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【摘 要】本文以兰新二线某黄土大断面隧道为研究依据分析仰拱及二次衬砌的空间效应。首先简要概述了双侧壁导坑法工法操作原理、适用范围、施工工序、优缺点。后根据监控量测资料的分析，得到仰拱及二次衬砌的有效支撑范围，拱顶沉降速率随仰拱及二衬距离的变化规律，大断面黄土隧道水平收敛的变形特点。
【关键词】大断面黄土；双侧壁导坑法；仰拱；二次衬砌；空间效应
1.双侧壁导坑法的工法操作原理
双侧壁导坑法是首先在隧道的分台阶开挖左右导坑，并随时施作初期支护，使左右导坑初期支护闭合成环，具有一定承载力后再分台阶开挖中洞，施作仰拱和二次衬砌。双侧壁导坑法最大的特点就是大断面的隧道用临时的中隔壁将大断面的隧道分割成三个断面较小的洞室，左右导坑和中洞，保证开挖时围岩的稳定性和减小地表及拱顶的沉降。
2.双侧壁导坑法的施工工序
双侧壁导坑法跟全断面法、台阶法、CD工法、CRD工法一样，根据围岩的工程地质条件在开挖之前施作超前预支护，如超前大管棚、注浆小导管，以加固围岩，在拱部位置形成梁式结构，防止开挖过程中围岩掉块、坍塌。
双侧壁导坑法开挖分八步，顺序为一侧导坑上台阶、一侧导坑下台阶、另一侧导坑上台阶、另一侧导坑下台阶、中洞上台阶、中洞下台阶。在每一步开挖后尽快施作初期支护，减少围岩的暴露时间，使导洞初支尽早成环。初期支护包括喷射混凝土、锚杆、钢筋网、型钢钢架等。在初支完成后尽快布设监控量测测点，按设计进行监控量测，以掌握周边收敛和拱顶下沉的变化趋势，作为确定下部的开挖及支护参数的依据。
隧道仰拱初期支护施工长度到4.0～6.0m，施工仰拱二衬和仰拱填充。仰拱及其填充施工后拆除临时支护，掌子面超前临时支护35～40m。拆除临时支护的长度一次不得超过18m，做到二次衬砌紧跟临时支护[1]。
3.双侧壁导坑法的适用范围
双侧壁导坑法适合使用在对地表下沉有严格要求的浅埋砂质Ⅴ级及Ⅵ级新黄土或难以自稳的饱和黄土围岩的隧道中，尤其适用于下穿浅埋公路、铁路和构筑物的大断面黄土隧道。
4.双侧壁导坑法的缺点
虽然双侧壁导坑法在控制地表下沉的大断面隧道的施工中有显著的效果，但是施工工序和临时支护多，分部施工空间较小，大型机械设备无法使用，且各工序之间的干扰大，架设和拆除临时支护（中隔壁和横撑）需要耗掉很长的时间和大量的材料。施工进度缓慢，月进尺25～30m（CRD法月进尺30～45m、弧形导坑法可70m以上），成本比较高[2]。
下面对兰新第二双线某隧道的监控量测数据进行分析，包括仰拱施作对于洞内拱顶沉降控制作用，二次衬砌的施作对于洞内拱顶沉降控制作用，大断面黄土隧道洞内水平收敛变形规律。
5.工程简介
该工程为兰新第二双线新建双线隧道，该隧道全长5.743km，本文所研究区段为砂质黄土，Ⅵ围岩，断面面积159.97㎡，开挖高度12.88m，开挖宽度15.20m。双侧壁导坑法超前支护为Φ89大管棚，环向间距0.4m，纵向间距7m；初期支护拱墙及仰拱喷射C25混凝土厚度35cm；边墙上安装R32N自进式锚杆长度4.0m，间距（1.0*1.0m）；网格间距20*20cm；Φ8钢筋网，全环I25a钢架，间距0.5m；拱墙二次衬砌使用C40混凝土，厚度60cm，仰拱二次衬砌70cm。
6.监控量测数据分析
6.1仰拱对抑制拱顶沉降效果分析
该隧道进口处是下穿高速公路地段，本文为研究双侧壁导坑法浅埋段地表沉降、拱顶下沉、水平收敛与施工工序关系，切观测点在高速公路30m以外，忽略高速公路及其运行车辆的影响。此测点拱顶下沉平均速率随仰拱的推进的变化规律如下：
