隧道工程新奧法施工技術(shù)研究

黨 榮

(忻州市交通建設(shè)綜合開發(fā)中心)

0 引 言

當(dāng)前在我國隧道工程開挖施工中，施工技術(shù)主要有盾構(gòu)法、礦山法以及新奧法等幾種施工技術(shù)，其中以新奧法施工技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，新奧法施工技術(shù)是以隧道工程施工經(jīng)驗(yàn)以及巖體力學(xué)的相關(guān)理論作為方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，在施工中盡量的減少對(duì)于巖體的擾動(dòng)，充分發(fā)揮巖體的承載能力，不過多的分塊，大多采用光面爆破、預(yù)裂爆破或機(jī)械掘進(jìn)等方式開挖，同時(shí)施工中及時(shí)封閉形成筒形結(jié)構(gòu)改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工技術(shù)特點(diǎn)可以概括為“少擾動(dòng)、早噴錨，勤量測(cè)、緊封閉”，具有施工作業(yè)工序簡單、施工干擾少、施工組織和管理方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在隧道工程施工中的應(yīng)用也較為普遍，幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的基本方法。特別是隨著隧道支護(hù)技術(shù)以及隧道設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷更新完善，新奧法這一隧道施工技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)進(jìn)一步的拓展，對(duì)于提高隧道工程項(xiàng)目建設(shè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也具有重要的作用。

1 隧道工程新奧法施工準(zhǔn)備工作

(1)施工技術(shù)準(zhǔn)備。施工技術(shù)準(zhǔn)備工作主要是完成隧道工程施工設(shè)計(jì)圖紙的復(fù)審，并對(duì)施工作業(yè)人員在隧道的開挖施工、支護(hù)以及襯砌施工方面進(jìn)行技術(shù)交底。同時(shí)，進(jìn)行施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)線復(fù)測(cè)以及導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的加密，完成施工現(xiàn)場(chǎng)的方向控制測(cè)量與高程控制測(cè)量。

(2)施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作主要是完成場(chǎng)地的通水、通電，修筑施工便道，平整施工作業(yè)場(chǎng)地。并結(jié)合隧道工程項(xiàng)目施工實(shí)際情況，完成拌和站的安裝，同時(shí)針對(duì)施工作業(yè)管理，建立現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理體系。

(3)機(jī)械設(shè)備以及材料準(zhǔn)備。主要是按照隧道工程施工要求的數(shù)量以及規(guī)格組織施工作業(yè)機(jī)械進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。并提前準(zhǔn)備在隧道工程施工中所必需的水泥、砂、碎石、鋼筋、小導(dǎo)管、耐腐蝕劑、防水板、透水軟管、止水帶等施工材料。

2 隧道洞口施工

(1)邊仰坡刷坡及封閉施工。在進(jìn)行隧道進(jìn)洞施工作業(yè)前，首先應(yīng)該完成隧道洞口的施工處理。先對(duì)邊仰坡進(jìn)行實(shí)地放樣，之后在刷坡線5 m 左右距離設(shè)置隧道洞頂截水天溝，以避免洞門受雨水的沖刷及防止雨水流入洞內(nèi)。之后采用人工配合機(jī)械的施工作業(yè)方式，進(jìn)行明暗洞口邊仰坡的刷坡施工，一般按照1∶1.25 的坡度刷坡至隧道正洞起拱線高度，為進(jìn)洞施工提供作業(yè)條件。在完成刷坡以后，應(yīng)該按照機(jī)械開挖和石方爆破相結(jié)合的施工作業(yè)方式，開挖至進(jìn)洞底面標(biāo)高。對(duì)于隧洞邊仰坡的加固，現(xiàn)階段在隧道工程施工中較為常見的做法主要是沿隧道洞口拱部開挖輪廓線，之后沿隧道開挖輪廓線20 cm 以外的范圍內(nèi)，設(shè)置砂漿錨桿并鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，之后噴射混凝土厚完成邊仰坡的封閉施工處理。

(2)明洞及洞門端墻混凝土施工。在隧道工程的明洞施工中，現(xiàn)階段一般選擇采用洞門端墻與明洞一次性整體澆筑的施工作業(yè)處理方式，明洞澆筑混凝土一般分為成仰拱、拱墻兩步進(jìn)行施工作業(yè)，明洞的端墻基礎(chǔ)和仰供采取整體混凝土澆筑的施工作業(yè)方式。為了確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，必須在混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以后，方可拆卸明洞混凝土模板，同時(shí)應(yīng)該及時(shí)回填夯實(shí)明洞洞頂。

3 隧道洞口段的支護(hù)施工

現(xiàn)階段在隧道工程施工中，隧道洞口段的支護(hù)主要有大管棚超前支護(hù)和洞內(nèi)小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)兩種施工形式。

大管棚超前支護(hù)施工作業(yè)方式為在導(dǎo)向墻施工作業(yè)結(jié)束后，而且混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，結(jié)合隧道施工項(xiàng)目實(shí)際情況以及圍巖條件采用鉆機(jī)鉆孔，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行清孔以及管棚安裝施工，管棚超前支護(hù)一般采用無縫鋼管，按照固定間距設(shè)置注漿孔。管棚安裝完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿，漿液一般采用M20 水泥砂漿，注漿采用注漿泵進(jìn)行。

