分離式長(zhǎng)隧道開(kāi)挖施工技術(shù)探討

計(jì)中彥

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550008）

1 項(xiàng)目概況

本合同段謝都隧道為分離式長(zhǎng)隧道，左幅隧道起訖樁號(hào)為ZK1726＋780～ZK1728＋415，全長(zhǎng)1 635m，最大埋深為98m，右幅隧道起訖樁號(hào)為YK1726＋735～YK1728＋430，全長(zhǎng)1 695m，最大埋深98m。 左右幅隧道平面線形進(jìn)口段均位于R＝1650m的圓曲線上，中間為直線段，出口段均位于R＝6000m的圓曲線上。左右幅隧道均為上坡，縱坡為1.9%。根據(jù)本隧道地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)Ⅵ級(jí)圍巖按照CD法、Ⅴ級(jí)圍巖按照留核心土法進(jìn)行施工。

2 洞身開(kāi)挖方案

洞身開(kāi)挖是隧道施工的關(guān)鍵工序，開(kāi)挖方案主要根據(jù)圍巖的情況確定，以有效滿(mǎn)足開(kāi)挖質(zhì)量要求，經(jīng)濟(jì)快速的完成施工任務(wù)。本合同段隧道通過(guò)的圍巖有Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級(jí)圍巖，根據(jù)本隧道地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，按照新奧法的施工原理，明洞襯砌段采用S—Ma施工；Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓及洞口段采用S—Ⅴa，Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段采用S—Ⅴb，Ⅴ級(jí)圍巖深埋段采用S—Ⅴc，均采用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法開(kāi)挖；Ⅳ級(jí)圍巖較差段采用S—Ⅳa，Ⅳ級(jí)圍巖一般段采用S—Ⅳb，均采用臺(tái)階法開(kāi)挖；Ⅲ級(jí)圍巖段采用S—Ⅲa，采用全斷面開(kāi)挖；緊急停車(chē)帶Ⅳ級(jí)圍巖段采用SJ—Ⅳa，采用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法開(kāi)挖；緊急停車(chē)帶Ⅲ級(jí)圍巖段采用SJ—Ⅲa，采用臺(tái)階法開(kāi)挖。

本隧道施工按照新奧法的原理，采用預(yù)裂光面爆破技術(shù)，錨噴初期支護(hù)，以量測(cè)數(shù)據(jù)為施工依據(jù)。開(kāi)挖采用鉆孔臺(tái)車(chē)和風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，實(shí)施光面爆破，輪式裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)出碴，利用芬蘭產(chǎn)NORMET914WP型砼噴射手和TK—961濕噴機(jī)進(jìn)行錨噴支護(hù)。二次襯砌采用9m襯砌臺(tái)車(chē)全斷面進(jìn)行，混凝土采用集中拌合，砼運(yùn)輸車(chē)運(yùn)送，砼輸送泵灌注，插入式振搗器搗實(shí)。

本隧道掘進(jìn)采用進(jìn)、出口雙洞雙向掘進(jìn)方式施工，當(dāng)隧道距貫通50m左右，爆破作業(yè)時(shí)互相提前1h通知，以免發(fā)生意外情況；當(dāng)距貫通15m時(shí)，采用獨(dú)頭掘進(jìn)方式（為方便排水本隧道擬安排進(jìn)口順坡段施工，出口反坡停止掘進(jìn)，安排其他后序作業(yè)），且爆破時(shí)提前通知并在停止施工的作業(yè)面200m左右設(shè)立明顯的警戒標(biāo)志。

每個(gè)洞口作業(yè)面計(jì)劃在正常進(jìn)洞以后平均月成洞50m左右，前一個(gè)月進(jìn)行施工準(zhǔn)備，鋪設(shè)供水管路、供電線路，建高位水池、拌合站、空壓機(jī)房、鋼筋加工房、材料庫(kù)房等臨時(shí)設(shè)施，高壓水池設(shè)于洞頂?shù)匦屋^為平緩位置。平整施工場(chǎng)地，機(jī)械設(shè)備和人員進(jìn)場(chǎng)，開(kāi)挖洞口路基土石方，暴露洞口達(dá)到正式進(jìn)洞條件。

3 不同類(lèi)型支護(hù)圍巖段施工

3.1 S—Ⅴa型支護(hù)圍巖段施工

Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓及洞口段采用S—Ⅴa，采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺1.0m，開(kāi)挖后及時(shí)施作相應(yīng)的初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，全斷面開(kāi)挖完成后及時(shí)施作仰拱，使隧道封閉成環(huán)。

