隧道工程施工三臺(tái)階七步開(kāi)挖法應(yīng)用

李 強(qiáng)

(山西呂梁環(huán)城高速公路管理有限責(zé)任公司，山西 呂梁 033000)

0 引言

隧道施工是公路建設(shè)過(guò)程中非常重要的一個(gè)內(nèi)容，和施工質(zhì)量的高低，在一定的程度上與安全問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題有著密切的聯(lián)系，而在施工過(guò)程中，應(yīng)用三臺(tái)階七步開(kāi)挖方法，能夠有效的解決安全以及質(zhì)量問(wèn)題，在一定的程度上提高了隧道工程的施工保障，因此對(duì)該技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究顯得意義重大，它是能夠保證隧道工程順利實(shí)施的關(guān)鍵。

1 工程概況

某地高速公路隧道設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為180 m，根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，該工程設(shè)計(jì)為單面下坡形式，整體的坡度為-5.816‰。整個(gè)地區(qū)中的圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)設(shè)計(jì)在右偏圓曲線上，間隔距離長(zhǎng)度為4.6 m。進(jìn)口中應(yīng)用的是斜切洞門，出口則為墻式洞門，其埋深為17 m。設(shè)計(jì)最高時(shí)速為80 km/h。

2 三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工技術(shù)

1)施工位置的空間比較大，容許在斷面中可以實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械共同施工操作，施工效率非常高。在部分巖石中可以應(yīng)用挖掘機(jī)來(lái)進(jìn)行下半部斷面的開(kāi)挖施工，必然給圍巖造成擾動(dòng)。

2)地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在軟硬圍巖相間隧道結(jié)構(gòu)中，施工方法比較靈活，進(jìn)度可控，可以更好的保證工期滿足要求。

3)應(yīng)用不同跨度與斷面的結(jié)構(gòu)形式，可以將臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)拆除掉，以降低施工成本。

4)混凝土結(jié)構(gòu)部分的施工應(yīng)該在初期支護(hù)中及時(shí)進(jìn)行閉合，從而可以改善內(nèi)部施工環(huán)境。

5)在斷面內(nèi)一次性施工，可以實(shí)現(xiàn)防水層與混凝土襯砌施工，以提升該部分的施工質(zhì)量。

6)設(shè)備、人員投入較少，更便于操作，可以在較大范圍內(nèi)應(yīng)用。

較之其他的施工技術(shù)來(lái)說(shuō)，三臺(tái)階七步開(kāi)挖施工方法因?yàn)榭梢栽谄邆€(gè)部分中實(shí)現(xiàn)同時(shí)開(kāi)挖施工，可以更好的提升工程的施工效率，縮短工期，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。而針對(duì)泥巖隧道工程來(lái)說(shuō)，因?yàn)閲鷰r部分較為軟弱，節(jié)理裂縫發(fā)育非常的明顯，所以隧道的開(kāi)挖施工時(shí)間要嚴(yán)格控制，該施工方法可以達(dá)到要求。此外，其他的施工技術(shù)在開(kāi)挖支護(hù)拆除的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致平衡力學(xué)體系無(wú)法保證，而這對(duì)泥巖隧道來(lái)說(shuō)，圍巖狀態(tài)可以改變變形問(wèn)題。綜合以上論點(diǎn)，確定使用三臺(tái)階七步法最佳[1]。

3 施工工藝

3.1 開(kāi)挖施工準(zhǔn)備

1)施工準(zhǔn)備。根據(jù)設(shè)計(jì)方案以及施工工藝規(guī)范的要求對(duì)于隧道部分實(shí)施超前支護(hù)處理，尤其是對(duì)于一些地質(zhì)條件比較差的地區(qū)，比如斷層、破碎帶等部分，這樣才能更好的保證施工的安全性與穩(wěn)定性。在隧道開(kāi)挖前應(yīng)該進(jìn)行供電、供水系統(tǒng)的設(shè)置，還要避免在雨季施工。

2)洞口段施工。洞口以及與其相鄰的結(jié)構(gòu)部分工程要進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃管理，縮短施工工期，防止在雨季內(nèi)實(shí)施。洞口開(kāi)始施工前，應(yīng)該檢查邊、仰坡位置上的穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，及時(shí)將該位置上的碎石、危石清理干凈，設(shè)置截水溝結(jié)構(gòu)，然后才能進(jìn)行洞門施工；洞口環(huán)節(jié)襯砌要保證與洞門同時(shí)進(jìn)行。開(kāi)挖的過(guò)程中應(yīng)該自上而下來(lái)進(jìn)行，在回填之后要按照施工要求來(lái)進(jìn)行襯砌施工，設(shè)置25 mm的漿砌片石來(lái)進(jìn)行，同時(shí)還應(yīng)該設(shè)置錨噴網(wǎng)來(lái)進(jìn)行防護(hù)。

3.2 洞身開(kāi)挖

根據(jù)新奧法施工要求來(lái)開(kāi)始施工，按照規(guī)范的要求來(lái)進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工，保證各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量都能夠達(dá)到規(guī)范的要求，同時(shí)還應(yīng)該使用專用的機(jī)械設(shè)備來(lái)進(jìn)行施工，使得整個(gè)工序的施工按照要求順利完成。

