單側(cè)壁導(dǎo)坑法在隧道施工中的應(yīng)用研究

陳光志

摘要：本文結(jié)合工程實例，對隧道施工采用的單側(cè)壁導(dǎo)坑法（CD法，俗稱中隔墻施工法，也叫六歩開挖法）開挖工藝進行介紹，以期為大跨徑軟弱圍巖隧道施工提供借鑒。

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.

關(guān)鍵詞：軟弱隧道;單側(cè)壁導(dǎo)坑法;應(yīng)用研究

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

中圖分類號：U455 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）13-0102-03

0 ?引言

隨著我國高鐵和高速公路的跨越式發(fā)展和施工技術(shù)的不斷總結(jié)、完善和提升，尤其近年來隧道工程占比越來越大，特別是大斷面隧道成為現(xiàn)今高鐵和高速公路建設(shè)的主流。由于隧道工程的隱蔽性以及施工地質(zhì)條件的不確定性，特別是在特殊地質(zhì)段的隧道施工，需采取適當(dāng)?shù)拈_挖方法，方能保證隧道施工安全、質(zhì)量可靠及工期可控。

CD法施工方式，較常用在大跨度的隧道中，及較為軟弱的圍巖中。它的開挖導(dǎo)洞斷面大，這樣機械配合作業(yè)工作會更加便捷，固施工的進度也會相對加快，則開挖以及后期的封閉也會相對及時，因此支撐的強度得到了保證，避免了隧道的變形和坍塌的現(xiàn)象。本文以工程中運用CD法開挖隧道來展開一系列的分析，以希望能夠在未來的隧道施工領(lǐng)域中提供可參考的信息資料。

1 ?CD法綜述

1.1 CD法的概念

CD法也可以稱之為中隔墻法，它主要應(yīng)用在地質(zhì)條件不好、巖體不夠穩(wěn)定的地下工程，對于較為軟弱的圍巖，單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)不建議使用，因為在這類圍巖中，弱爆破效果較差，常規(guī)的爆破方式會對支護有一定的破壞，削減中隔墻的作用，給施工帶來嚴(yán)重的安全隱患。在CD法中，運用了時空的效應(yīng)，其每一步的開挖都是及時施工、成環(huán)、封閉，這個快速的施工過程，正是將沉降現(xiàn)象降到了最低，保證了工程施工的安全性和穩(wěn)定性。

1.2 CD法施工原理

CD法是應(yīng)用在大跨度且軟弱的圍巖中，對隧道的一側(cè)進行開挖，且是分部的開挖，與此同時施作中隔壁，接著對另一側(cè)展開開挖施工。CD法的原理是將整個隧道分成4個斷面（如圖1，圖2），在對每一個小的斷面進行開挖，最終形成整個的隧道，在開挖過程中利用巖層在短時間內(nèi)的穩(wěn)定性，采用相應(yīng)的支護，其結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，相對而言安全性要高一些。

1.3 施工要點

①在CD法施工中，為了施工方便快捷，臺階的長度最好控制在6m內(nèi)。上部導(dǎo)坑開挖進尺間距在0.7-0.8m之間，下部導(dǎo)坑開挖進尺可依據(jù)地質(zhì)情況的不同結(jié)合監(jiān)控量測數(shù)據(jù)做適當(dāng)調(diào)整。

②在施工過程中，要先進行超期支護，支護完成后在進行開挖，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，有不同的開挖方式，當(dāng)?shù)刭|(zhì)較差時，先開挖側(cè)噴射混凝土要求其在達到一定強度后，才能進行下一步工序施工。

③對導(dǎo)坑開挖的直徑和高度，要根據(jù)機械設(shè)備來進行調(diào)整，在開挖過程中要配備相應(yīng)的開挖設(shè)備和相應(yīng)的工作人員，由此來提高工作的效率。

