软弱围岩小净距公路隧道贯通段施工技术研究

席程 张艳利 张亚海

摘要：随着社会的进步，我国的交通运输业也出现了飞速的发展，而在公路的施工当中，特殊地质条件路段的隧道贯通施工对施工技术有着更高的要求，为了保证隧道能够安全贯通，必须在传统的施工基础上采取针对性的措施。本文将研究软弱围岩小净距公路的隧道贯通施工技术，旨在为公路隧道施工提供可靠的理论依据。

关键词：软弱围岩；小净距；隧道贯通

在软弱岩层的隧道施工当中，由于围岩的自稳能力差、整体的强度低，在实施最后的爆破工作时，整个贯通段的支护材料强度还处于上升阶段，而炸落的围岩的体量也较大，因此容易引发塌方，造成较大的安全隐患。本文将以某段国道的改建工程为背景，分析并总结软弱围岩小净距公路隧道的贯通施工特点和技术。

一、工程概况

该改建工程为双线隧道，在施工时采用的是双向对打的方式，根据设计，A线隧道的贯通处应该在AK13+110，而B线隧道的贯通处应该在BK13+181，贯通段的间距为71.0米。根据工程相关的地质报告，施工路段主要是强风化石英砂岩，其特点是岩体不完整，节理较发育，岩体破碎，围岩的稳定性和完整性都较差。（如图一、图二和图三所示）

图一 隧道工程A线和B线贯通段的平面示意图

图二 隧道A线的地质纵切面示意图

图三 隧道B线的地质纵切面示意图

二、施工技术分析

（一）施工特点

1、贯通段的施工采用的是四台阶CD法。单侧的上台阶进行导洞，在底部增设临时的钢支撑，同时喷混硬化，封闭支护，从而提高支护的承载力。

2、改造钢拱架。通过扩大拱角来增加拱架的落地面积。取消传统的临时中隔壁，让下台阶的仰拱部位能够一次开挖成型，并加快封闭速度，降低整体围岩的变形值。通过这一环节的施工，我们经现场的测量统计发现，本段的收敛累积值和拱顶沉降下降了40%左右。

3、对贯通体进行施工时，必须采用减震的爆破工艺。为了提高掏槽的效果，应在掏槽眼当中增设减震爆破孔，从而降低对周边围岩的震动程度，并保证施工的安全。在进行最后一次爆破前，贯通体的上方应从隧道的两侧搭设超前的注浆小导管，在形成了交叉棚架之后，通过注浆形成保护壳体，对贯通体进行保护。

（二）施工原理

1、隧道的贯通段在剩余了将近30米时，应在进出口的两侧采用四台阶CD法同时对称开挖，保证临时中隔壁的顺接。隧道先行开挖的一侧应对超前注浆小导管、径向锚杆、锁脚锚管和临时中隔壁进行施工，然后在隧道另一侧进行相同施工。由于隧道的围岩稳定性较差，因此分成八块，先对右侧的1部、2部、3部進行开挖和支护，然后再对左侧的相同部位进行开挖和支护，同时要保证拱架落脚处的稳定和牢固，扩大钢拱架的拱脚，从而有效的防止收敛变形和拱顶沉降。在上部的上台阶施工完毕后，将临时中隔壁进行拆除，并开挖仰拱部位，同时进行支护。具体的施工步骤如下图。

图四 贯通段的施工工序示意图

2、隧道的贯通段在剩余了大约15米时，开始进行单向的施工，并对1部进行临时横撑的施工，同时封闭初支，对侧压造成的收敛进行抵御。对最先贯通部位要增设钢拱架进行临时横撑，喷大约20厘米的混凝土，使1部的初支拱架能够封闭成环。在拱脚处设置锁脚锚管，同时进行注浆。

3、施工时所用到的超前小导管，能够在贯通体的上方发挥棚架作用。在施工中我们可以看到，通过注浆，超前小导管能够有效改善贯通体上方围岩的性质，从而提高围岩的自稳性，与此同时，还能够防止小范围的松散体或落石的掉落。（如图五所示）

图五 超前小导管作用示意图

4、贯通段在进行爆破前，要增设减振孔，减少对周围岩层的振动，提高掏槽的效果。为了保证施工的顺利进行，运用钻爆设计，在进行掏槽时，在掏槽的中间设置深度较小的4个减震炮孔，炮眼的深度大概是进尺的1/3，从而减小夹制作用。在起爆时，要对先爆炮眼所创造的临空间进行充分利用，减小爆破的振动，降低对围岩土层的扰动。（如图六所示）

图六 减震炮孔的排列示意图

三、施工方法

（一）施工准备。在施工前，必须做好充分的材料准备、机械设备准备和人员准备。材料的准备包括径向锚杆、工字钢、喷射混凝土、超前小导管、纵向连接筋、钢筋网片等；机械设备的准备包括手持式的浅孔钻机、电动空压机、电焊机、挖掘机、自卸车辆、注浆机、发电机和湿式喷射机等；人员准备应包括5名隧道出渣人员、4名开挖爆破人员、4名支护施工人员、3名喷射混凝土人员以及4名拱架安装人员。

（二）超前小导管的施工。采用风动凿岩机根据施工设计图进行钻孔。小导管在钻孔前，必须对孔位进行测量和放样，做到位置准确并严格按照设计放样，避免出现串孔而影响注浆的效果。孔位外插的角度应在10°以上，但是不能超过30°。小导管在安设好后，使用塑胶泥对孔口进行封堵，同时喷射混凝土对工作面进行封闭。注浆时水泥浆液的浓度应该是1：0.75，注浆的初始压力位0.5MPa——1.0 MPa，最终的压力为1.5 MPa——2 MPa。

（三）四台阶CD法的开挖和施工。首先进行单侧的1部开挖，在超前注浆小导管的施工完成后，及时对混凝土进行初喷，厚度为4cm，进行临时支护施工，并安装型钢拱架，加设锁脚锚管，进行C30水泥浆的注浆。在临时中隔壁和拱部挂设钢筋网，注意网格的间距应为20×20cm，对混凝土进行复喷，厚度为32cm，在临时中隔壁喷射混凝土，厚度为20cm。在1部的施工前进了5米左右时，可以同时开始2部和3部的开挖和支护。在完成一侧的施工后才能够进行另一侧的施工。

（四）爆破设计。根据炸药的单耗、断面的面积、线装药的密度、炮孔的间距来确定炮孔的数量。在本次工程当中，炸药单耗为每立方0.55kg，断面的面积为16㎡左右，线装药的密度为每米0.135kg，炮孔的数量大约为45个。具体见下图。

图七 减震爆破孔的布置示意图

结束语

软弱围岩小净距公路由于土质差、自稳性低，因此在进行隧道贯通施工时难度更大。而通过本施工技术能够保证施工的安全，提高社会效益。

参考文献：

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