大斷面隧道變截面段施工技術(shù)研究

王大昕

摘 要：在黑山共和國南北高速公路Zecka隧道（15號隧道）施工中，大斷面隧道變截面段的施工難度大，對施工技術(shù)的要求較高，需要采取特殊的施工工藝才能滿足實際要求。為此，我們應(yīng)根據(jù)15號隧道大斷面隧道變截面段的施工特點(diǎn)，總結(jié)施工經(jīng)驗，采取正確的施工技術(shù)，保證大斷面隧道變截面段施工能夠取得積極效果。

關(guān)鍵詞：大斷面隧道 截面段 施工技術(shù)

一、前言

根據(jù)黑山共和國南北高速公路Zecka隧道（15號隧道）大斷面隧道變截面段施工經(jīng)驗總結(jié)，大斷面隧道變截面段施工中，首先要做好大跨段的開挖與支護(hù)，完成這一部分施工之后，也就是標(biāo)準(zhǔn)單線斷面進(jìn)入多線大斷面施工，最后進(jìn)行大跨、變截面襯砌。在實際施工中，考慮到大斷面隧道變截面段的施工難度，需要保證每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量都能達(dá)標(biāo)，避免因其中某一個工序不達(dá)標(biāo)而引發(fā)系統(tǒng)質(zhì)量問題。所以，我們要對施工技術(shù)和施工工藝有較為深入的了解，做到根據(jù)施工需要強(qiáng)化工藝控制，保證工程滿足設(shè)計要求，達(dá)到安全施工，有效化的解決施工中出現(xiàn)的問題。

二、針對大斷面隧道施工難點(diǎn)進(jìn)行分析

大斷面隧道變截面段施工的關(guān)鍵點(diǎn)是在確保施工安全并對變截面施工二襯進(jìn)行施工操作，第一個問題也就是解決模板臺車隨著施工截面的不斷變化而解決的問題。在施工過程中由于地質(zhì)因素，如溶洞、軟弱巖石、裂縫等方面，對施工帶來嚴(yán)重災(zāi)害，第二個問題也就是由于地質(zhì)因素引起而解決的隧道截面失穩(wěn)問題。大斷面施工工藝復(fù)雜并且施工難度大根據(jù)不同設(shè)計斷面，進(jìn)行襯砌臺車的設(shè)計、拼裝及不同斷面的轉(zhuǎn)換。

三、大斷面隧道變截面段施工過程，

應(yīng)重點(diǎn)做好大跨段開挖、支護(hù)，施工步驟及注意事項

1、開挖

中壁法按隧道超前支護(hù)、左右側(cè)臺階開挖、每開挖一部分是作相應(yīng)支護(hù)，待一側(cè)支護(hù)穩(wěn)定后，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%在進(jìn)行另一側(cè)開挖，左右交叉開挖、支護(hù)，形成網(wǎng)格狀支護(hù)體系。

在隧道開挖中，中壁法是發(fā)源于日本。利用中壁法開挖，不但可以解決隧道開挖過程中的隧道壁容易坍塌的問題，同時也可以提高隧道開挖質(zhì)量，按照分梯段開挖，合理控制開挖速度，避免開挖過程中出現(xiàn)坍塌及其他問題。中壁法的優(yōu)點(diǎn)是施工安全度較高、控制底層變化較好，施工缺點(diǎn)是施工進(jìn)度較臺階法慢工序繁瑣、臨時工作量大和造價較臺階法大。

2、爆破

爆破會產(chǎn)生較大的擾動，為了減少對周圍圍巖的擾動，應(yīng)采取挖掘機(jī)掘進(jìn)和控制爆破范圍相結(jié)合的工藝。大斷面爆破對炸藥的用量與普通小截面用量有很多的不同，爆破孔眼采用空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，炸藥也與普通的炸藥不同采用乳化炸藥，并采用孔眼底部連接等結(jié)構(gòu)。

3、掘進(jìn)

在輪廓邊沿布置一排炮眼，這一排孔叫做緩沖減震孔，其孔眼間距為60cm，孔眼距開挖輪廊線5cm，爆破時均不裝藥；再在炮眼邊緣30cm處布置一圈炮眼，這排炮眼叫做周炮眼，孔位與緩沖減震孔布置按照梅花形布置，起到緩沖減震的作用。

