分离式长隧道开挖施工技术探讨

2013-11-20计中彦

交通运输研究 2013年14期

计中彦

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 550008）

1 项目概况

本合同段谢都隧道为分离式长隧道，左幅隧道起讫桩号为ZK1726＋780～ZK1728＋415，全长1 635m，最大埋深为98m，右幅隧道起讫桩号为YK1726＋735～YK1728＋430，全长1 695m，最大埋深98m。左右幅隧道平面线形进口段均位于R＝1650m的圆曲线上，中间为直线段，出口段均位于R＝6000m的圆曲线上。左右幅隧道均为上坡，纵坡为1.9%。根据本隧道地质情况和设计特点，对Ⅵ级围岩按照CD法、Ⅴ级围岩按照留核心土法进行施工。

2 洞身开挖方案

洞身开挖是隧道施工的关键工序，开挖方案主要根据围岩的情况确定，以有效满足开挖质量要求，经济快速的完成施工任务。本合同段隧道通过的围岩有Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级围岩，根据本隧道地质情况和设计特点，按照新奥法的施工原理，明洞衬砌段采用S—Ma施工；Ⅴ级围岩浅埋偏压及洞口段采用S—Ⅴa，Ⅴ级围岩浅埋段采用S—Ⅴb，Ⅴ级围岩深埋段采用S—Ⅴc，均采用环形开挖留核心土法开挖；Ⅳ级围岩较差段采用S—Ⅳa，Ⅳ级围岩一般段采用S—Ⅳb，均采用台阶法开挖；Ⅲ级围岩段采用S—Ⅲa，采用全断面开挖；紧急停车带Ⅳ级围岩段采用SJ—Ⅳa，采用环形开挖留核心土法开挖；紧急停车带Ⅲ级围岩段采用SJ—Ⅲa，采用台阶法开挖。

本隧道施工按照新奥法的原理，采用预裂光面爆破技术，锚喷初期支护，以量测数据为施工依据。开挖采用钻孔台车和风动凿岩机钻孔，实施光面爆破，轮式装载机装碴，自卸汽车出碴，利用芬兰产NORMET914WP型砼喷射手和TK—961湿喷机进行锚喷支护。二次衬砌采用9m衬砌台车全断面进行，混凝土采用集中拌合，砼运输车运送，砼输送泵灌注，插入式振捣器捣实。

本隧道掘进采用进、出口双洞双向掘进方式施工，当隧道距贯通50m左右，爆破作业时互相提前1h通知，以免发生意外情况；当距贯通15m时，采用独头掘进方式（为方便排水本隧道拟安排进口顺坡段施工，出口反坡停止掘进，安排其他后序作业），且爆破时提前通知并在停止施工的作业面200m左右设立明显的警戒标志。

每个洞口作业面计划在正常进洞以后平均月成洞50m左右，前一个月进行施工准备，铺设供水管路、供电线路，建高位水池、拌合站、空压机房、钢筋加工房、材料库房等临时设施，高压水池设于洞顶地形较为平缓位置。平整施工场地，机械设备和人员进场，开挖洞口路基土石方，暴露洞口达到正式进洞条件。

3 不同类型支护围岩段施工

3.1 S—Ⅴa型支护围岩段施工

Ⅴ级围岩浅埋偏压及洞口段采用S—Ⅴa，采用环形开挖预留核心土法施工，每循环计划进尺1.0m，开挖后及时施作相应的初期支护及临时支护，全断面开挖完成后及时施作仰拱，使隧道封闭成环。

初期支护在上下断面分界处每榀拱架设置4根φ25中空注浆锁脚锚杆加固，同时下半部左右两边交错开挖，考虑开挖下半部以及不良地质对施工可能带来的影响，S—Ⅴa型支护围岩段月计划安排36m，共计掘进作业循环时间20h。

3.2 S—Ⅴb型支护围岩段施工

Ⅴ级围岩一般段采用S—Ⅴb，采用环形开挖预留核心土法施工，每循环计划进尺1.1m，开挖后及时施作相应的初期支护及临时支护，全断面开挖完成后及时施作仰拱，使隧道封闭成环。初期支护在上下断面分界处每榀拱架设置4根φ25中空注浆锁脚锚杆加固，同时下半部左右两边交错开挖，考虑开挖下半部以及不良地质对施工可能带来的影响，S—Ⅴb型支护围岩段月计划安排40m。共计掘进作业循环时间为20h，表中作业时间为平均分摊时间。

