浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖方法分析

李新忠（中铁二十局集团有限公司，陕西 西安 710016）

浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖方法分析

李新忠
（中铁二十局集团有限公司，陕西 西安 710016）

摘 要：在实际隧道建设过程中，针对隧道洞口特征，采取有效的开挖方法，提升隧道洞口施工工艺，可以有效提高隧道洞口施工质量，降低隧道洞口施工安全事故的发生。以下本篇针对具体项目施工案例，浅析浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖方法。

关键词：隧道；洞口开挖；Ⅳ级围岩开挖方法

针对浅埋隧道洞口段施工中，强化开挖技术，能够针对洞口段围岩特征，采取合适的开挖方法，注意施工关键点及施工进度，不仅可以确保洞口段施工安全，也可以提升浅埋隧道洞口段整体施工的效益。以下对此做具体分析。

1 工程项目概况

芹源岭隧道位于杭新景高速公路建德寿昌至开化白沙关浙赣界段，地处浙江西北部开化县境内。隧道以中风灰岩为主，夹有泥灰岩条带，局部含炭质，灰岩溶蚀较强烈，地表调查有溶蚀洞穴发育，地下水主要为基岩裂隙水和岩溶裂隙水，水文地质条件复杂，隧道开挖中可能发生涌水、突泥等现象。右线隧道起点里程YK239+300～YK241+364，出口设计标高236.769m；左线隧道起点里程ZK239+300～ZK241+402，出口设计标高236.288m；右线隧道全长2064m，左线隧道全长2102m，车行横通道2处、人行通道6处、紧急停车带4处，为杭新景高速全线重难点项目和控制线工程。

2 洞口偏压段开挖方法

2.1 施工过程

在浅埋隧道洞口段施工过程当中，结合隧道项目实际情况，施工过可以分为三个阶段。首先，开挖导洞，做好中导洞初期支，并作中隔墙；在第二阶段中，开挖右洞侧导坑，作右洞侧导坑初期支护，开挖右洞上台阶，作右洞上部初期支护，并开挖右洞下台阶，作右洞防水层，并做二次衬砌及仰拱；第三阶段中，开挖左洞侧导坑作初期支护，作防水层、二次衬砌与仰拱。浅埋隧道洞口段施工顺序如图1所示。

2.2 施工中的关键点

同时在浅埋隧道洞口段施工中，还应该根据施工工期、施工质量因素，做好施工中的关键环节。中隔墙的施工作业，采取自大里程往小里程方向的施工方法，在中隔墙施工开始一段时间之后，需要及时转入对隧道正洞的开挖作业。在浅埋隧道洞口段正洞施工过程当中，需要分别完成对锁扣导管以及护拱的施工作业。在已施工锁口的导管、以及护拱掩护作用下，需要展开对浅埋隧道洞口段正洞施工作业。

正洞施工作业中，需要在“上下台阶”方案作用下进行开挖，同时对两侧边导洞施工作业予以取消。浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖，需要在周边轮廓预留50cm原土，再由人工进行风镐修凿，在掌子面中预留足够的核心土；还应该保证施工中的注浆饱满度与注浆强度，有效保护钢管不受侵蚀，避免施工初期支护拱脚下沉的发生。

2.3 预留核心土法开挖施工

针对浅埋隧道洞口段施工中，应用预留核心土法开挖，先开挖弧形环槽，再喷混凝土封闭岩面，并嵌设拱部格栅、钢拱，安装锚杆，然后上台阶开挖核心土，下台阶掘进，并完成初期支护，施作仰拱，稳定后再施作二次衬砌。在该开挖方法中，上部环形导坑及边墙导坑以人工风镐或挖掘机开挖为主，辅以弱爆破，开挖后及时喷砼封闭岩面，并采取支护措施。上环形导坑出碴由挖掘机扒碴至下半断面后，装入自卸汽车运走，上断面扒碴用人工配合，核心土开挖采用控制爆破，核心土开挖后立即施工作仰拱，衬砌采用全断面衬砌台车，砼输送车配合砼输送泵灌注。

3 分析隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖实践情况

3.1 施工进度

浅埋隧道洞口段施工中，安排好浅埋隧道洞口段施工的工序，根据浅埋隧道洞口段地质、水文条件，可以采用中导洞先行施工原则，进行双连拱隧道施工。必须做到统筹兼顾，抓好双连拱隧道施工中的重点和难点，加强监理工作，并加强对施工中技术人员的培训，控制浅埋隧道洞口段施工的质量。做好检测与检测，做好支护工程勘察工作，勘查浅埋隧道洞口段的岩土工程测试参数，严加进行浅埋隧道洞口段施工管理，避免浅埋隧道洞口段施工中出现开裂、失稳等质量问题。

