軟弱圍巖小凈距公路隧道貫通段施工技術(shù)研究

席程 張艷利 張亞海

摘要：隨著社會的進步，我國的交通運輸業(yè)也出現(xiàn)了飛速的發(fā)展，而在公路的施工當(dāng)中，特殊地質(zhì)條件路段的隧道貫通施工對施工技術(shù)有著更高的要求，為了保證隧道能夠安全貫通，必須在傳統(tǒng)的施工基礎(chǔ)上采取針對性的措施。本文將研究軟弱圍巖小凈距公路的隧道貫通施工技術(shù)，旨在為公路隧道施工提供可靠的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；小凈距；隧道貫通

在軟弱巖層的隧道施工當(dāng)中，由于圍巖的自穩(wěn)能力差、整體的強度低，在實施最后的爆破工作時，整個貫通段的支護材料強度還處于上升階段，而炸落的圍巖的體量也較大，因此容易引發(fā)塌方，造成較大的安全隱患。本文將以某段國道的改建工程為背景，分析并總結(jié)軟弱圍巖小凈距公路隧道的貫通施工特點和技術(shù)。

一、工程概況

該改建工程為雙線隧道，在施工時采用的是雙向?qū)Υ虻姆绞?，根?jù)設(shè)計，A線隧道的貫通處應(yīng)該在AK13+110，而B線隧道的貫通處應(yīng)該在BK13+181，貫通段的間距為71.0米。根據(jù)工程相關(guān)的地質(zhì)報告，施工路段主要是強風(fēng)化石英砂巖，其特點是巖體不完整，節(jié)理較發(fā)育，巖體破碎，圍巖的穩(wěn)定性和完整性都較差。（如圖一、圖二和圖三所示）

圖一 隧道工程A線和B線貫通段的平面示意圖

圖二 隧道A線的地質(zhì)縱切面示意圖

圖三 隧道B線的地質(zhì)縱切面示意圖

二、施工技術(shù)分析

（一）施工特點

1、貫通段的施工采用的是四臺階CD法。單側(cè)的上臺階進行導(dǎo)洞，在底部增設(shè)臨時的鋼支撐，同時噴混硬化，封閉支護，從而提高支護的承載力。

2、改造鋼拱架。通過擴大拱角來增加拱架的落地面積。取消傳統(tǒng)的臨時中隔壁，讓下臺階的仰拱部位能夠一次開挖成型，并加快封閉速度，降低整體圍巖的變形值。通過這一環(huán)節(jié)的施工，我們經(jīng)現(xiàn)場的測量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，本段的收斂累積值和拱頂沉降下降了40%左右。

3、對貫通體進行施工時，必須采用減震的爆破工藝。為了提高掏槽的效果，應(yīng)在掏槽眼當(dāng)中增設(shè)減震爆破孔，從而降低對周邊圍巖的震動程度，并保證施工的安全。在進行最后一次爆破前，貫通體的上方應(yīng)從隧道的兩側(cè)搭設(shè)超前的注漿小導(dǎo)管，在形成了交叉棚架之后，通過注漿形成保護殼體，對貫通體進行保護。

（二）施工原理

1、隧道的貫通段在剩余了將近30米時，應(yīng)在進出口的兩側(cè)采用四臺階CD法同時對稱開挖，保證臨時中隔壁的順接。隧道先行開挖的一側(cè)應(yīng)對超前注漿小導(dǎo)管、徑向錨桿、鎖腳錨管和臨時中隔壁進行施工，然后在隧道另一側(cè)進行相同施工。由于隧道的圍巖穩(wěn)定性較差，因此分成八塊，先對右側(cè)的1部、2部、3部進行開挖和支護，然后再對左側(cè)的相同部位進行開挖和支護，同時要保證拱架落腳處的穩(wěn)定和牢固，擴大鋼拱架的拱腳，從而有效的防止收斂變形和拱頂沉降。在上部的上臺階施工完畢后，將臨時中隔壁進行拆除，并開挖仰拱部位，同時進行支護。具體的施工步驟如下圖。