当测点距离仰拱8m时，拱顶沉降平均速率比较大，为12.09mm/d，因为该隧道为Ⅵ软弱围岩，紧靠围岩和初支的承载力无法使拱顶沉降收敛。施作一环仰拱后，该测点距离仰拱4m时，拱顶沉降变形速率得到了有效的控制，仅为距仰拱8m时的18.6%。再施作一环仰拱，此时仰拱超前该测点1m，拱顶沉降速率为1.71mm/d，为距离仰拱4m时的76.0%，仅为距仰拱8m时的14.2%。由以上分析可知，及时跟进仰拱可以有效控制拱顶下沉，仰拱对距其4m范围内点的拱顶沉降变形抑制作用效果显著，并且距离4m的沉降速率与超前1m相比变化不大，从4m到8m远离仰拱，抑制变形的作用逐渐消失，而已经浇筑仰拱的部位，拱顶仍有较小速率的下沉，此处需要及时施作二次衬砌抵抗这部分变形。
6.2二次衬砌对抑制拱顶沉降效果分析
本分析测点同上测点，在高速公路30m以外，忽略高速公路及其运行车辆的影响。
该测点拱顶沉降平均速率随二次衬砌的向前推进的变化规律如下：
测点距离二次衬砌22.2m时，拱顶平均沉降速率为6.5mm/d，速率较大，施作一板（5.8m）二次衬砌后，平均沉降速率减小到3.00mm/d，为距离二次22.2m时的46.2%，再施作一板（5.5m）二次衬砌后，平均沉降速率减小到距离二衬16.4m时的16.67%，距离二衬22.2m时的0.08%，变形已趋于稳定。由以上分析可知，洞室断面向掌子面方向离二次衬砌的距离越远，拱顶沉降的平均速率就越大。二次衬砌对10.9m范围内的围岩及初支有较好的支撑作用，从10.9m到22.2m空间效应逐渐消失，所以在二次衬砌与掌子面距离在10.9m至22.2m之间，跟进二次衬砌对控制软弱围岩拱顶沉降有重要意义。
6.3黄土隧道洞室收敛变形规律
根据对黄土隧道水平收敛监控量测资料的分析发现，水平收敛速率和收敛值较拱顶下沉和地表沉降都较小，水平收敛值均在2.2～5.9cm，收敛值在4cm以下的居多，水平收敛速率一般在开挖后5～7d内稍高，为2～4mm/d，之后变形速率逐渐减小，基本稳定在1mm/d左右，切1mm/d以下的居多。还有存在一定数量的水平收敛监控量测点至始至终水平收敛速率没有超过1mm/d。水平收敛速率与距掌子面的距离、距仰拱的距离、二次衬砌的距离关系不大，在距仰拱和二次衬砌较远距离时收敛值就已稳定。
7.结论
（1）黄土隧道中仰拱对距其4m范围内洞室的拱顶沉降变形抑制作用效果显著，从4m到8m远离仰拱，仰拱的空间效应逐渐消失。因此4m以外的洞室拱顶沉降变形较大时，及时跟进仰拱，缩短与仰拱的距离，使仰拱空间效应得到有效的发挥。
（2）黄土隧道中二次衬砌在10.9m范围内的空间效应较显著，从10.9m到22.2m空间效应逐渐消失，在此范围内及时跟进二次衬砌，可有效的控制沉降变形。
（3）与其他围岩不同，黄土隧道水平收敛值及收敛速率较拱顶沉降及地表沉降都较小，且水平收敛速率与距掌子面的距离、距仰拱的距离、距二次衬砌的距离关系不大。 [科]
【参考文献】
[1]王晓州等.大断面黄土隧道建设技术—北京：中国铁道出版社，2009.4.
[2]曹锋，刘凤奎.双侧壁导坑法在黄土浅埋大断面隧道中的应用.电子测试，2013（09）.
[3]王华川.超大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工过程受力分析，硕士学位论文，2009.
[4]王学斌.超浅埋大断面隧道双侧壁导坑法施工参数优化研究[J].市政与交通建设，2012（06）.
[5]王志，杜守继，张文波，李迎九，吴雪萍.浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J]，地下空间与工程学报，2009（06）.
[6]郭锐阳.双侧壁导坑法在浅埋偏压及软弱围岩隧道中的应用[J].应用科学，2010（02）.
[7]张臻荣，沈文钊.郑西客运专线秦东隧道浅埋偏压地段双侧壁导坑施工技术[J].隧道/地下工程，2009（04）.
