本文主要根据超浅埋暗挖隧道主要特点，首先结合设计及以 往经验提出两种不同开挖支护顺序的方法，通过理论计算比 较两种开挖方法的优缺点进行比较选择，再通过具体实践对 “双侧壁六步正台阶导坑，法”进行总结研究。

关键词：浅埋暗挖；双侧壁；六步正台阶；施工；顺序确定

廈门杏林大桥C标段为高崎互通机场连接线，线路下穿 既有鹰厦铁路、嘉禾路及机场A、B匝道。左线起讫里程 LZK0+100?0+800,长700m,其中包括U型槽段303m,明挖 隧道243m暗挖隧道154m。右线起讫里程L YK0 + 100? LYK0+700,长600m,其中包括U型槽段191 m,明挖隧道242m, 暗挖隧道167m。隧道主体结构采用单层单跨的微拱形，开挖断 面13.37宽X9.25高。下穿铁路拱顶距铁路轨面1.6?2.5m,为 控制地表及铁路沉降，保证铁路的安全、畅通，超前支护采用 巾299钢管管幕（目前底部变更为管棚），并注浆加固掌子面地 层，采用三层结构形式，即由喷混凝土、工字钢架、钢筋网组 成的初期支护与两层模筑钢筋混凝土组成，同时采用“双侧壁 六步正台阶”开挖法进行施工。衬砌断面如图1.1。

本工程隧道开挖施工是在采用管棚（幕）超前支护和地 面注浆加固工程施工完毕后进行。开挖采用“双侧壁六步正台 阶导坑”法施工。毎个隧道洞门先成形6m洞身（即6m二衬先 施做完），再按照①?⑥的顺序分步开挖土体，进行分步支护， 在施工空间允许的条件下，及时架设毎个小开挖面内的工字与冈 初期支护，并尽早对开挖面喷射混凝土完成初衬。全断面开 挖和支护完成后，分段分步拆除临时支撑，施作模筑二衬。初 期支护和临时支撑采用122号工字钢，初期支护每棉间隔50cm, 相与棉之间采用挂网喷混凝土，混凝土喷层厚度35cm。

双侧壁六步正台阶导坑法常用施工顺序有以下两种：①先中 间、后两边（本工程设计采用方法）具体如图2.1（a）所示，②先两 边、后中间，具体如图2.1（b）所示。两种施工方法的纵断面施工示 意图如图2.2。

开挖顺序的不同，造成的地表沉降会有所不同。以下将采用 三维有限元模型对两种不同开挖顺序造成的地表沉降进行计算对 比，并根据计算结果，结合本工程现场施工情况，选取合适的开挖 方案。

3.1.1根据一般根据经验,取开挖洞室的3?5倍建立模型。具 体计算模型见图3.1,模型的横向、竖向及纵向尺寸分别为60m、 30m, 50mo

3.1.2由于此处仅为比较两种开挖方案的优劣，因此计算中暂不 考虑列车荷载作用。考虑不利状态，计算中仅考虑初支施作后的情 况，未考虑二衬施作。

3.1.3计算中土体本构选取摩尔-库伦模型，土体及加固部分 计算参数如表1所示。最终计算模型如图3 .1所示。

3.1.4根据设计，①、③、⑤步开挖步长10m,①②、③ ?,⑤⑥步开挖步长3?5m,为计算方便，步长按照5m考虑即①?⑥步步长均为5m。

开挖计算按如下过程进行:

步骤1：①号导洞进尺5m；步骤2：将上部开挖部分的初支 激活，①号导洞进尺10m,②号导洞进尺5m，步骤3：将上部开 * 挖部分的初支激活，①号导洞进尺15m,②号导洞进尺10m,③ 号导洞进尺5m；以后均按照上面描述的步骤进行，每一步先将上 一步新开挖范围内的初支激活，然后各部导洞都新进尺5m。

随着开挖的进行，地表沉降量越来越大，沉降槽的形式如j 图3.2所示。

为了显示地表变形随着开挖的进展情况，选取z=0、z=10m 两个断面，比较两种开挖方案下不同断面的地表沉降情况。z=0面地表沉降随开挖步变化曲线如图3.3所示。

因此，施工前可采用PECK沉降曲线对隧道开挖引起的 地表沉降进行预估。

⑵二者地表最大沉降基本相同，釆用方法1施工最大地 表沉降39mm,采用方法2最大地表沉降42mm,二者相差 3mm。

⑶采用方法1施工时地表沉降最大值基本位于隧道中心， 第1步施工地表沉降达20mm,第2步施工地表沉增加10mm, 第3步施工地表沉增加5mm,第4步施工地表沉增加4mm。第 4步施工完毕后地表沉降基本稳定，后续施工对其基本没有影 响。前4步开挖产生的沉降占最终沉降值的98%以上。采用该 方法刚开挖时地表沉降变化大，但沉降稳定也快。

⑷采用方法2施工时，地表沉降最大值前两步位于隧道中 心左侧，后移至隧道中心。第1步施工地表沉降达Hmm,第 2步施工地表沉增加10mm,第3步施工地表沉增加7mm,第 4步施工地表沉增加7mm,第5步施工地表沉增加5mm。第5 步施工完毕后地表沉降基本稳定，后续施工对其基本没有影 响。前4步开挖产生的沉降占最终沉降值的95%以上。与方法 1相比，方法2开挖时地表沉降变化相对缓和，沉降稳定也稍 慢。

