大跨径隧道适宜的施工方法和施工步距分析

大跨径隧道适宜的施工方法和施工步距分析
土隧道施工的相关经验，从安全和进度两方面着手，对黄土地区大跨径隧道适宜的施工方法和施工步距进行了全面梳理，特别是针对中隔壁法和双侧壁导坑法施工步距提出了具体要求，为工程建设提供可靠的参考依据。

随着经济的快速增长，高等级公路逐步从平原微丘区向地质条件差的山岭重丘区发展，为适应地形、地貌、缩短里程不可避免地在不良地质段修建高等级公路隧道，如在浅埋黄土条件下修建隧道不仅增加了施工难度，且影响施工安全与质量。

黄土隧道因特殊的工程性质，研究和总结其施工方法具有十分重要的意义，而施工步距将对隧道施工进度和安全性起到关键性作用。

既要处理好黄土的湿陷性，还要安全、优质、快速的施工，因此必须采取科学的施工方法，有效的技术措施，合理的施工步距，才能确保黄土隧道的施工安全和施工进度，控制拱顶沉降及地表下沉值，控制边墙收敛值等，从而达到防止隧道坍塌等灾害的发生。

本文以桃花峪隧道工程为背景，对黄土地区大跨径隧道施工步距进行了全面梳理，特别是针对中隔壁法和双侧壁导坑法的施工步距提出了具体要求，在确保施工安全的前提下，施工作业以较快速度推进。

0.工程概况
武西高速公路是北连接河南省干线公路焦作至郑州高速公路，南连接国道主干线连霍高速公路的新建高速公路，其中穿越邙山黄土丘陵区，在K36+650～K37+260处设置桃花峪隧道。

桃花峪隧道设计为小净距隧道，单洞开挖跨度约为17.3m，开挖断面达173.8㎡，埋深多在20m 左右，最大埋深55m，最小埋深不足1m。

隧道下穿桃花峪风景区及一个村庄。

隧道区穿越不良地质湿陷性黄土，湿陷类型为非自重湿陷性黄土，湿陷等级为I级（轻微）。

湿陷性黄土是本工程的重点和难点之一，而选取合理的施工方法及施工步距就是本工程的关键。

1.施工方法
洞身开挖应根据围岩情况、断面大小、埋深、地表沉降等，选择适宜的施工方法。

为了最大限度地利用围岩自承能力，必须采用有利于减少超挖、减少围岩扰动的开挖方法进行洞身开挖。

由于黄土隧道特殊的工程性质，因此黄土隧道施工必须严格遵循管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测18字方针。

施工方法宜采取环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法等开挖方法。

1.1隧道施工方法
由于本隧道施工处于非自重湿陷性黄土中，且隧道下穿桃花峪风景区及一个村庄，对隧道质量和环境要求高，工期紧，施工难度大。

所以本工程施工方法的选择应满足以下几点要求：
（1）能够有效防止工作面坍塌，保证施工安全、可靠。

（2）尽可能使用机械设备，提高施工效率，满足工期要求。

（3）工序简单，便于现场施工。

（4）有效的控制拱顶及地表下沉，控制洞室周边位移。

1.2施工要点
1.2.1中隔壁法
（1）为确保施工安全，上部导坑开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.5～0.55m），下部开挖可依据地质情况适当加大，仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定，一般不宜大于6m。

（2）中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响，当围岩变形达到设计允许的范围之内，并在严格考证拆除的安全性之后，方可拆除。

中隔壁混凝土拆除时，要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。

（3）中隔壁的拆除应滞后于仰拱，即初期支护先封闭成环再拆除临时支撑。

1.2.2双侧壁导坑法
（1）开挖前做好隧道超前地质预报工作，对软弱地段提前制定专项施工方案，严格按规范做好监控量测工作，随时掌握围岩及支护的变形情况，以便及时修正支护参数，调整施工工艺衔接。

（2）开挖时在保证排水畅通的同时，重点要对两侧临时排水沟铺砌抹面，防止钢支撑基底软化。

（3）侧壁导坑开挖后，应及时施工初期支护并尽早封闭成环；侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑跨度宜为整个隧道跨度的1/3。

2.施工步距选择
隧道工程实施有很多步骤，包括开挖、支护与衬砌、施工步距、监控量测等，而施工步距的选取得当对于黄土隧道施工起到很大的作用，本文将以施工步距为重点给予介绍。

2.1一般规定
（1）仰拱封闭面距离掌子面（距离仰拱最近的导坑面）不宜大于25m，且超前开挖施做的半幅仰拱初期支护距离另一半初期支护成环的时间不大于10天。

（2）二衬距离掌子面（距离仰拱最近的导坑面）不宜大于60m。

（3）左右洞掌子面错开距离要大于2倍隧道开挖宽度，本隧道取45m。

2.2具体规定
2.2.1中隔壁法
中隔壁法施工工艺图，如图1所示。

（1）先行导坑中、下台阶开挖时，初期支护和临时支护错开2～3m，避免初期支护与临时支护同时悬空。

（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ）部之间至少间隔5m以保证施工安全，拉开一定距离后3个台阶可同时进行作业，Ⅳ部开挖完成后搭设栈桥施作仰拱。

（3）右侧开挖、支护在左侧先行导坑超前10m后进行，以不影响先行导坑施工。

（4）左右侧填充面步距不宜大于10m。

2.2.2双侧壁导坑法
（1）Ⅰ、Ⅱ（Ⅵ、Ⅶ）台阶间步距不小于5m。

（2）Ⅱ、Ⅳ（Ⅶ、Ⅸ）台阶间步距不小于5m。

（3）左右导坑施工时前后拉开距离不小于10m。

（4）导坑与中间土体同时施工时，导坑应超前20～30m。

3.结论
黄土公路隧道中采用合理的施工方法直接影响隧道施工安全、质量与进度控制，通过分析总结得到以下结论：
（1）选择科学合理的施工方法对隧道施工起到决定性作用，特别是在小净距大断面黄土等软弱围岩中，施工方法的选择更是重要环节。

黄土地区大跨径隧道选取中隔壁法和双侧壁导坑法，根据围岩情况、埋深、地表沉降进行分段施工，确保施工安全。

（2）施工步距作为施工方法实施中重要的一环，选取的大小对黄土隧道施工的安全和进度起到非常重要的作用，从桃花峪隧道的实际施工情况来看，本文确定的中隔壁法和双侧壁导坑法的施工步距是较为科学合理的，在保证施工安全的前提下，尽可能的加快了施工进度，收到较为理想的社会效益和经济效益。