[8]吴梦军，陈彰贵，许锡宾，赵明阶.公路隧道围岩稳定性研究现状与展望.重庆交通学院学报，Vol.22.2003.
【关键词】大断面黄土；双侧壁导坑法；仰拱；二次衬砌；空间效应
1.双侧壁导坑法的工法操作原理
双侧壁导坑法是首先在隧道的分台阶开挖左右导坑，并随时施作初期支护，使左右导坑初期支护闭合成环，具有一定承载力后再分台阶开挖中洞，施作仰拱和二次衬砌。双侧壁导坑法最大的特点就是大断面的隧道用临时的中隔壁将大断面的隧道分割成三个断面较小的洞室，左右导坑和中洞，保证开挖时围岩的稳定性和减小地表及拱顶的沉降。
2.双侧壁导坑法的施工工序
双侧壁导坑法跟全断面法、台阶法、CD工法、CRD工法一样，根据围岩的工程地质条件在开挖之前施作超前预支护，如超前大管棚、注浆小导管，以加固围岩，在拱部位置形成梁式结构，防止开挖过程中围岩掉块、坍塌。
双侧壁导坑法开挖分八步，顺序为一侧导坑上台阶、一侧导坑下台阶、另一侧导坑上台阶、另一侧导坑下台阶、中洞上台阶、中洞下台阶。在每一步开挖后尽快施作初期支护，减少围岩的暴露时间，使导洞初支尽早成环。初期支护包括喷射混凝土、锚杆、钢筋网、型钢钢架等。在初支完成后尽快布设监控量测测点，按设计进行监控量测，以掌握周边收敛和拱顶下沉的变化趋势，作为确定下部的开挖及支护参数的依据。
隧道仰拱初期支护施工长度到4.0～6.0m，施工仰拱二衬和仰拱填充。仰拱及其填充施工后拆除临时支护，掌子面超前临时支护35～40m。拆除临时支护的长度一次不得超过18m，做到二次衬砌紧跟临时支护[1]。
3.双侧壁导坑法的适用范围
双侧壁导坑法适合使用在对地表下沉有严格要求的浅埋砂质Ⅴ级及Ⅵ级新黄土或难以自稳的饱和黄土围岩的隧道中，尤其适用于下穿浅埋公路、铁路和构筑物的大断面黄土隧道。
4.双侧壁导坑法的缺点
虽然双侧壁导坑法在控制地表下沉的大断面隧道的施工中有显著的效果，但是施工工序和临时支护多，分部施工空间较小，大型机械设备无法使用，且各工序之间的干扰大，架设和拆除临时支护（中隔壁和横撑）需要耗掉很长的时间和大量的材料。施工进度缓慢，月进尺25～30m（CRD法月进尺30～45m、弧形导坑法可70m以上），成本比较高[2]。
下面对兰新第二双线某隧道的监控量测数据进行分析，包括仰拱施作对于洞内拱顶沉降控制作用，二次衬砌的施作对于洞内拱顶沉降控制作用，大断面黄土隧道洞内水平收敛变形规律。
5.工程简介
该工程为兰新第二双线新建双线隧道，该隧道全长5.743km，本文所研究区段为砂质黄土，Ⅵ围岩，断面面积159.97㎡，开挖高度12.88m，开挖宽度15.20m。双侧壁导坑法超前支护为Φ89大管棚，环向间距0.4m，纵向间距7m；初期支护拱墙及仰拱喷射C25混凝土厚度35cm；边墙上安装R32N自进式锚杆长度4.0m，间距（1.0*1.0m）；网格间距20*20cm；Φ8钢筋网，全环I25a钢架，间距0.5m；拱墙二次衬砌使用C40混凝土，厚度60cm，仰拱二次衬砌70cm。
6.监控量测数据分析
6.1仰拱对抑制拱顶沉降效果分析
该隧道进口处是下穿高速公路地段，本文为研究双侧壁导坑法浅埋段地表沉降、拱顶下沉、水平收敛与施工工序关系，切观测点在高速公路30m以外，忽略高速公路及其运行车辆的影响。此测点拱顶下沉平均速率随仰拱的推进的变化规律如下：
当测点距离仰拱8m时，拱顶沉降平均速率比较大，为12.09mm/d，因为该隧道为Ⅵ软弱围岩，紧靠围岩和初支的承载力无法使拱顶沉降收敛。施作一环仰拱后，该测点距离仰拱4m时，拱顶沉降变形速率得到了有效的控制，仅为距仰拱8m时的18.6%。再施作一环仰拱，此时仰拱超前该测点1m，拱顶沉降速率为1.71mm/d，为距离仰拱4m时的76.0%，仅为距仰拱8m时的14.2%。由以上分析可知，及时跟进仰拱可以有效控制拱顶下沉，仰拱对距其4m范围内点的拱顶沉降变形抑制作用效果显著，并且距离4m的沉降速率与超前1m相比变化不大，从4m到8m远离仰拱，抑制变形的作用逐渐消失，而已经浇筑仰拱的部位，拱顶仍有较小速率的下沉，此处需要及时施作二次衬砌抵抗这部分变形。