图3.4为各开挖步骤下两种开挖方法引起的地表累计沉降 量。从该图上可以更清楚的看出，两种方法最终产生的地表沉 降基本相同，但采用先挖中间后挖两侧的施工顺序开始开挖时 造成的地表沉降很大，这无疑不利于对上方铁路的保护。

z=10面地表沉降随开挖步变化曲线如下图3.5所示。由于 开挖掌子面距某断面达到一定距离后后续施工对该断面影响不 大，因此图中只统计了 9步开挖的结果。

对比以上两图及z=0断面的地表沉降曲线，可以发现如下 规律：

⑴二者沉降形式类似，沉降的最大值均24mm左右，相 差0.2mm,因此认为二者沉降相同。

⑵采用方法1施工时地表沉降最大值基本位于隧道中心， z=10面处地表沉降主要发生在第2 ~5步施工，第1步、第6 步以后施工对该位置地表沉降基本没有影响。

⑶釆用方法2施工时地表沉降最大值位置经历从隧左到隧道 中心的过程，z= 10面处地表沉降主要发生在第2 ~ 7步施工， 以后施工对该位置地表沉降基本没有影响。

⑷方法1相比，方法2开挖时地表沉降变化相对缓和，沉 降稳定也稍慢。

由z= 10断面地表沉降曲线可知，隧道开挖0~5m时， z=10m处地表基本没有沉降，而施工5?10m范围时，z=10m 处地表会产生很大沉降。根据以上计算，步骤2、3施工地表 沉降增量基本相同。这也说明在开挖至某断面之前，该断面已 产生一定的沉降。

为了更好的体现z=10断面的地表沉降随开挖的变化过程， 将各开挖步骤下掌子面与该面的距离与地表最大沉降的关系绘 制成图，如图3.6所示。

由上图可知，对Z=10m断面，开挖掌子面距离该面- 5m~5m的10m范围内时，该面地表沉降最大，当开挖掌子 面距离该面10m以后，后续开挖施工对该面产生的地表沉降已 不大。从图3.6可知，二者间距10m时产生的地表沉降为22. 1mm,占总沉降量的90%。距掌子面一定距离(约10m左 右)的后方土体沉降几乎不随开挖的进行而变化，即沉降已基 本稳定。由此可见，双洞开挖采用10m的步距是合理的，两 洞施工的影响较小。

综合以上计算结果，得出以下几点指导现场施工：

⑴两种开挖方法导致的最终地表沉降基本相同，但采取方 法2单一施工步下沉降较为缓和，由于本工程上部铁路对开挖沉 降较为敏感，结合现场施工方便，推荐采取方法2施工。

(2)对某一隧道断面位置来讲，施工5步过后该位置地表沉降 基本稳定不会再变化，因此两隧道同时施工时应保证同一开挖位 置相距25m以上。现场两隧道施工断面间距30m,满足此要求。

⑶经以上计算可知，距掌子面10m距离的后方土体沉降已基 本稳定。由此可见，双洞开挖采用10m的步距是合理的。

隧道土方的开挖釆用“六步正台阶法”施工，具体施工顺 序如图2. lb所示。

(1)施做①③部

a、 在管幕的保护下，开挖侧洞上部台阶，即①③部，每 次开挖进尺为Im (即两棉钢架距离)。

b、 施做初期支护：初喷混凝土4cm (临空大的处理办 法)，然后施作锚杆挂设钢筋网，架立周边钢架及临时横撑钢 架，竖向钢架与洞内增设的* 299管幕焊接，施做锁脚锚管， 周边(含底部)复喷混凝土至设计厚度。

c、 ③部施工要滞后①部10m左右。

(2 )施做②④部

a、 待①、③部开挖支护3~5m后，开挖两侧导洞下台阶， 即②、①部，每次开挖长度Im。

b、 施做初期支护：初喷混凝土4cm,然后施做锚杆、挂 -设钢筋网，架立侧向钢架，两侧(含底部)喷设至设计厚度。

c、 要求②部滞后①部3~5m,④部滞后③部3~5m。

.(3 )施工⑤部

a、 待③部开挖支护10m后，隧道中导洞上部台阶，即⑤ 部展开施工，毎次开挖长度为Im,割除双侧导抗临时支护时露 出的锚杆。

b、 施做拱部初期支护：初喷混凝土 4cm,然后挂设钢筋 网，架立拱部及临时横撑钢架，喷射拱部及底部混凝土至设计 厚度。

(4 )施做⑥部

a、待⑤部开挖支护2 ~4m后，开挖中导洞下部台阶剩余 的土停，即⑥部。

b ,循环施工①?⑥，至下穿铁路结束。

根据以上施工方法，要完成以上①?⑥步一个循环，最短 的长度是23m；①③⑤上部土方采用人工开挖，并通过临时仰 拱预留的通道出土，翻入下台阶，通过小型挖掘机运至洞外。断面土方可以挖成核心土或预留小台阶的办法，方便安装型钢 钢架；②?@T部土方采用人工配合小型挖掘机开挖，并通过 装载机将土运至洞外。

针对本工程的具体特点，现场在管棚(幕)、超前断面注 浆、地表注浆、洞门加固、铁路加固等综合措施之下对该工程 采用“双侧壁六步正台阶法”进行施工，本工程暗挖隧道的施 工最终获得了圆满的成功。