法施工技術要點

3.1 超前支護

在雙側壁導坑法中超前支護能夠穩定導坑開挖時的圍巖，為后續主洞的開挖提供一個安全的作業環境，目前在超前支護中常用支護方法為超前小導管注漿方法，該支護方法是通過在圍巖中預先布置并注入水泥基或化學漿料，來提前加固即將開挖區域的巖土體，減少后續施工對于圍巖造成的擾動，確保施工安全。首先依據地質勘察報告和巖石力學參數設計合理的小導管布置方案，包括孔位的位置、角度、深度及間距，孔位設計要考慮覆蓋整個施工影響范圍，留有足夠的重疊部分以防止出現未加固區域，之后利用巖心鉆進設備，在預定位置進行鉆孔。對于不同硬度的巖土層，選擇適宜的鉆頭，同時控制合適的進尺速度和旋轉速率，盡量減少對圍巖的損傷。在鉆孔完成后需要立即安裝小導管，導管通常采用鋼制或塑料材質，以確保注漿過程中的耐壓性和密封性，導管外表涂有防腐層，以防止與化學漿液發生反應。在進行注漿的過程中，根據地質條件的不同，選用不同類型的漿液，比如水泥漿因其良好的流動性和較高的強度而被廣泛使用，對于特殊地質條件，如裂隙發育區域，可采用丙烯酰胺等高滲透性材料，此外，注漿時需精確控制壓力和時間，以免過高的注漿壓力導致圍巖破壞，注漿過程中需要實時監測注漿壓力、流量及漿液消耗量等參數，并根據圍巖吸漿情況調整注漿參數。

以本次工程項目為例，根據不同的漿液類型以及鉆孔型號，具體的參數有著不同的要求，詳細內容如表1 所示。

表1 不同漿液類型參數要求表

3.2 土方開挖與初期支護

在復雜地質條件下土方開挖采用分段開挖的方式，減小對周邊環境的影響，降低地表沉降，根據地質情況預留適當的冒頂量，避免在開挖過程中引起不必要的壓力集中和頂板垮塌，開挖后應立即進行初期支護工作，使用鋼筋混凝土拱架或者噴射混凝土等形式，增強局部的自承能力，提前構建穩固的初級支護結構，然后配合使用錨桿來提升支護結構的穩定性，錨桿長度、布置密度及材料需要根據具體地質條件和開挖尺寸來確定，確定后采用先導管棚可以有效地控制地層變形，保證施工安全，此外，在初期支護的過程中，需要同時考慮防水與排水設計，合理配置排水孔和排水溝，避免積水對施工造成影響[3]。

3.3 臨時支護拆除

在執行拆除工作之前必須進行全面的結構穩定性評估和風險分析，確保不會因臨時支護的拆除而導致周圍地質結構的不穩定，同時拆除前應檢查并確認其他支撐系統已穩固到位并能夠承擔拆除后的載荷。拆除工作通常按照從頂部到底部、從一側到另一側的順序進行，減少任何不均勻載荷的產生，為減輕對結構的整體影響，通常采用分段拆除法將臨時支護系統分成小段逐一拆除，每一段的長度應根據地質條件和支護結構的穩定性來確定，如果是采用預應力支護的方式應逐漸釋放預應力，避免突然卸載造成的沖擊。此外在整個拆除過程中，需要對隧道圍巖位移和支護結構變形進行持續監測，一旦監測到超過預定范圍的變化，要立即暫停拆除工作，重新調整或增強支撐系統，同時每完成一階段的拆除后，都應對拆除區域進行詳細檢查，確認沒有遺留的潛在風險。最后，在材料回收與處置方面，拆除的支護材料應根據材料的狀態分類，可循環利用的材料要妥善回收，無法再用的則按照工程要求處置[4]。

3.4 導坑與主隧道連接

導坑與主隧道連接是大跨徑隧道雙側壁導坑法施工中的一個關鍵步驟，直接關系到隧道整體結構安全和施工效率，連接前必須對導坑和主隧道進行詳細的測量，確保兩者在幾何上的精確對接，預先在導坑和主隧道兩端設立準確的測量基準點，使用專業測量設備進行多次測量，以確定導坑與隧道的相對位置，然后基于測量結果調整導坑開挖方向和位置，在導坑末端逐漸過渡到主隧道斷面形狀，并逐步調整開挖方法和支護方式。

為了保證連接過程中的結構穩定性，需進行詳盡的力學分析和風險評估，并在此基礎上進行加固措施，比如實施足夠強度的臨時支撐系統，以避免在連接過程中發生變形或坍塌，或者加強預支護系統，如在導坑和主隧道連接區域施工鋼筋網格和噴射混凝土，對于軟弱地層或大跨徑隧道，可考慮使用錨桿、錨索等加固手段。

3.5 監控量測

該步驟主要采用現代化測量儀器或工具對支護結構受力狀態進行連續監測，如水準儀、傾斜計和地表形變監測器來記錄隧道開挖過程中的變形情況，采用多點位移監測方式，在隧道圍巖及支護結構上安裝多點位移監測器，精確追蹤關鍵點位的位移變化，尤其是在導坑開挖后，及時監測兩側壁的穩定性和周邊地層的位移情況，根據監測數據設置預警閾值，一旦監測到的位移或壓力超過安全閾值，需要立即啟動預警系統，同時有序執行應急預案，例如增強支護、調整施工方法或臨時停工等，之后將收集到的監測數據進行專業分析，應用相關的數學模型和計算軟件，如利用有限元分析對隧道施工的各個階段進行模擬，以優化施工設計，并且預測潛在風險指導后續施工[5]。

3.6 二次襯砌

二次襯砌是在初級襯砌之后進行的結構強化過程，首先對初級襯砌表面進行清理，去除松散物和不平整部分，確保襯砌與初級襯砌之間的粘接質量，必要時使用噴射水或氣流進行表面準備，以提供良好的基底，之后通過精確測量確定二次襯砌的準確位置，以保證其結構尺寸和形狀符合設計要求。其次根據設計圖紙和測量結果，安裝鋼模板或其他類似模具，確保模板的穩定性和密封性，防止混凝土漏漿，并且按照設計要求，布置好鋼筋網或鋼筋籠，連接固定牢靠，滿足二次襯砌的力學性能需求。最后選用合適的混凝土配比，進行混凝土的現場攪拌或者使用預拌混凝土，采用泵送、振搗等方式確?；炷撩軐崯o空洞，根據從下而上、分層澆筑的原則進行，混凝土澆筑完成后應立即進行覆蓋保養，使混凝土保持濕潤狀態，養護時間應根據環境條件和混凝土強度發展情況而定，通常不少于28 天。

4 結語

在大跨徑隧道施工中，要想進一步提高施工效率，保證施工安全，就需要提高對雙側壁導坑法施工技術的應用程度，掌握好具體的施工步驟，根據不同地質類型進行合理規劃設置，充分發揮出技術優勢，在增強施工安全的同時，不斷提高工程質量，控制好施工成本，最終促進其行業的可持續性發展。