公路工程隧道項目V級圍巖預留核心土施工技術研究

張 佳

（山西工程科技職業(yè)大學,山西 晉中 030619）

1 公路隧道項目工程整體施工方案分析

某隧道項目工程施工單位有效結合施工區(qū)域的自然地形條件、工期要求、施工工藝使用標準等方面因素進行綜合考慮和分析。本次項目工程隧道施工采用的是雙洞雙向開挖施工方式，雙坑隧道施工采用的是雙洞單向開挖方法，隧道工程內(nèi)部施工順序為基礎開挖、隧道通風、渣土運輸、隧道初期支護、隧道仰拱支護、填充結構施工、隧道基礎防排水施工、拱墻襯砌施工等。另外，在隧道工程項目施工過程中，需要全面加強周圍圍巖結構的穩(wěn)定性監(jiān)控，做好隧道工程地質(zhì)超前預報，記錄和反饋施工過程中的關鍵性數(shù)據(jù)信息，采取動態(tài)化設計工作模式實施動態(tài)施工，有效保證隧道工程項目施工安全穩(wěn)定進行。

在隧道工程二次襯砌澆筑施工中，施工單位使用的是定型鋼模臺車設備，混凝土材料在隧道洞以外集中拌和處理，并采取泵送入模的施工方法。在本標段項目工程建設過程中，采用的是新奧法隧道工程施工方式，預留核心土開挖V級圍巖地段施工（見圖1）。在隧道開挖施工過程中，圍巖結構的支護施工采取了錨噴加錨桿聯(lián)合支護方法，有效保證隧道工程項目整體施工的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)危險結構破碎和坍塌等安全隱患。

圖1 V級圍巖開挖結構

2 隧道工程開挖施工工藝

在本次隧道洞口位置開挖施工過程中，施工單位對隧道工程項目施工原則進行確認，有效遵循管超前、短進尺、弱爆破、強支護、勤測量等開挖施工原則，有效保證了隧道洞口開挖施工效率和穩(wěn)定性。

2.1 淺埋段洞口位置開挖施工

在本次隧道工程項目施工過程中，V級圍巖開挖施工方法嚴格按照預留核心土的開挖施工技術標準，在開挖施工作業(yè)中以機械開挖施工為主，配合人工開挖，上部的弧形導坑應用的是風鎬開挖施工技術。

2.2 開挖工作方式

在本次隧道工程項目洞口段V級圍巖開挖施工中，施工單位采取預留核心土環(huán)形洞口開挖方法。在上臺階開挖過程中，對開挖施工量和開挖深度進行有效控制，下臺階開挖施工中，每循環(huán)的開挖進尺量不能小于2榀。在隧道工程項目施工過程中，洞身部分的V級圍巖結構開挖施工應用預留核心土開挖施工技術，上臺階部分到開挖長度范圍在4～7m之間預留核心，土長度為2～4m，下臺階開挖長度為15～30m，上臺階的開挖總高度為5.5m，開挖寬度為12.5m。隧道頂部位置預留核心土的總長度為2～4m，核心土的預留高度為4.5m，寬度大小為8m，核心土的總面積需要超過隧道上臺階總開挖面積的一半以上。隧道洞身為V級圍巖結構，是需要通過人工配合機械設備進行開挖施工，在開挖工作中以機械開挖方式為主，同時，通過人工操作一些小型的機械設備，對機械開挖出現(xiàn)的一些遺漏部分進行補充，避免設備開挖過程出現(xiàn)超挖情況。如果在開挖施工中遇到一些比較堅硬的巖石或是一些大塊地弧時，需要使用控制爆破或是弱爆破輔助開挖，有效保證整個開挖工作的穩(wěn)定性和開挖效率。

2.3 開挖施工技術要點分析

在掘進開挖施工過程中，將開挖工作分為上、中、下以及基礎面幾個重要的環(huán)節(jié)，核心土的面積需要達到整個施工斷面面積的50%以上。隧道上段面開挖施工長度要超過中部開挖長度3～5m，同時，中部位置開挖施工長度要超過底部位置3～5m，底面位置要保證超前底部10m左右。為了方便機械設備的正常作業(yè)，需要將上部開挖施工高度控制在4.5m左右，同時，中部臺階的高度大小應控制在5.0m左右，基礎臺階開挖施工高度控制在3.5m左右。

上臺階支護工作完成后進行混凝土噴射，混凝土材料的強度大小必須達到預先設定的標準要求。為了有效防止上臺階初期支護結構出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，可在上臺階的底部位置安裝槽鋼或是拖梁支撐體結構，保證脫梁與鋼架之間形成整體性連接，并在鋼架底部使用錨桿進行支護。臺階開挖工作結束后，應及時對周圍的圍巖結構進行混凝土材料噴射，厚度要達到4cm。同時，通過架設立型鋼鋼架結構或是左腳錨桿對其進行固定處理，經(jīng)過反復地混凝土噴射后，保證混凝土可以達到標準的噴射施工厚度。

