大断面公路隧道洞身开挖施工设计探讨

'大断面公路隧道洞身开挖施工设计探讨王帆（湖南省永龙高速公路建设开发有限公司，湖南永顺416700）作者简介：王帆，男，（1981.11—），湖南浏阳人，毕业于辽宁工程技术大学，本科，助理工程师，研究方向：试验检测。摘要：文章结合某高速公路隧道建设工程，重点探讨了台阶分步开挖法在Ⅳ级围岩大断面隧道中的应用，并就对应的开挖支护方案进行分析，望对相关隧道工程建设有所借鉴。关键词：大断面隧道；洞身开挖；台阶分步法；支护1工程概况某高速公路隧道全长256米，属于短隧道。工程隧道处于平曲线线上，纵坡为-3.0%下坡，起止桩号为：K20+120—K20+376。工程勘测隧道围岩等级主要为Ⅳ级，部分为Ⅲ级围岩，围岩呈弱风化、微风化岩、节理裂隙密集带，岩石呈碎石状压碎结构，拱部无支护时可产生较大坍塌，侧壁有时失去稳定。2洞身开挖施工方案2.1洞身开挖方法采用台阶分步法进行施工，台阶长度取5-8m，各部开挖方式如下：（1）上台阶弧形导抗的开挖应该安排工作人员手持YT28高速风钻并和简易开挖台架钻孔相结合的施工方式，并将孔深控制在0.5-1.0m的范围之内，应该共使用5台风钻，其中2台风钻的主要作用是锚杆孔钻眼，其他3台风钻的的主要作用是掌子面钻眼。在施工的过程中也要注意对周边眼间距进行的控制，将可接受范围控制在在0.5m左右。当出现弧形导坑内围岩较软弱的情况时，可以采取风镐直接开挖的施工方式。（2）上台阶核心土及下部中槽也应该安排工作人员手持风钻钻孔，应该将孔深保持在1.5-2.0m的范围内，同时将下部中槽和上台阶核心土爆破。（3）马口的施工应该采用跳槽开挖的施工方式，每进尺应该控制在0.8-1.5m的范围内。2.2开挖支护施工顺序洞身开挖支护施工顺序为：1.对洞口的加强段进行超前支护φ42注浆小导管的施工2.φ22注浆锚杆1′→开挖上弧形导坑3.对拱部锚喷支护，架立起格栅拱4.开始挖中核5.和下部中槽 1.跳槽开挖马口2.边墙架立格栅拱，锚喷支护3.灌注仰拱及铺底4.铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二次衬砌砼2.3Ⅳ级围岩开挖根据Ⅳ级围岩地质特点采用微台阶法进行施工，台阶长度取2.0-2.5m，孔眼均采用微差网络爆破。上台阶开挖采用人工手持风钻配合简易开挖台架钻孔，孔深控制在1.5-2.0m，周边眼间距控制在0.5m左右。在对上半断面爆破排烟后，当观察到地质观察围岩稳定性较差时，应该采取在碴堆上反复喷射砼的措施，将喷射厚度依据地质厚度加厚至10-15cm。观察到到围岩基本稳定，应该马上进行钢支撑施工和锚杆的工程。在施工下半断面的情况下，应该在格栅拱的各个足部都施工2-3根锚杆，把格栅拱足部和锚杆牢固的焊接起来来保证上部格栅拱的稳定性，把下半断的面孔深控制在1.5-2.0m的范围内。当下半断面爆破后，应该马上对初喷射砼，施工锚杆并架设格栅拱。在施工的过程中应加强对拱顶沉降、地质情况和周边收敛等监控量测，并且要做好超前地质预报的工作，实时的了解支护和围岩变形情况，保证数据的准确性和及时性，增加工程的安全度。根据之前测得的数据资料，对钻爆设计进行合理的修改，将台阶长度确定下来。爆破应采用弱爆破，严格控制装药量和周边眼间距，把误差降低到最小。2.4Ⅲ级围岩开挖Ⅲ级围岩的开挖应该采用全断面法来施工。把人工手持风钻和自制简易开挖台架钻孔两种措施结合起来，把孔深控制在3.0～3.5m的范围内。爆破采用非电毫秒微差网络起爆，采用直眼掏槽。3超前支护与初期支护3.1超前注浆小导管超前小导管的主要作用是隧道超前支护。超前注浆小导管采用φ42中空注浆小导管。拱部环向间距为40cm，外插角为10°。水泥应该使用普通425#水泥,水灰的比例应该在1:1～1:1.2的范围内；当遇有水地带的情况时，应该掺用水玻璃，水泥浆和水玻璃体积比应该控制在1:1～1:0.8的范围内；胶凝时间应该控制在30秒～60秒的范围内。