初期支護(hù)在上下斷面分界處每榀拱架設(shè)置4根φ25中空注漿鎖腳錨桿加固，同時(shí)下半部左右兩邊交錯(cuò)開(kāi)挖，考慮開(kāi)挖下半部以及不良地質(zhì)對(duì)施工可能帶來(lái)的影響，S—Ⅴa型支護(hù)圍巖段月計(jì)劃安排36m，共計(jì)掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)時(shí)間20h。

3.2 S—Ⅴb型支護(hù)圍巖段施工

Ⅴ級(jí)圍巖一般段采用S—Ⅴb，采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺1.1m，開(kāi)挖后及時(shí)施作相應(yīng)的初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，全斷面開(kāi)挖完成后及時(shí)施作仰拱，使隧道封閉成環(huán)。初期支護(hù)在上下斷面分界處每榀拱架設(shè)置4根φ25中空注漿鎖腳錨桿加固，同時(shí)下半部左右兩邊交錯(cuò)開(kāi)挖，考慮開(kāi)挖下半部以及不良地質(zhì)對(duì)施工可能帶來(lái)的影響，S—Ⅴb型支護(hù)圍巖段月計(jì)劃安排40m。共計(jì)掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)時(shí)間為20h，表中作業(yè)時(shí)間為平均分?jǐn)倳r(shí)間。

3.3 S—Ⅴc型支護(hù)圍巖段施工

Ⅴ級(jí)圍巖深埋且地質(zhì)條件較好段采用S—Ⅴc，采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺1.3m，開(kāi)挖后及時(shí)施作相應(yīng)的初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，全斷面開(kāi)挖完成后及時(shí)施作仰拱，使隧道封閉成環(huán)。

初期支護(hù)在上下斷面分界處每榀拱架設(shè)置4根φ25中空注漿鎖腳錨桿加固，同時(shí)下半部左右兩邊交錯(cuò)開(kāi)挖，考慮開(kāi)挖下半部以及不良地質(zhì)對(duì)施工可能帶來(lái)的影響，S—Ⅴc型支護(hù)圍巖段月計(jì)劃安排47m，共計(jì)掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)時(shí)間為20h，表中作業(yè)時(shí)間為平均分?jǐn)倳r(shí)間。

3.4 S—Ⅳa型支護(hù)圍巖段施工

Ⅳ級(jí)圍巖較差段采用S－Ⅳa型，采用臺(tái)階法開(kāi)挖，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺1.5m；上半斷面采用鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔，下斷面采用氣腿式風(fēng)鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機(jī)出碴，下斷面采用挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)輸。洞身開(kāi)挖后，立即施作相應(yīng)的初期支護(hù)，及時(shí)封閉圍巖，全斷面開(kāi)挖完成后施作仰拱，形成隧道封閉環(huán)。S—Ⅳa型支護(hù)圍巖段，月進(jìn)尺安排54m，共計(jì)作業(yè)循環(huán)時(shí)間20h。

3.5 S—Ⅳb型支護(hù)圍巖段施工

Ⅳ級(jí)圍巖一般段采用S—Ⅳb型，采用臺(tái)階法開(kāi)挖施工，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺1.5m；上半斷面采用鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔，下斷面采用氣腿式風(fēng)鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機(jī)出碴，下斷面采用挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)輸。洞身開(kāi)挖后，立即施作相應(yīng)的初期支護(hù)，及時(shí)封閉圍巖，全斷面開(kāi)挖完成后施作仰拱，形成隧道封閉環(huán)。S—Ⅳb型支護(hù)圍巖段，月進(jìn)尺安排54m，共計(jì)作業(yè)循環(huán)時(shí)間20h。

3.6 S—Ⅳc型支護(hù)圍巖段施工

Ⅳ級(jí)圍巖深埋且?guī)r石抗壓強(qiáng)度大于50MPa段采用S—Ⅳc型，采用臺(tái)階法開(kāi)挖施工，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺1.8m；上半斷面采用鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔，下斷面采用氣腿式風(fēng)鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機(jī)出碴，下斷面采用挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)輸。洞身開(kāi)挖后，立即施作相應(yīng)的初期支護(hù)，及時(shí)封閉圍巖，全斷面開(kāi)挖完成后施作仰拱，形成隧道封閉環(huán)。S—Ⅳc型支護(hù)圍巖段，月進(jìn)尺安排65m，共計(jì)作業(yè)循環(huán)時(shí)間20h。

