雙側(cè)壁導(dǎo)坑法臨時(shí)支撐少擾動(dòng)拆除技術(shù)

李萬(wàn)威　況超　廖巧玲

摘要：大跨度隧道洞口淺埋偏壓段雙側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支撐在拆除時(shí)對(duì)永久支撐存在較大的擾動(dòng)，容易導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性下降，永久支撐無(wú)法起到很好的保護(hù)作用。文章結(jié)合天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）達(dá)洪江2號(hào)隧道圍巖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工實(shí)例，分析了臨時(shí)支撐拆除施工的難點(diǎn)，介紹了采用人工配合機(jī)械（挖機(jī)）方式的臨時(shí)支撐少擾動(dòng)拆除技術(shù)及其注意事項(xiàng)，并通過(guò)監(jiān)控量測(cè)，驗(yàn)證了采用該技術(shù)可減少拆除過(guò)程中對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保障了隧道洞內(nèi)施工安全。

關(guān)鍵詞：大跨度隧道;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;臨時(shí)支撐;拆除

中圖分類號(hào)：U455.7A160593

0 引言

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是大跨度淺埋隧道施工的一種常用方法。在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中，臨時(shí)支撐的拆除關(guān)系到隧道施工進(jìn)度與安全，如操作不當(dāng)會(huì)引起隧道初期支護(hù)的變形，甚至引發(fā)坍塌事故。因此如何快速安全地拆除臨時(shí)支撐成為大跨度隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工的重點(diǎn)。吳欽鑫等[1]通過(guò)研究雙側(cè)壁導(dǎo)坑法臨時(shí)支撐爆破拆除技術(shù)，總結(jié)出爆破拆除臨時(shí)支撐施工經(jīng)驗(yàn)，但在大跨度淺埋偏壓隧道中，爆破拆除極易引起洞口淺覆蓋土層的松動(dòng)，從而引起滑塌。汪衛(wèi)華[2]研究了大斷面隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工工法及臨時(shí)支撐拆除工法，但未進(jìn)一步具體對(duì)拆除難點(diǎn)及機(jī)械暴力拆除與人工配合機(jī)械拆除方式對(duì)比分析。本文以天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）達(dá)洪江2號(hào)隧道為依托，對(duì)大跨度隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支撐少擾動(dòng)拆除技術(shù)進(jìn)行深入分析與總結(jié)，為安全、快速、高質(zhì)量拆除雙側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支撐提供經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

1 工程概況

天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）達(dá)洪江2號(hào)隧道洞口段為Ⅴ級(jí)淺埋偏壓圍巖，隧道巖體為薄-中厚層狀強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖，局部夾砂巖和頁(yè)巖。受構(gòu)造影響，巖石裂隙發(fā)育，巖體多破碎呈碎石土狀，巖體易坍塌崩落，圍巖穩(wěn)定性極差，易出現(xiàn)冒頂、大塌方等地質(zhì)災(zāi)害，坡頂土層薄，穩(wěn)定性較差，洞身開挖存在較大的坍塌風(fēng)險(xiǎn)。為確保隧道安全進(jìn)洞，洞口淺埋偏壓及水平巖層段Ⅴ級(jí)圍巖設(shè)計(jì)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖掘進(jìn)，安全距離滿足要求后拆除側(cè)壁臨時(shí)支撐施作仰拱及二襯。

2 臨時(shí)支撐拆除難點(diǎn)

大跨度隧道洞口淺埋偏壓段在采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖工藝進(jìn)洞施工時(shí)，需設(shè)置兩道臨時(shí)支撐，而臨時(shí)支撐采用人工配合機(jī)械（挖機(jī)）的方式進(jìn)行拆除，拆除前需對(duì)導(dǎo)坑初期支護(hù)拱頂連接部位采用高強(qiáng)螺栓連接、土工布包裹連接板及螺栓等措施進(jìn)行處理，以減少拆除過(guò)程中對(duì)圍巖的擾動(dòng)。雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工中，臨時(shí)支撐的拆除是整個(gè)施工中的難度比較大的工序，概括起來(lái)有以下幾個(gè)難點(diǎn)。

（1）隧道跨度大，拆除時(shí)需考慮隧道周邊巖層的應(yīng)力平衡。

（2）洞口淺埋偏壓段土層覆蓋層較為薄弱松散，且存在水平巖層，拆除時(shí)需考慮圍巖穩(wěn)定情況。

（3）臨時(shí)支撐與永久支撐連接處螺栓被覆蓋，人工拆除時(shí)不易扭動(dòng)。臨時(shí)支撐與永久支撐拱頂連接處采用高強(qiáng)螺栓連接，導(dǎo)洞初期支護(hù)時(shí)已對(duì)拱頂部位進(jìn)行滿噴，需采用機(jī)械（挖機(jī)）拆除。