2.4 淺埋段洞口V級圍巖單側(cè)壁導坑施工

除了采取預留核心土開挖施工方法，還需要配合使用單側(cè)壁導坑施工方法。施工中需要開挖隧道工程左側(cè)區(qū)域?qū)Ф瓷习攵蚊?，同時，對隧道的拱部側(cè)壁位置進行初期支護處理，左側(cè)區(qū)域拱部下半斷面部分直接進行開挖，右側(cè)位置的導洞上半斷面進行基礎開挖，拱部位置進行初期支護，并對仰拱位置進行支護和澆筑施工。

2.5 開挖施工技術要點

在開挖施工過程中，施工人員應對隧道周圍的支護變形情況進行全面控制，減小應力集中問題所產(chǎn)生的影響。同時，隧道底部標高應與鋼架的接頭位置保持一致，在各部分開挖工作結束后做好基礎支護處理，避免產(chǎn)生圍巖結構不穩(wěn)定的情況。在側(cè)向開挖斷面完全形成后，應及時完成整個斷面的初期支護和閉合處理工作。在開挖過程中，同一層面左右兩側(cè)區(qū)域的錯開長度不能超過20m，同時，上部導坑開挖施工長度應控制在3～5m，每次循環(huán)開挖進尺量大小應控制在1～2榀。在各部開挖施工過程中，要保證在相鄰位置進行混凝土材料的噴射，噴射強度應達到70%以上。在混凝土澆筑施工前，要逐段拆除臨時支護結構，并在拆除過程中對兩側(cè)位置進行加強處理，一次性拆除長度要根據(jù)測量工作的結果進行確認，通常情況下，拆除長度不能超過15m。臨時支護結構拆除工作結束后，應及時進行仰拱和二次襯砌處理。在隧道洞口開挖施工段，要盡可能采取機械開挖施工方法（見圖2），如果必須進行爆破處理，可采取弱爆破施工方法，在后行洞位置有效控制先行洞的最大爆破振動速率，二次襯砌施工過程中要保證仰拱間距為20～30m，根據(jù)實際工作情況進行確認。

圖2 隧道洞口開挖

3 預留核心土臺階法開挖施工

在隧道工程仰拱邊墻位置有效結合預留核心土臺階開挖施工技術方法，先在第一節(jié)臺階的環(huán)形結構部分進行開挖施工，然后做好第一節(jié)臺階的初期支護工作。隧道工程需要做好臨時仰拱施工，控制豎向支撐施工，對第三、第四、第五節(jié)臺階進行開挖和支護工作結束后，要使用混凝土進行仰拱噴射處理，最后進行矮邊墻施工。從第二節(jié)臺階到第五節(jié)臺階位置開挖過程中，下部核心土隨著開挖工作的開展逐級形成矮邊墻，施工結束后就要進入到二次襯砌施工，二次襯砌施工完成后進入仰拱和填充混凝土施工，上臺階超前支護施工結束后需要進行上部預留核心土開挖處理。在施工支護工作中，要隨著開挖進尺及時跟進，做好臨時支護工作，隨著開挖進尺的后續(xù)跟進，其主要作用是增加上臺階的剛性程度，降低基礎面到開挖總量。上部核心土預留總長度為350cm，核心土使用錨桿和塑噴混凝土進行支護。在臨時支護施工過程中，應控制錨桿的長度，保證上臺階開挖長度達到700cm以上，然后再進入下臺階開挖工作中，有效形成平行流水作業(yè)模式。

下臺階開挖施工中使用的是小導洞自上而下逐步進行擴大開挖處理。初期支護工作隨開挖工作同步跟進，每次開挖工作的總長度控制在1m，每一節(jié)開挖施工長度需要達到2m，然后轉(zhuǎn)入下一節(jié)臺階。在第四節(jié)仰拱結合位置的開挖過程中，開挖進尺量應控制在200cm左右，施工墻角和仰拱結合位置的混凝土施工需分三步進行澆筑處理：當左右位置的墻角仰拱結合施工長度達到600cm的情況下，應及時拆除臨時性支護和下部核心土。然后進行鋼筋安裝施工和掛設防排水設施，臺車就位后要立下臺階部分核心土，下臺階部分核心土使用錨桿和素混凝土噴射加固處理，隨著環(huán)形臺階開挖進尺量的不同，應及時跟進，保證下部核心土施工的穩(wěn)定性，施工長度控制在7m左右，在仰拱的成環(huán)條件完全具備的情況下進行施工，保證地層隧道在開挖工作結束后形成塑性變形條件，并逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，保證襯砌結構的安全性和穩(wěn)定性。施工完成后，做好后續(xù)的隧道監(jiān)測工作，測試斷面的拱頂拱腰和邊墻位置等穩(wěn)定性情況，還需測定隧道洞口周圍的變形和拱頂下沉情況，采取顆粒流計算方法，有效監(jiān)測實際向前的大小，以保證隧道整體結構的安全性和穩(wěn)定性，避免在后續(xù)的長時間使用過程中受到外部環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生嚴重的安全隱患。

4 結語

綜上所述，在本次隧道工程項目開挖施工過程中，通過采取預留核心土開挖施工方法，提高了施工效率和開挖工作質(zhì)量，保證了隧道工程項目整體開挖工作的安全性和穩(wěn)定性，沒有出現(xiàn)任何安全隱患，加快了項目工程施工進度，同時，實現(xiàn)了工程施工單位的經(jīng)濟效益和社會效益。