为确保施工进度正常进行，围岩为Ⅳ级地段和进口衬砌段，浅埋隧道洞口段拱墙均采用 C25 喷钢纤维混凝土，湿喷法施工，钢纤维掺量 50 kg /m3，确保稳定性。同时做好施工工序衔接问题，避免围岩失稳，减少围岩暴露时间。可以利用在开挖中上一循环架的立钢架，从而开挖Ⅳ级围岩隧道上部的弧形导坑，之后再环向开挖上部弧形导坑，并需要预留核心土3m～5m，及时做好初期支护，喷4 cm厚的混凝土，架设钢架。其次，应该在Ⅳ级围岩左侧的中台阶进行开挖施工，可以根据隧道洞口的开挖进尺与初期支护钢架的间距，保持Ⅳ级围岩开挖高度达到3m～4 m范围，做好开挖后的初期支护工作之后，再进行右侧台阶的开挖，并开挖隧底部，采用栈桥过渡方案，及时施作仰拱。

3.2 洞口施工安全

该洞口地质条件差，设计为Ⅳ级围岩，采用环形开挖预留核心土法施工，上台阶设计距离洞顶6.5m，即保证小断面进洞安全，又保证施工方便。先护后挖，开挖后立即初喷，封闭撑子面，再挂网立架喷砼，主洞开挖采用人工配合机械开挖，不易使用爆破法开挖，机械出碴。施工时要严格遵守软弱围岩不良地质地段“管超前、早预报、短进尺、勤量测、强支护、快封闭、紧衬砌”的原则，做到稳扎稳打，步步为营。主洞开挖后必须尽快进行二衬施工，确保洞口段施工安全。在施工中，还需要做好对有害气体的预测观测工作，并且可以在隧道Ⅳ级围岩开挖面之中，实施全断面的超前探测，检测开挖施工过程中是否有有害气体涌出，应该采取合理施工方法，避免沉降变形。

考虑隧道进口地表右高左低，严重偏压，洞门右侧设六根抗滑桩，其中排水管路仅在反坡施工的工作面设置；通风均采用压入式、抽出式通风。洞内管线布置示意图如图2所示。

隧道按新奥法原理组织施工，针对浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖施工中，应注意避免偏压，可以在浅埋隧道洞口段施工中，对于其最大弯矩处，确保其应力可以分布在中隔墙之上，以此来承受荷载，故此应该确保开挖的轮廓线圆顺，避免荷载应力集中。应用信息化技术，结合隧道开挖情况以及工程地质条件，对其进行信息化施工，有效监测现场施工数据，并且在安全支护的防护下，确保应用短进尺、弱爆破。爆破采用震松爆破法，主要是减少爆破对围岩的扰动，达到不抛掷石碴而经震动松落成型。

3.3 施工效益

针对浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖施工中，应用预留核心土法开挖，不仅避免开挖边坡塌方，还加快施工进度，保证浅埋隧道洞口段施工安全。并且在浅埋隧道洞口段开挖中，铺设钢筋网，采用Φ48mm钢管搭脚手架，用人工在工程施工现场绑扎，可以有效降低隧道洞口段边坡岩体塌滑、塌方事故，提高浅埋隧道洞口段稳定性。

结语

芹源岭隧道于2012年10月开工，2014年6月底左、右幅全部贯通。在浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖中，注意施工中隧道洞口段的施工安全问题，优化开挖方法，应用预留核心土法进行开挖施工，不仅提升了隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖质量，也确保了施工安全，发挥实际应用价值。该项目2012年、2013度连续获得了浙江省平安工地“示范单位”，2013年4月浙江省全省“隧道施工安全质量观摩会”在芹源岭隧道成功举办，2014年被推荐为省级“标化工地”，创造和赢得了巨大的经济效益和社会声誉。

参考文献

[1]杨灵，韩立军，蔚立元.浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖方案比选数值分析 [J].现代隧道技术， 2013（01）：67-72.

[2]严涛，金学松，王维嘉.老鸭岭隧道Ⅳ级围岩开挖方法三维数值分析比选 [J].铁道建筑， 2010 （08）：66-69.

[3]张秀田.浅埋偏压双连拱隧道施工方案研究[J].山西建筑， 2013（02） ：176-177.

[4]王道远，袁金秀.浅埋偏压双连拱隧道围岩压力计算方法研究[J].中外公路，2009（02）：172-176.

中图分类号：U45

文献标识码：A