超前小導(dǎo)管的作用機(jī)理為通過滲入性的注漿，將隧道開挖作業(yè)區(qū)域的松散地層進(jìn)行膠結(jié)，以提高地層的整體性，進(jìn)而起到加固圍巖的作用。施工作業(yè)方式為首先進(jìn)行鉆孔施工，之后安裝超前小導(dǎo)管并與鋼架焊接固定，最后采用注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)，注入水泥液漿。

在隧道洞口段的支護(hù)施工方式選擇上，應(yīng)該根據(jù)施工作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)條件等因素綜合選擇，對(duì)于軟弱破碎巖體、流塑狀粘土、巖溶充填流泥、流沙等不良的隧道地質(zhì)地段，應(yīng)該盡可能的采用大管棚超前支護(hù)。

4 隧道洞身施工方法

(1)全斷面法。全斷面法就是指按照隧道的設(shè)計(jì)斷面一次開挖成型，采用全斷面法進(jìn)行隧道的施工作業(yè)，能夠形成較大的隧道施工作業(yè)空間，有利于大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)入作業(yè)，因而施工作業(yè)進(jìn)度相對(duì)較快，施工工序簡單、施工干擾相對(duì)較少，而且全斷面法對(duì)于圍巖的擾動(dòng)相對(duì)較小。但是全斷面法由于開挖斷面大，因此圍巖穩(wěn)定性相對(duì)較低，開挖、出渣、運(yùn)輸以及支護(hù)施工作業(yè)的工程量相對(duì)較大。主要適用于I－II 級(jí)硬巖的石質(zhì)隧道施工，一般較少用軟弱不穩(wěn)定圍巖的施工作業(yè)。

(2)臺(tái)階法。臺(tái)階法是新奧法施工中應(yīng)用最普遍的施工方法，在開挖過程中將隧道的斷面分為上斷面與下斷面兩部分分別進(jìn)行開挖施工，按照臺(tái)階的長度不同，臺(tái)階開挖法又可以分為長臺(tái)階法、短臺(tái)階法以及超短臺(tái)階法三種施工方式，主要根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性選擇。臺(tái)階法施工的特點(diǎn)在于有足夠的施工作業(yè)空間，施工速度快，而且由于上部開挖形成支護(hù)，有利于下部作業(yè)的安全施工，但是施工中容易出現(xiàn)上下部施工作業(yè)的相互干擾的問題，主要適用于V、IV 級(jí)較軟弱節(jié)理發(fā)育的圍巖施工。

(3)分部開挖法。分部開挖法就是將隧道的開挖斷面采取分部開挖的方式逐步的開挖成型，而且在施工過程中將部分進(jìn)行超前開挖，又稱為導(dǎo)坑超前開挖法，分部開挖法又可以分為環(huán)形開挖留核心土法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等幾種開挖方案。形開挖留核心土法主要適用于一般的土質(zhì)以及易坍塌的軟弱圍巖施工，單側(cè)壁導(dǎo)坑法主要適用于圍巖穩(wěn)定性差、隧道跨度大以及沉陷難控制的路段施工，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法則主要適用于淺埋大跨度以及圍巖條件較差的隧道工程施工。

5 襯砌施工

(1)仰拱施工。在施工過程中一般仰拱和隧道洞身下臺(tái)階一起開挖，在仰拱平臺(tái)就位后，人工清底，重點(diǎn)將平臺(tái)下仰拱底部虛碴清理干凈，抽出積水，然后架立仰拱堵頭模板，將混凝土通過輸送泵送至仰拱模板內(nèi)并及時(shí)振搗，在混凝土澆筑結(jié)束強(qiáng)度形成后，同時(shí)拖移仰拱施工平臺(tái)進(jìn)入下一段仰拱施工。

(2)二次襯砌。隧道二次襯砌一般選擇使用自行式液壓模板臺(tái)車做外模、混凝土輸送泵泵送入模的方式進(jìn)行施工作業(yè)。在進(jìn)行二次襯砌的施工作業(yè)前，必須確保相應(yīng)的變形以及位移基本穩(wěn)定，防水措施以及各預(yù)留預(yù)埋件施工安設(shè)完畢。在施工順序上應(yīng)該先澆筑仰拱和矮邊墻，然后立模進(jìn)行拱部混凝土澆筑，為了確保施工質(zhì)量合格，二次襯砌過程中超挖部分采用同級(jí)混凝土回填，每模襯砌應(yīng)連續(xù)澆筑，一次完成。此外為了確保隧道拱部混凝土灌注密實(shí)，應(yīng)該在拱部預(yù)留注漿孔以便于二次襯砌背后進(jìn)行填充注漿。

6 結(jié) 語

在采用新奧法進(jìn)行隧道施工過程中，應(yīng)該結(jié)合施工建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)，明確施工方法、開挖順序以及相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)等，有針對(duì)性的進(jìn)行施工作業(yè)組織管理，尤其是明確施工作業(yè)質(zhì)量控制重點(diǎn)以及控制標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)施工過程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，做好不同施工工序間的銜接管理，確保隧道工程施工作業(yè)的安全順利進(jìn)行，提高項(xiàng)目建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

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［2］孫根龍.隧道二襯混凝土裂縫因?yàn)榕c防治［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2010.24.

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