④對中隔壁的拆除，要在仰拱施工完畢以后再進行，同時也要保證圍巖的穩(wěn)定性，要進行相關(guān)的數(shù)據(jù)測量來確定拆除的長度，以此保證其穩(wěn)定性和安全性。

2 ?單側(cè)壁導(dǎo)坑法在隧道施工中的應(yīng)用

2.1 工程概況

本文所分析的工程隧道為武廣高鐵郴州段弱口隧道，該隧道為高鐵雙向隧道，其隧道所在的地區(qū)為低中山區(qū)，該處的植被非常旺盛，隧道的埋深最大是200m。該隧道洞身設(shè)計圍巖共分為III、IV、Ⅴ、V1級四個級別，對這四個級別分別進行了研究，后兩個級別V和V1級采用單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖，在開挖前要做好超前支護工作，減少開挖面積，使結(jié)構(gòu)的受力狀況得到優(yōu)化處理。在支護完成后，要繼續(xù)開挖，接著進行循環(huán)，先行導(dǎo)洞掌子面與另一側(cè)的間距要大于13-26m的跨度，以將兩側(cè)導(dǎo)坑的影響降到最低。單側(cè)壁導(dǎo)洞的開挖，要遵循上臺階完成支護后，才可以進行下臺階開挖的原則。當(dāng)圍巖穩(wěn)定性較差或監(jiān)控變形較大時，采用中部加臨時支撐或CRD法施工。

2.2 施工方法

①先行導(dǎo)坑I部超前支護：在進行開挖前，對其進行超前支護，分雙排打入4m長的超前小導(dǎo)管，打入角度為15°和30°，間距和排距分別為40cm和250cm。

②先行導(dǎo)坑I部支護：鉆錨桿眼，可用小開挖臺車進行，噴射砼時，在起初應(yīng)該噴3cm或者4cm，然后架鋼拱架。臨時支護中壁墻應(yīng)該采用122工字鋼，以保證工程的安全性能，噴C30早強混凝土。

③另一側(cè)開挖、支護：以左側(cè)先行導(dǎo)洞為基礎(chǔ)，左側(cè)導(dǎo)洞要超前20m左右，之后進行右側(cè)導(dǎo)洞開挖，左右側(cè)導(dǎo)洞的支護方式相同，再與原來施工中的中壁支護連接，三個支護連成一個整體，確保圍巖的穩(wěn)定性。

④導(dǎo)坑下臺階的開挖支護：在進行下導(dǎo)坑的開挖時，要保證連接到工字鋼的牢固性，同時要保證其垂直性，嚴(yán)禁前后左右傾斜。對于中側(cè)壁的工字鋼安裝也要參照其相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，同樣要保證其連接的牢固性和垂直性。

⑤中壁拆除及仰拱施工：CD法中，較為關(guān)鍵的問題是對于中壁的拆除，側(cè)壁拆除時間是在斷面成環(huán)以后，位移等各個部位要能夠保持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，之后才能進行拆除。如果有的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，如沉降收斂，要及時采取應(yīng)對的方法，使其保證在穩(wěn)定范圍內(nèi)，才能拆除。

⑥仰拱及二襯澆筑。

在仰拱和仰拱回填完成后，二襯及時跟進，二襯與仰拱的距離不宜超過20m，二襯前，要將防水層和其他排水做好，與此同時對預(yù)埋件的安裝要嚴(yán)格，安裝完成后，要進行相應(yīng)的檢查，以保證其準(zhǔn)確性。

2.3 施工步驟

單側(cè)壁法開挖施工步驟如表1所示。

2.4 施工工藝流程圖

2.5 側(cè)壁與中壁墻支護聯(lián)結(jié)工藝

側(cè)壁與中壁墻的拱架連成整體后，其拱部壓力和側(cè)向壓力都過于大，則發(fā)生坍塌的可能性仍然存在，所以圖4中，是加強側(cè)壁與中壁墻支護聯(lián)結(jié)工藝示意圖。