3.7 S—Ⅲa型支護(hù)圍巖段施工

Ⅲ級(jí)圍巖段采用S—Ⅲa型，采用全斷面法開(kāi)挖施工，每循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺3.5m；上半斷面采用鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔，下斷面采用氣腿式風(fēng)鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機(jī)出碴，下斷面采用挖掘機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)輸。洞身開(kāi)挖后，立即施作錨噴初期支護(hù)，及時(shí)封閉圍巖，施作仰拱，形成隧道封閉環(huán)。S-Ⅲa型支護(hù)圍巖段，月進(jìn)尺安排125m，共計(jì)作業(yè)循環(huán)時(shí)間20h。

4 洞身開(kāi)挖施工技術(shù)

4.1 側(cè)導(dǎo)坑（CD法）施工

根據(jù)圍巖地質(zhì)超前預(yù)報(bào)以及對(duì)掌子面圍巖觀察分析，首先進(jìn)行必要的超前支護(hù)，然后即可進(jìn)行中隔墻法施工，其施工順序?yàn)椋合乳_(kāi)挖左側(cè)洞室，做好初期支護(hù)，再開(kāi)挖右側(cè)洞室做好初期支護(hù)，形成整體主要承載結(jié)構(gòu)，再施作防排水措施和澆筑仰拱及回填，拆除中隔墻鋪設(shè)防水層，整體式澆筑二次襯砌。

根據(jù)圍巖情況，采用以挖掘機(jī)開(kāi)挖為主，輔以人力風(fēng)鎬對(duì)輪廓線進(jìn)行整修的施工方案，當(dāng)遇上大塊骨石時(shí)，采用預(yù)裂控制爆破技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)清除。施工中，先行導(dǎo)坑的距離將視地質(zhì)條件（圍巖情況、涌水情況）而定，一般在7～10m，當(dāng)圍巖基礎(chǔ)承載力較低，側(cè)壓力較大時(shí)，可調(diào)整到3～5m。以便盡早閉合成環(huán)形成整體受力。

施工中嚴(yán)格控制各開(kāi)挖分部循環(huán)進(jìn)尺，開(kāi)挖和支護(hù)工序必須銜接緊密，以減少?lài)鷰r變形。除圍巖側(cè)壁部外，其余各部的開(kāi)挖必須在鄰近作業(yè)面的初期支護(hù)達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行。拆除中壁時(shí)，腳手架一定要牢固，施工人員通過(guò)拆除點(diǎn)時(shí)要注意聯(lián)系。加強(qiáng)對(duì)圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)判斷圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定情況，如有異常及時(shí)處理。同時(shí)應(yīng)充分利用圍巖側(cè)壁部圍巖變化情況，分析、預(yù)報(bào)前方地質(zhì)情況。

4.2 環(huán)形留核心土開(kāi)挖法

環(huán)形留核心土法即對(duì)開(kāi)挖斷面按起拱線的位置分成二個(gè)臺(tái)階，上臺(tái)階在開(kāi)挖時(shí)預(yù)留斷面核心土，沿環(huán)形用人工風(fēng)鎬開(kāi)挖，遇有骨石時(shí)采用松動(dòng)爆破清除。其施工工藝如圖1所示。

圖1 環(huán)形留核心土法示意圖

4.3 臺(tái)階法

對(duì)于本工程臺(tái)階法優(yōu)先采用三臂液壓鉆孔臺(tái)車(chē)鉆眼，鉆頭規(guī)格為φ48、φ102。掏槽眼采用雙臨空（臺(tái)階法）形式，中空孔直徑φ102，光面爆破采用塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)，毫秒微差有序起爆。

4.4 全斷面法

在Ⅲ類(lèi)圍巖的斷面開(kāi)挖中，采用全斷面開(kāi)挖，液壓鉆孔臺(tái)車(chē)鉆眼，鉆頭規(guī)格為φ48、φ102。掏槽眼采用三臨空（全斷面）形式，中空孔直徑φ102，光面爆破采用塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)，毫秒微差有序起爆；挖掘機(jī)出料，自卸汽車(chē)運(yùn)輸出渣。

5 結(jié)語(yǔ)

在快速發(fā)展的公路建設(shè)中，在多山的地區(qū)，隧道工程成為公路工程中一個(gè)重要的組成部分。隧道施工主要包括開(kāi)挖和支護(hù)兩大部分，對(duì)于隧道開(kāi)挖施工應(yīng)該充分地結(jié)合地質(zhì)條件等情況而綜合考慮，選取安全、合理、有效的開(kāi)挖方案。

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