6.2二次衬砌对抑制拱顶沉降效果分析
本分析测点同上测点，在高速公路30m以外，忽略高速公路及其运行车辆的影响。
该测点拱顶沉降平均速率随二次衬砌的向前推进的变化规律如下：
测点距离二次衬砌22.2m时，拱顶平均沉降速率为6.5mm/d，速率较大，施作一板（5.8m）二次衬砌后，平均沉降速率减小到3.00mm/d，为距离二次22.2m时的46.2%，再施作一板（5.5m）二次衬砌后，平均沉降速率减小到距离二衬16.4m时的16.67%，距离二衬22.2m时的0.08%，变形已趋于稳定。由以上分析可知，洞室断面向掌子面方向离二次衬砌的距离越远，拱顶沉降的平均速率就越大。二次衬砌对10.9m范围内的围岩及初支有较好的支撑作用，从10.9m到22.2m空间效应逐渐消失，所以在二次衬砌与掌子面距离在10.9m至22.2m之间，跟进二次衬砌对控制软弱围岩拱顶沉降有重要意义。
6.3黄土隧道洞室收敛变形规律
根据对黄土隧道水平收敛监控量测资料的分析发现，水平收敛速率和收敛值较拱顶下沉和地表沉降都较小，水平收敛值均在2.2～5.9cm，收敛值在4cm以下的居多，水平收敛速率一般在开挖后5～7d内稍高，为2～4mm/d，之后变形速率逐渐减小，基本稳定在1mm/d左右，切1mm/d以下的居多。还有存在一定数量的水平收敛监控量测点至始至终水平收敛速率没有超过1mm/d。水平收敛速率与距掌子面的距离、距仰拱的距离、二次衬砌的距离关系不大，在距仰拱和二次衬砌较远距离时收敛值就已稳定。
7.结论
（1）黄土隧道中仰拱对距其4m范围内洞室的拱顶沉降变形抑制作用效果显著，从4m到8m远离仰拱，仰拱的空间效应逐渐消失。因此4m以外的洞室拱顶沉降变形较大时，及时跟进仰拱，缩短与仰拱的距离，使仰拱空间效应得到有效的发挥。
（2）黄土隧道中二次衬砌在10.9m范围内的空间效应较显著，从10.9m到22.2m空间效应逐渐消失，在此范围内及时跟进二次衬砌，可有效的控制沉降变形。
（3）与其他围岩不同，黄土隧道水平收敛值及收敛速率较拱顶沉降及地表沉降都较小，且水平收敛速率与距掌子面的距离、距仰拱的距离、距二次衬砌的距离关系不大。 [科]
【参考文献】
[1]王晓州等.大断面黄土隧道建设技术—北京：中国铁道出版社，2009.4.
[2]曹锋，刘凤奎.双侧壁导坑法在黄土浅埋大断面隧道中的应用.电子测试，2013（09）.
[3]王华川.超大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工过程受力分析，硕士学位论文，2009.
[4]王学斌.超浅埋大断面隧道双侧壁导坑法施工参数优化研究[J].市政与交通建设，2012（06）.
[5]王志，杜守继，张文波，李迎九，吴雪萍.浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J]，地下空间与工程学报，2009（06）.
[6]郭锐阳.双侧壁导坑法在浅埋偏压及软弱围岩隧道中的应用[J].应用科学，2010（02）.
[7]张臻荣，沈文钊.郑西客运专线秦东隧道浅埋偏压地段双侧壁导坑施工技术[J].隧道/地下工程，2009（04）.
[8]吴梦军，陈彰贵，许锡宾，赵明阶.公路隧道围岩稳定性研究现状与展望.重庆交通学院学报，Vol.22.2003.