1)上弧導(dǎo)坑開(kāi)挖。以設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，對(duì)于隧道實(shí)施超前支護(hù)施工之后，應(yīng)該使用上弧導(dǎo)坑預(yù)留核心土法來(lái)實(shí)施開(kāi)挖，具體的施工速度要結(jié)合泥巖隧道的圍巖類型以及支護(hù)鋼架的距離來(lái)進(jìn)行確定，但是要控制在1.5 m以下。上弧道坑拱部矢跨比要控制在0.3以下，同時(shí)還應(yīng)該至少預(yù)先留出3 m長(zhǎng)度，也要控制在5 m以下。上弧導(dǎo)坑開(kāi)挖完成之后，可以在拱部位置上實(shí)施噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施支護(hù)施工，這樣就能夠使得整體結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)定性，以達(dá)到承載性的需要[2]。

2)中臺(tái)階及下臺(tái)階的左、右側(cè)開(kāi)挖。在完成了上述施工形成了承載拱之后，就要開(kāi)始該部分的施工。在具體施工階段，要根據(jù)初期支護(hù)鋼架的間隔距離來(lái)確定具體的施工尺寸，同時(shí)還應(yīng)該保證開(kāi)挖進(jìn)度與上弧導(dǎo)坑結(jié)構(gòu)位置相同，與上述結(jié)構(gòu)一樣，間隔距離應(yīng)控制在1.5 m以下。開(kāi)挖高度也要嚴(yán)格控制，以3 m～3.5 m之間為最佳，同時(shí)還應(yīng)該將左右臺(tái)階交錯(cuò)布置，錯(cuò)開(kāi)間距應(yīng)為2 m～3 m，按照上述要求來(lái)進(jìn)行噴、錨與網(wǎng)結(jié)構(gòu)部分施工。

3)上、中、下臺(tái)階預(yù)留核心開(kāi)挖施工。各個(gè)臺(tái)階位置上都預(yù)先留出核心土部分，此時(shí)的開(kāi)挖施工應(yīng)該與各個(gè)循環(huán)進(jìn)尺保持一致。

4)仰拱的分段開(kāi)挖。該部分的循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度應(yīng)該設(shè)定為2 m～3 m，開(kāi)挖完成之后就要開(kāi)始仰拱初期支護(hù)施工，在完成了2個(gè)～3個(gè)分段開(kāi)挖與支護(hù)循環(huán)之后，就能夠進(jìn)行混凝土施工，此時(shí)可以根據(jù)圍巖類型與循環(huán)進(jìn)度來(lái)確定，可以將仰拱分段設(shè)定為4 m～6 m，此時(shí)可以應(yīng)用跳槽施工的方式來(lái)進(jìn)行。

3.3 初期支護(hù)

初期支護(hù)主要就是利用錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架以及混凝土來(lái)組合而成的承載結(jié)構(gòu)部分。支護(hù)過(guò)程要在開(kāi)挖施工之后迅速展開(kāi)，從而可以有效的降低裸露時(shí)間，避免圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的問(wèn)題，要防止在短期內(nèi)出現(xiàn)脫落的情況。錨噴支護(hù)施工的具體流程如下所示：地質(zhì)條件檢測(cè)→放樣→開(kāi)挖施工→初噴混凝土3 cm～5 cm→安裝鋼架→測(cè)量定位→掛鋼筋網(wǎng)→施作系統(tǒng)錨桿→復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度→監(jiān)控量測(cè)→反饋、調(diào)整支護(hù)參數(shù)[3]。

3.4 仰拱(填充、底板)施工

為了充分的保證工程的安全性滿足要求，仰拱混凝土在制作完成之后需要立即進(jìn)行，同時(shí)還應(yīng)該盡快完成閉環(huán)，以滿足受力的需要，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。在進(jìn)行隧道內(nèi)部圍巖部分施工的過(guò)程中，在噴錨支護(hù)的全斷面部分施工完成之后，要結(jié)合圍巖收斂量檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)將臨時(shí)支護(hù)拆除，同時(shí)還應(yīng)該開(kāi)挖并且進(jìn)行混凝土部分的施工。為了可以更好的提升工程質(zhì)量水平，仰拱混凝土要采取全幅澆筑施工的方法，從而可以防止材料的運(yùn)輸及仰拱施工以及在混凝土強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到要求之后載荷不合格的情況出現(xiàn)。

4 施工監(jiān)測(cè)

隧道工程的施工中，在第一組襯砌部分施工開(kāi)始支護(hù)，需要在斷面內(nèi)部的拱頂、拱腳位置上分別設(shè)置7個(gè)觀測(cè)位置，應(yīng)用設(shè)備儀器來(lái)確定沉降量參數(shù)。伴隨著工程的持續(xù)進(jìn)行，需要間隔10 m就要設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。結(jié)合最終數(shù)據(jù)的要求，合理的調(diào)整預(yù)留沉降量，同時(shí)還應(yīng)該保證二次襯砌質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在施工中需要嚴(yán)格的按照施工工藝規(guī)范的要求進(jìn)行質(zhì)量的控制，嚴(yán)格確定觀測(cè)次數(shù)，以滿足工程的施工需要為基礎(chǔ)。此外，在進(jìn)行觀測(cè)中，應(yīng)該選擇合適的儀器設(shè)備，否則將無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，對(duì)于后續(xù)工程的施工也存在負(fù)面影響。

5 結(jié)語(yǔ)

泥巖隧道的開(kāi)挖施工是當(dāng)前隧道工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文主要是以實(shí)際工程案例來(lái)講解三步七臺(tái)階的施工方法，發(fā)現(xiàn)該方法是非常有效的，可以提升施工效率與工程質(zhì)量，可以在更大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。