3.3 S—Ⅴc型支护围岩段施工

Ⅴ级围岩深埋且地质条件较好段采用S—Ⅴc，采用环形开挖预留核心土法施工，每循环计划进尺1.3m，开挖后及时施作相应的初期支护及临时支护，全断面开挖完成后及时施作仰拱，使隧道封闭成环。

初期支护在上下断面分界处每榀拱架设置4根φ25中空注浆锁脚锚杆加固，同时下半部左右两边交错开挖，考虑开挖下半部以及不良地质对施工可能带来的影响，S—Ⅴc型支护围岩段月计划安排47m，共计掘进作业循环时间为20h，表中作业时间为平均分摊时间。

3.4 S—Ⅳa型支护围岩段施工

Ⅳ级围岩较差段采用S－Ⅳa型，采用台阶法开挖，每循环计划进尺1.5m；上半断面采用钻孔台车钻孔，下断面采用气腿式风钻钻孔。上半断面采用装载机出碴，下断面采用挖掘机装碴，自卸汽车运输。洞身开挖后，立即施作相应的初期支护，及时封闭围岩，全断面开挖完成后施作仰拱，形成隧道封闭环。S—Ⅳa型支护围岩段，月进尺安排54m，共计作业循环时间20h。

3.5 S—Ⅳb型支护围岩段施工

Ⅳ级围岩一般段采用S—Ⅳb型，采用台阶法开挖施工，每循环计划进尺1.5m；上半断面采用钻孔台车钻孔，下断面采用气腿式风钻钻孔。上半断面采用装载机出碴，下断面采用挖掘机装碴，自卸汽车运输。洞身开挖后，立即施作相应的初期支护，及时封闭围岩，全断面开挖完成后施作仰拱，形成隧道封闭环。S—Ⅳb型支护围岩段，月进尺安排54m，共计作业循环时间20h。

3.6 S—Ⅳc型支护围岩段施工

Ⅳ级围岩深埋且岩石抗压强度大于50MPa段采用S—Ⅳc型，采用台阶法开挖施工，每循环计划进尺1.8m；上半断面采用钻孔台车钻孔，下断面采用气腿式风钻钻孔。上半断面采用装载机出碴，下断面采用挖掘机装碴，自卸汽车运输。洞身开挖后，立即施作相应的初期支护，及时封闭围岩，全断面开挖完成后施作仰拱，形成隧道封闭环。S—Ⅳc型支护围岩段，月进尺安排65m，共计作业循环时间20h。

3.7 S—Ⅲa型支护围岩段施工

Ⅲ级围岩段采用S—Ⅲa型，采用全断面法开挖施工，每循环计划进尺3.5m；上半断面采用钻孔台车钻孔，下断面采用气腿式风钻钻孔。上半断面采用装载机出碴，下断面采用挖掘机装碴，自卸汽车运输。洞身开挖后，立即施作锚喷初期支护，及时封闭围岩，施作仰拱，形成隧道封闭环。S-Ⅲa型支护围岩段，月进尺安排125m，共计作业循环时间20h。

4 洞身开挖施工技术

4.1 侧导坑（CD法）施工

根据围岩地质超前预报以及对掌子面围岩观察分析，首先进行必要的超前支护，然后即可进行中隔墙法施工，其施工顺序为：先开挖左侧洞室，做好初期支护，再开挖右侧洞室做好初期支护，形成整体主要承载结构，再施作防排水措施和浇筑仰拱及回填，拆除中隔墙铺设防水层，整体式浇筑二次衬砌。

根据围岩情况，采用以挖掘机开挖为主，辅以人力风镐对轮廓线进行整修的施工方案，当遇上大块骨石时，采用预裂控制爆破技术进行松动清除。施工中，先行导坑的距离将视地质条件（围岩情况、涌水情况）而定，一般在7～10m，当围岩基础承载力较低，侧压力较大时，可调整到3～5m。以便尽早闭合成环形成整体受力。

施工中严格控制各开挖分部循环进尺，开挖和支护工序必须衔接紧密，以减少围岩变形。除围岩侧壁部外，其余各部的开挖必须在邻近作业面的初期支护达到一定强度后进行。拆除中壁时，脚手架一定要牢固，施工人员通过拆除点时要注意联系。加强对围岩和支护的动态监测，根据量测数据及时判断围岩和支护的稳定情况，如有异常及时处理。同时应充分利用围岩侧壁部围岩变化情况，分析、预报前方地质情况。