在掘進(jìn)過程中，需要布置好減震孔和炮眼，保證炮眼和減震孔的距離能夠達(dá)到要求，避免距離過近影響爆破效果，同時也避免爆破過程中對已經(jīng)開挖的部分造成損傷。所以，合理掘進(jìn)合理布置減震孔和炮眼并操作好爆破操作十分重要。

4、初期支護(hù)

初期支護(hù)可以采用鋼支架和錨噴網(wǎng)相結(jié)合，初期支護(hù)的強(qiáng)度要求比較高，能控制圍巖的各種不穩(wěn)定現(xiàn)象，起到圍巖自身承載支護(hù)的能力。圍巖盡量少暴露在空氣表面，今早采取噴錨鋼支架支護(hù)，避免圍巖坍塌脫落。

隧道系統(tǒng)錨桿采用ф28中空注漿錨桿設(shè)計，錨桿每根長3.50m，按間距1.0×1.0m梅花形布置，錨桿尾部設(shè)有厚10mm鋼板、尺寸為30×30cm作墊板。采用錨桿鉆孔臺架鉆孔，鉆孔后采用高壓水沖洗。

在掘進(jìn)到一定深度之后，為了避免隧道洞壁發(fā)生坍塌，需要對已經(jīng)成型的隧道洞壁進(jìn)行支護(hù)。在支護(hù)過程中，主要應(yīng)采取錨桿支護(hù)的方式，設(shè)計好每一根錨桿的長度，并且按照間距布置好錨桿的形狀，在錨桿尾部安裝墊板。

5、圍巖變形監(jiān)控量測

對隧道實施監(jiān)控量測、信息檢測是一項重要工作內(nèi)容，對大跨度和軟巖復(fù)雜地質(zhì)隧道有著特殊的保護(hù)作用。監(jiān)控量測還可以更加了解工程的實際情況、總結(jié)出工程的底下變化規(guī)律及其變化特點(diǎn)，在施工過程中可借鑒并指導(dǎo)施工積累施工監(jiān)測數(shù)據(jù)。

大斷面隧道施工，圍巖的承受應(yīng)力分布比較大，圍巖的變形監(jiān)測是非常有必要的，并應(yīng)加大監(jiān)測力度，通過監(jiān)測了解圍巖的動態(tài)變化，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)圍巖會出現(xiàn)危險地部位，并找出誘發(fā)此變形危害的因素，判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護(hù)、襯砌的可靠性，針對出現(xiàn)的問題采取對應(yīng)措施保證施工安全。

在現(xiàn)場實測結(jié)果分析不足時可以把發(fā)現(xiàn)的問題及時反饋給設(shè)計部門，讓其部門進(jìn)行指導(dǎo)施工，或者修改施工方案，調(diào)整圍巖級別、變形支護(hù)設(shè)計參數(shù)，驗證支護(hù)效果，為施工提供可靠地依據(jù)，并防患于未然。通過初期支護(hù)監(jiān)測，判斷圍巖的穩(wěn)定性，還可以確定二次襯砌的施工時間。

在隧道施工中，掘進(jìn)操作因發(fā)生爆破次數(shù)較為頻繁，容易造成圍巖變形。圍巖一旦發(fā)生嚴(yán)重變形，會給隧道開挖帶來安全隱患，同時也會影響隧道開挖質(zhì)量。因此，在隧道掘進(jìn)施工中，需要對圍巖的變形量進(jìn)行緊密監(jiān)測，保證圍巖變形在可控的范圍之內(nèi)。

二、大斷面隧道變截面段施工中，應(yīng)做好標(biāo)準(zhǔn)單線斷面進(jìn)入多線大斷面施工

1、上臺階爬坡抬高施作達(dá)到設(shè)計標(biāo)高再按平坡順延施作長3m的縱導(dǎo)洞。

在進(jìn)入多線大斷面施工時，需要將導(dǎo)洞的尺寸進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)行初步擴(kuò)展之后，剩下的導(dǎo)洞尺寸就按照擴(kuò)展之后的尺寸進(jìn)行。在銜接過程中，應(yīng)做好導(dǎo)洞之間的平緩過渡，避免導(dǎo)洞變化過快影響施工質(zhì)量，同時也避免因?qū)Ф磫栴}給施工安全帶來影響。