圖四 貫通段的施工工序示意圖

2、隧道的貫通段在剩余了大約15米時，開始進行單向的施工，并對1部進行臨時橫撐的施工，同時封閉初支，對側(cè)壓造成的收斂進行抵御。對最先貫通部位要增設(shè)鋼拱架進行臨時橫撐，噴大約20厘米的混凝土，使1部的初支拱架能夠封閉成環(huán)。在拱腳處設(shè)置鎖腳錨管，同時進行注漿。

3、施工時所用到的超前小導(dǎo)管，能夠在貫通體的上方發(fā)揮棚架作用。在施工中我們可以看到，通過注漿，超前小導(dǎo)管能夠有效改善貫通體上方圍巖的性質(zhì)，從而提高圍巖的自穩(wěn)性，與此同時，還能夠防止小范圍的松散體或落石的掉落。（如圖五所示）

圖五 超前小導(dǎo)管作用示意圖

4、貫通段在進行爆破前，要增設(shè)減振孔，減少對周圍巖層的振動，提高掏槽的效果。為了保證施工的順利進行，運用鉆爆設(shè)計，在進行掏槽時，在掏槽的中間設(shè)置深度較小的4個減震炮孔，炮眼的深度大概是進尺的1/3，從而減小夾制作用。在起爆時，要對先爆炮眼所創(chuàng)造的臨空間進行充分利用，減小爆破的振動，降低對圍巖土層的擾動。（如圖六所示）

圖六 減震炮孔的排列示意圖

三、施工方法

（一）施工準(zhǔn)備。在施工前，必須做好充分的材料準(zhǔn)備、機械設(shè)備準(zhǔn)備和人員準(zhǔn)備。材料的準(zhǔn)備包括徑向錨桿、工字鋼、噴射混凝土、超前小導(dǎo)管、縱向連接筋、鋼筋網(wǎng)片等；機械設(shè)備的準(zhǔn)備包括手持式的淺孔鉆機、電動空壓機、電焊機、挖掘機、自卸車輛、注漿機、發(fā)電機和濕式噴射機等；人員準(zhǔn)備應(yīng)包括5名隧道出渣人員、4名開挖爆破人員、4名支護施工人員、3名噴射混凝土人員以及4名拱架安裝人員。

（二）超前小導(dǎo)管的施工。采用風(fēng)動鑿巖機根據(jù)施工設(shè)計圖進行鉆孔。小導(dǎo)管在鉆孔前，必須對孔位進行測量和放樣，做到位置準(zhǔn)確并嚴(yán)格按照設(shè)計放樣，避免出現(xiàn)串孔而影響注漿的效果?？孜煌獠宓慕嵌葢?yīng)在10°以上，但是不能超過30°。小導(dǎo)管在安設(shè)好后，使用塑膠泥對孔口進行封堵，同時噴射混凝土對工作面進行封閉。注漿時水泥漿液的濃度應(yīng)該是1：0.75，注漿的初始壓力位0.5MPa——1.0 MPa，最終的壓力為1.5 MPa——2 MPa。

（三）四臺階CD法的開挖和施工。首先進行單側(cè)的1部開挖，在超前注漿小導(dǎo)管的施工完成后，及時對混凝土進行初噴，厚度為4cm，進行臨時支護施工，并安裝型鋼拱架，加設(shè)鎖腳錨管，進行C30水泥漿的注漿。在臨時中隔壁和拱部掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，注意網(wǎng)格的間距應(yīng)為20×20cm，對混凝土進行復(fù)噴，厚度為32cm，在臨時中隔壁噴射混凝土，厚度為20cm。在1部的施工前進了5米左右時，可以同時開始2部和3部的開挖和支護。在完成一側(cè)的施工后才能夠進行另一側(cè)的施工。

（四）爆破設(shè)計。根據(jù)炸藥的單耗、斷面的面積、線裝藥的密度、炮孔的間距來確定炮孔的數(shù)量。在本次工程當(dāng)中，炸藥單耗為每立方0.55kg，斷面的面積為16㎡左右，線裝藥的密度為每米0.135kg，炮孔的數(shù)量大約為45個。具體見下圖。

圖七 減震爆破孔的布置示意圖

結(jié)束語

軟弱圍巖小凈距公路由于土質(zhì)差、自穩(wěn)性低，因此在進行隧道貫通施工時難度更大。而通過本施工技術(shù)能夠保證施工的安全，提高社會效益。

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