（4）高度大，導(dǎo)坑開挖斷面高度約為10 m，拆除臨時(shí)支撐時(shí)，主要依靠挖機(jī)拆除，掉落方向不好控制。

（5）上導(dǎo)坑與中導(dǎo)坑連接處承受力薄弱，拆除時(shí)需考慮上導(dǎo)坑與中導(dǎo)坑連接是否穩(wěn)固。

（6）永久支撐與臨時(shí)支撐連接處拆除后容易存在鼓包現(xiàn)象，對(duì)隧道二次襯砌混凝土厚度及防水層施工影響極大。

（7）安全可靠性差。因?yàn)闆](méi)有位置做施工平臺(tái)，高空作業(yè)只能依靠簡(jiǎn)單的支架，人工操作時(shí)，沒(méi)有安全防范措施。

（8）成品破壞比較大，掉下的巖塊或拱架很容易損壞臨近仰拱填充面及初支面。

（9）施工進(jìn)度慢，斷面大，支護(hù)體系復(fù)雜。

3 臨時(shí)支撐少擾動(dòng)拆除工法

3.1 施工準(zhǔn)備工作

（1）采用42 mm×4 mm鋼管焊接成簡(jiǎn)易拆除支架，并制作兩層操作平臺(tái)，鋼筋網(wǎng)片滿鋪平臺(tái)，在最上層操作平臺(tái)制作好安全防護(hù)，焊接簡(jiǎn)易手扶步梯。

（2）配備兩名氣焊工，兩名雜工，氧氣乙炔瓶及風(fēng)鎬準(zhǔn)備就位。

（3）一臺(tái)挖機(jī)及一名司機(jī)就位。

（4）仰拱及仰拱填充面施工緊跟雙側(cè)壁，長(zhǎng)度≤10 m。

（5）初期支護(hù)型鋼拱架加工時(shí)，拱頂連接部位焊接鋼板打孔，施工導(dǎo)坑時(shí)永久支撐與臨時(shí)支撐采用高強(qiáng)螺栓扭緊連接，并采用土工布等將螺栓連接處包裹嚴(yán)實(shí)（圖1）。

3.2 拆除施工工序

（1）拆除前應(yīng)確定仰拱及仰拱填充施工緊跟雙側(cè)壁，長(zhǎng)度≤10 m，若不滿足要求應(yīng)暫停臨時(shí)支撐拆除。

（2）結(jié)合監(jiān)控量測(cè)報(bào)告對(duì)永久支撐及臨時(shí)支撐進(jìn)行分析，確定拆除段圍巖拱頂及兩側(cè)拱腰等處于穩(wěn)定狀態(tài)，方可進(jìn)行拆除作業(yè)。

（3）確定圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)后，人工使用風(fēng)鎬清除臨時(shí)支撐拱頂端頭處的噴射混凝土，直至露出土工布包裹的連接鋼板及螺母。

（4）永久支撐及臨時(shí)支撐連接處全部清理完畢后，將拆除段臨時(shí)支撐采用挖機(jī)及鋼絲繩進(jìn)行固定，以防止永久支撐與臨時(shí)支撐連接處拆開后松動(dòng)，臨時(shí)支撐發(fā)生倒塌。

（5）使用扳手將臨時(shí)支撐處螺母全部扭開，若遇到螺母已遭到破壞無(wú)法扭開的情況，切不可直接采用挖機(jī)暴力拆除，應(yīng)采用氣焊切割連接處型鋼拆除。

（6）連接處拆除完畢后，拆除作業(yè)范圍內(nèi)所有人員、支架、氧氣乙炔等設(shè)備全部撤離。

（7）采用挖機(jī)拆除臨時(shí)支撐。

（8）清理臨時(shí)支撐型鋼拱架、掉渣等雜物，自卸車運(yùn)輸拆除廢料至洞外廢棄區(qū)。

（9）對(duì)永久支撐與臨時(shí)支撐連接處采用風(fēng)鎬鑿除凸起部位，對(duì)拆除部位進(jìn)行復(fù)噴混凝土，以防侵入二襯厚度或損傷防水層材料。

（10）完成臨時(shí)支撐拆除。

（11）臨時(shí)支撐拆除后，再次進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)及隧道初期支護(hù)凈空斷面檢測(cè)，加強(qiáng)檢測(cè)頻率，注意觀察拆除后圍巖穩(wěn)定情況，形成檢測(cè)報(bào)告并簽認(rèn)，備份于項(xiàng)目經(jīng)理部及隧道洞口資料存放室，以備觀察及查閱。

（12）若臨時(shí)支撐拆除后，發(fā)現(xiàn)圍巖拱頂沉降及兩側(cè)拱腰收斂急劇變化，應(yīng)立即停止掌子面所有一切施工作業(yè)，對(duì)圍巖變化段增加臨時(shí)支撐加固，同時(shí)施作注漿錨桿壓注水泥漿液穩(wěn)固圍巖，待穩(wěn)定后重復(fù)拆除施工工藝。