①V級圍巖淺埋段設(shè)I16鋼拱架，縱向間距50cm;V級圍巖深埋段設(shè)I14鋼拱架，縱向間距70cm。

②在每榀鋼拱架處設(shè)3.5m的錨桿，共設(shè)兩根，其外露部分與鋼拱架進行焊接，最后噴砼對其進行封閉。

2.6 監(jiān)控量測

在開挖的過程中，為了保證開挖的質(zhì)量，要能夠?qū)?shù)據(jù)進行多次的量測和監(jiān)控，以此來保證圍巖的安全性和穩(wěn)定性。在此過程中，要根據(jù)位移的變化來判斷圍巖的穩(wěn)定性，通常以水平收斂和拱頂下沉的數(shù)字來判定，當(dāng)水平收斂速度大于10mm/d時，要加強對其的保護，當(dāng)速度小于0.2mm/d時，則其處在一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.7 工程質(zhì)量控制重點

在單側(cè)壁導(dǎo)坑施工過程中，不僅要遵循施工的相關(guān)要求，同時也要符合驗收的規(guī)范，在此施工過程中，對工程質(zhì)量控制的重點主要有以下幾個方面：其一，在進行雙洞開挖的過程中，先行洞側(cè)的圍巖要用在后行洞上，而此時的圍巖是懸空的，且支撐力較差，如果在后行洞的施工過程中，一旦使用的方法不恰當(dāng)，對圍巖的二次擾動，會使洞壁得到破壞，施工質(zhì)量難以得到保證。所以在進行雙洞開挖的過程中，要加強支撐力的保護，多次進行測量，同時要結(jié)合工程的實際情況，分析施工的方法，做到精準(zhǔn)施工，控制工程質(zhì)量，保證工程進度。其二，對中壁墻的撤除，不可盲目的撤除，要確保圍巖穩(wěn)定后才能將其進行撤除。其三，在隧道進行開挖的同時，要控制其開挖的程度，嚴(yán)禁超欠挖，拱頂在開挖過程中不是一次就能完成，所以為了防止超欠挖嚴(yán)重，在測量精度上必須要保證，對鉆眼的精度要能夠有很好的把握，這也是為快速襯砌奠定良好的基礎(chǔ)。

2.8 施工效益

在軟弱地層大斷面淺埋隧道中合理科學(xué)的應(yīng)用CD法施工技術(shù)，不僅可以提高經(jīng)濟效益，還可以提高一定的社會效益。在具體的施工過程中，可以有效的節(jié)約工程的成本，即減少了人力成本的投入，施工材料也有了相對的控制，工期周期也得到了縮減，所以這更是提升了施工單位的經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的分部開挖方法，在施工工序銜接上的時間較長，而應(yīng)用CD法進行施工，其隧道進口段端的施工比傳統(tǒng)方法的工期提前了兩個月之多。這一技術(shù)的應(yīng)用有效提升了隧道施工水平并保證工程的施工安全和施工質(zhì)量并對其他隧道的施工控制具有重要參考價值。

3 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著隧道施工技術(shù)的不斷提高，CD法施工技術(shù)在軟弱地層斷面中運用已經(jīng)非常普遍，這項工程技術(shù)，無論是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還是在技術(shù)性上，都有較高的要求，它要求技術(shù)的準(zhǔn)確性以及施工的嚴(yán)格性等，在嚴(yán)格的要求下，能夠提升施工的安全水平，以此來保證軟弱底層大斷面淺埋隧道施工的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]談秉峰.大跨徑黃土隧道上臺階預(yù)留核心土CD法施工技術(shù)[J].居舍，2018（10）.

[2]褚曉暉.上臺階CD法在客專某淺埋隧道中的開發(fā)應(yīng)用[J]. 科學(xué)之友，2010（19）.

[3]張永曉.大斷面隧道CD開挖工法受力及應(yīng)用分析[J].東方企業(yè)文化，2012（08）.