2、從縱洞向兩側(cè)開挖，橫向弧形導(dǎo)洞與兩側(cè)大斷面開挖輪廓線相吻合。

在進(jìn)入大斷面施工后，需要對縱向?qū)Ф催M(jìn)行擴(kuò)充，其擴(kuò)充的主要原則是向縱向?qū)Ф吹膬啥碎_挖弧形側(cè)洞，其開挖的尺寸需要與大斷面開挖輪廓線符合。所以，做好縱向?qū)Ф吹拈_挖以及縱向?qū)Ф吹臄U(kuò)展是進(jìn)入大斷面施工的重要內(nèi)容。

3、對大斷面進(jìn)行初期支護(hù)；

縱向?qū)Ф词┕ね戤呏螅枰跈M向的位置找準(zhǔn)弧形導(dǎo)洞安裝支護(hù)設(shè)備，對橫向?qū)Ф催M(jìn)行有效的支護(hù)。由于橫向?qū)Ф丛陂_挖初期洞壁承載力小，容易發(fā)生坍塌事故，所以在做初期支護(hù)過程中應(yīng)當(dāng)提早進(jìn)行支護(hù)，避免支護(hù)時間晚影響支護(hù)質(zhì)量。

4、反向從起點(diǎn)方向開挖剩余斷面

在大斷面最后的截面開挖施工中，需要采用反向中隔壁法進(jìn)行開挖，主要目的是將截面剩余的土開挖完畢，保證截面的開挖質(zhì)量可控。采用反向中隔壁法開挖的好處在于可以解決截面的殘土掉落問題，還能保證大斷面變截面段施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

三、大斷面隧道變截面段施工中，應(yīng)做好大跨、變截面襯砌

1、二襯施工作業(yè)時間的確定

大跨段施工常采用復(fù)合式襯砌，通常二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行施工。隨到周邊位移變形速度有明顯的減緩也就是變形趨于穩(wěn)定。在大斷面隧道變截面段的施工中，需要控制施工速度，同時還要確定襯砌的時機(jī)，一旦時機(jī)選擇不對，截面段的施工就會受到影響。在具體襯砌施工時機(jī)選擇中，可以以隧道周邊位移速度減緩為主要依據(jù)，保證二次襯砌施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2、襯砌施工方法

在二次襯砌施工中，要做好防水層的設(shè)置，還要采用臺車施工，保證仰拱角度，通過拱墻的形式對全斷面進(jìn)行一次襯砌，保證襯砌質(zhì)量達(dá)標(biāo)。經(jīng)過了解發(fā)現(xiàn)，在二次襯砌施工中，一次性襯砌的施工效果比較明顯，可以達(dá)到一體成型的目的。

3、變截面二襯模架施工方法

變截面二襯施工采用截面模板臺車洞內(nèi)拼裝，洞內(nèi)模板臺車由模板、門架、行走部分、支撐裝置、液壓系統(tǒng)等部件組成。

（1）用支架固定邊模，再將頂模拆除松開門架定位插銷，利用制動系統(tǒng)向外延伸適當(dāng)長度；

（2）二襯主承力結(jié)構(gòu)（含走行系統(tǒng)）要充分考慮各段斷面變化尺寸要求，

承力部分結(jié)構(gòu)一次性安裝，成型模板可變動尺寸以滿足整個大跨段二襯施工要求；

（3）相鄰段斷面相同，僅中線位置有所變化的二襯，通過調(diào)整走行軌道，臺車前后移動就位。

在大斷面隧道變截面段的施工中，二次襯砌模架施工是一種重要方式，在施工中往往能夠達(dá)到預(yù)期效果。那么在實際施工中，我們就要對這一施工方法進(jìn)行有效利用，根據(jù)變截面的施工實際進(jìn)行二次襯砌模架施工。

五、結(jié)論

通過本文的分析可知，大斷面隧道變截面段施工中，首先要做好大跨段的開挖與支護(hù)，完成這一部分施工之后，即進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)單線斷面進(jìn)入多線大斷面施工，最后進(jìn)行大跨、變截面襯砌。在實際施工中，考慮到大斷面隧道變截面段的施工難度，需要保證每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量都能達(dá)標(biāo)，避免因其中某一個工序不達(dá)標(biāo)而引發(fā)系統(tǒng)質(zhì)量問題。

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