超前注浆工艺应该采用小导管钻孔采用人工手持YT28风钻配简易开挖台架钻孔的施工方法，采用φ80钻头，每次施作超前注浆小导管采用5台风钻从两拱脚和拱顶开始钻孔。安设完导管之后，从两端朝拱顶注浆。当相邻两孔串浆时，实施跳管注浆，注浆压力控制在0.5-1.5MPa的范围内，从到达压力值时持续15分钟时就可以停止注浆。3.2初期支护施工施工初期的支护施工流程：初喷不小于3～5cm厚封闭砼→钻锚杆孔→设置锚杆及注浆→安设钢支撑→复喷砼至设计厚度。 ⑴喷射砼隧道开挖后应该马上对岩面喷射砼，防止岩体出现松弛的情况。隧道喷射砼施工采用干喷法，喷射混凝土采用C20混凝土，Ⅳ级围岩段喷射23cm厚砼，Ⅲ级围岩段喷射10cm厚砼。在施工开始之前应该先送风，然后打开速凝剂也可以再加入定量防腐剂，紧接着进料。应该依据受喷面部位和岩面光滑潮湿的实时情况，合理的调节风压和速凝剂掺量，应该以使弹量的次数最少为标准。首先要埋设标志或利用锚杆外露长度来控制喷射混凝土的厚度。然后应该喷射混凝土，喷射过程该应分段、分片进行，并按照由下而上顺序进行施工，如果遇到岩面有较大凹洼的情况时，应该先喷凹处找平。后一层喷射应该在前一层混凝土终凝后实施，当终凝后间隔超过1小时再次喷射时，应该用风或水对受喷面进行清洗。喷嘴应与受喷面垂直且与受喷面保持1.0～1.5m的距离，应该按规定洒水养护来保证新喷射混凝土的耐久性和承载能力。⑵锚杆系统锚杆型号采用φ25普通砂浆锚杆，Ⅳ级围岩段L=3.0米,@100cm×100cm；Ⅲ级围岩段L=2.5米,@130×110cm。安装锚杆前，应首先核实对锚杆的位置、方向、孔深、杆体及垫圈等进行检查与核实，保证锚杆达到设计和规范的要求，锚杆孔的钻孔深度误差应该控制在50mm以内，孔位允许偏差控制在±15mm，为方便安装托板，应该保证保证锚杆的外露端长度为100mm。用高压风清除孔内积水和残余物，保证锚杆顺利。为保证注浆饱满，止浆塞应该密贴孔口。为保证锚杆支护效果，锚杆外端挂设φ6.5钢筋网。3.3洞身衬砌洞身衬砌采用的是自行式全断面液压衬砌台车的方法，每节段长度应该为12m，洞外设置自动计量拌合站拌制砼，由砼搅拌运输车负责运送。使用HBT60B型砼输送泵灌注。附着式振动器插入捣固器捣固相配合，墙拱一次灌注完成。为使隧道拥有良好的整体承载能力，有坚固的承载结构，施工中应额外注意两方面的内容：一方面，在有仰拱地段，仰拱开挖操作应超前于衬砌施工。另一方面，在无仰拱地段先施工调平层，调平层的施工应分两次进行，先施工一股车道，待强度达到标准后，再对另一股车道进行施工。4预防隧道塌方的措施为了保证工程的安全进行，要求隧道开挖必须及时采取应急措施，防止塌方的发生。（1）爆破开挖后应马上完成对开挖轮廓面的初喷工作。（2）应根据现场地质条件对围岩中的节理密集带、小断层带进行支护。（3）在控制对爆破震动时，应该考虑震动对围岩中局部节理密集带和软弱带产生的影响。（4）应该对先行洞作好地质编录工作，以便于后行洞支护参数和开挖方式的选取进行指导。5结语 相比其他隧道开发方法，台阶分部开挖发具有最强的安全性与稳定性，但其所对应的施工难度较高，施工工序也相对比较复杂。台阶分部开挖方法因其功能的优异性，在众多隧道开挖中取得了良好的应用效果，施工中并未出现塌方等事故，隧道建成后围岩支护体稳定性较高，围岩变形量在安全允许范围内，工程效果优异。参考文献：[1]朱枫.四川广巴高速公路二郎匾隧道洞身开挖施工工艺初探[J].广东建材,2007,05:78-80.[2]周晓陵,鲁治,丁卫中.大断面老山隧道洞身开挖施工工艺分析[J].公路隧道,2007,01:30-35.[3]潘世强.公路隧道动态施工过程数值模拟与二次衬砌结构安全性分析[D].重庆交通大学,2010.[4]单士军.软弱围岩公路隧道开挖支护施工过程研究[D].西南交通大学,2005.样刊快递地址：湖南省湘西土家族苗族自治州永顺县灵溪镇宝塔村永龙高速公路建设开发有限公司收刊姓名：王帆收刊手机：18673100263收刊邮编：416700 '