3.3 拆除技術(shù)要求及注意事項(xiàng)

（1）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于大斷面隧道施工，且多為洞口淺埋段、圍巖較差段或洞口偏壓段。

（2）拆除前應(yīng)確保掌子面已進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)并處于穩(wěn)定狀態(tài)，拆除段監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定無(wú)浮動(dòng)。

（3）每次拆除長(zhǎng)度≤3 m。

（4）由于初期支護(hù)的掛網(wǎng)噴射混凝土造成拱頂連接處被覆蓋，因此施工初期支護(hù)時(shí)必須將連接處鋼板及螺母包裹好，拆除前必須清理掉連接處噴射混凝土，而清理噴射混凝土必須制作簡(jiǎn)易支架。

（5）拆除完成后，需對(duì)連接處凸起部位進(jìn)行重新鑿除，避免侵入二襯厚度及損傷防水層，然后再對(duì)連接處復(fù)噴混凝土。

（6）拆除工必須熟練掌握拆除工藝，并服從安排。

（7）挖機(jī)司機(jī)必須為熟手，盡量做到拆除穩(wěn)固，控制好型鋼等移落方向，不能損傷到永久初期支護(hù)、仰拱及仰拱填充、作業(yè)人員等。

（8）臨時(shí)支撐拆除時(shí)，禁止各導(dǎo)洞開挖掘進(jìn)交叉施工，要求全部撤離至已施工仰拱外。

4 臨時(shí)支撐拆除監(jiān)控量測(cè)

拆除完成后應(yīng)立即檢查原布設(shè)點(diǎn)是否已被毀壞，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求檢查補(bǔ)設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控量測(cè)布點(diǎn)如圖2所示。

圖2中G點(diǎn)為拱頂下沉測(cè)點(diǎn)，其余為周邊位移測(cè)點(diǎn)，各項(xiàng)位移的測(cè)點(diǎn)一般布設(shè)在同一斷面內(nèi)，測(cè)設(shè)結(jié)果應(yīng)能相互印證、協(xié)同分析。測(cè)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)固定可靠，并妥善保護(hù)。測(cè)量?jī)x器使用前應(yīng)嚴(yán)格標(biāo)定。

天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）達(dá)洪江2號(hào)隧道單洞長(zhǎng)1 432 m，進(jìn)出口洞口段均為淺埋偏壓。為保證隧道進(jìn)洞施工安全，洞口淺埋偏壓段采用雙側(cè)壁施工進(jìn)洞，并對(duì)各隧道口已完成的雙側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支撐拆除段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。檢測(cè)項(xiàng)目偏差對(duì)比如表1所示。

對(duì)已拆除完畢的雙側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支撐段采用隧道三維掃描儀進(jìn)行初期支護(hù)凈空斷面檢測(cè)，均滿足設(shè)計(jì)要求，無(wú)侵占隧道二次襯砌混凝土厚度情況。由此可知，雙側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)拆除過(guò)程中采用人工配合機(jī)械（挖機(jī)）拆除工法，施工簡(jiǎn)易，拆除過(guò)程中對(duì)永久支護(hù)擾動(dòng)小，拱頂沉降及周邊位移量較小，有利于提升大跨度隧道永久支護(hù)的穩(wěn)固性，保障隧道洞內(nèi)施工安全，同時(shí)也能確保隧道二次襯砌混凝土厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

雙側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支撐少擾動(dòng)拆除技術(shù)在天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）淺埋偏壓地段大跨度隧道中得到了很好的應(yīng)用，顯著減少了對(duì)臨時(shí)支撐拆除的擾動(dòng)，拆除后初期支護(hù)水平收斂位移及拱頂沉降值較小。但在隧道洞身開挖及支護(hù)的過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制各導(dǎo)坑開挖進(jìn)尺及臨時(shí)支撐的拆除順序，確保在初期支護(hù)穩(wěn)定的情況下進(jìn)行臨時(shí)支撐拆除作業(yè)，保障施工安全。

參考文獻(xiàn)

[1]吳欽鑫，王海亮.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中支撐的爆破拆除技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)， 2017（3）：47-49.

[2]汪衛(wèi)華.大斷面隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工工法及臨時(shí)支撐拆除工法分析[J].綠色交通，2016（4）：190-191.

作者簡(jiǎn)介：

李萬(wàn)威（1991—），工程師，主要從事公路工程隧道施工技術(shù)管理工作;

況 超（1993—），工程師，主要從事公路工程隧道施工技術(shù)管理工作;

廖巧玲（1988—），工程師，主要從事公路工程橋梁與隧道施工技術(shù)管理工作。