高速公路施工中的软土路基施工技术探讨

彭佳兰

摘要：在经济建设不断发展的过程中，高速公路建设取得了较大的进步，公路建设也成为国家基础建设中的核心部分。在高速公路建设中，软土路基施工是非常重要的环节，为了提高高速公路的安全性，必须做好软土路基施工。文章结合高速公路软土路基的发展概况，提出了主要的软土路基施工技术。

关键词：高速公路；软土路基；施工技术；公路建设；交通运输产业 文献标识码：A

中图分类号：U238 文章编号：1009-2374（2016）11-0095-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.047

1 工程概况

K0+780隧道设计为双连拱暗挖隧道，隧道长162m，经过地段为低山丘陵区，属浅埋偏压隧道，最大埋深约24m。隧道进口上方有两座高压电塔，1号电塔与隧道净距8.70m，隧道埋深22m；2号电塔与隧道净距3.42m，隧道埋深1.84m。隧道穿越区地质情况：主要由全、强风化混合花岗岩组成，全、强风化层呈坚硬土状、半岩半土状，局部碎石状；局部由混合花岗岩残积砂质黏性土及中风化混合花岗岩组成。大部分岩土层遇水软化，崩解，岩质软，强度低，应加强支护，防止冒顶和坍塌，局部地下水渗流，加强排水措施。

2 隧道开挖施工方案

隧道开挖施工方案为：以中导洞为主攻方向，中导洞以隧道进口侧向隧道出口侧方向开挖，单向掘进，隧道两侧导坑为辅助施工方向，中导洞贯通后，由隧道进口侧向隧道出口侧浇筑中隔墙，待隧道进口段中隔墙砼达到设计强度、中隔墙顶部及侧边间隙回填密实后，由进口侧向隧道出口侧进行隧道主洞开挖施工。

2.1 施工顺序

隧道洞身为全Ⅴ级围岩，采用三导洞法施工，先中导洞及中隔墙、后左右侧壁导洞预留核心土的施工顺序。开挖施工顺序如图1所示：

1.中导洞开挖→2.中隔墙浇筑→3.左线洞侧壁导坑上台阶开挖→4.左线洞侧壁导坑下台阶开挖→5.左线洞主体上台阶预留核心土开挖→6.核心土开挖→7.左线洞主体下台阶开挖→8.左线洞仰拱浇筑→9.左线洞衬砌→10.右线洞侧壁导坑上台阶开挖→11.右线洞侧壁导坑上台阶开挖→12.右线洞主体上台阶预留核心土开挖→13.核心土开挖→14.右线洞主体下台阶开挖→15.右线洞仰拱浇筑→16.右线洞衬砌。

2.2 开挖施工方案

隧道施工难点主要体现在：隧道埋深浅、偏压，隧道周边范围存在较多工厂及民居；爆破振动会影响地表建筑，噪声影响居民生活；施工风险高，下穿高压电塔。为减少扰动及地表沉降，开挖禁止爆破，坚硬土层、软岩层采用铣挖法开挖施工，较坚硬岩层用岩石先采用液压潜钻造Φ90mm劈裂孔供劈裂机劈裂，再用液压碎锤破碎。

劈裂施工工艺：（1）先从具有临空面的岩石或具有夹层的岩石部分开始，然后依次向岩层中推进；（2）打孔：首先用液压潜孔钻在岩石上钻垂直孔，孔距宜为30～40cm，孔深120cm，孔径90mm；（3）插入劈裂枪：用劈裂枪将岩石分裂，放入90孔内，务必保证活塞全部放入。启动电源，换动手动换向阀至蓝色油管进油，活塞伸出，孔内产生侧向临空面方向的推力，岩石表面出现分裂现象。液压油表显示压力达到120MPa时，表示劈裂工作已完成。回油活塞收缩，进入下一循环；（4）破坏岩层结构后采用破碎锤破碎，挖机清渣

外运。

2.2.1 施工准备。洞内施工用风、水、电、人员和机械设备准备。

在开挖前，首先应完成超前地质预报工作，根据超前地质预报了解掌子面前方100～150范围内岩体情况、确定围岩级别，根据围岩级别优化施工方案。由于铣挖机铣挖下的颗粒较细，造成洞内粉尘较多，因而在铣挖施工时，可先进行洒水，降低粉尘，铣挖过程中通风以改善施工环境。

2.2.2 机械设备选型。根据隧道设计岩土层分层及工程特征，可知隧道各岩层特性如下：（1）中风化混合花岗岩呈短柱或碎块状，节理、裂隙发育，岩质硬，承载力基本容许值0.2MPa，饱和单轴抗压强度为35.8～38.5MPa；（2）全强风化混合花岗岩呈坚硬土状、半岩半土状，局部碎石状，承载力基本容许值为300～500MPa，饱和单轴抗压强度为6.7～11.6MPa。

根据实际岩性情况，选择艾卡特3台ER1500-1S型横向铣挖机作为主要铣挖机械，另配置2台ER-1500L纵向型铣挖机作为狭窄部位铣挖机械，其主要性能如下：ER1500-1s型铣挖头直径670mm，铣挖宽度1000mm，标准转速75转/分，输出扭矩17.5MPa，切割力52.2MPa，功率170kW。ER1500-1L型铣挖机头直径680mm，铣挖宽度680mm，标准转速75转/分，输出扭矩17.5Knm，切割力51.5Knm，功率170kW。

2.2.3 施工方法。

第一，中导洞开挖采用一台艾卡特ER1500-1S型横向铣挖机自中间向周边、从下往上、自硬岩到软岩的顺序进行施工。根据围岩情况确定开挖循环进尺。拱脚处开挖由专人指挥，预留10～20cm铣挖时应厚风镐凿除，以避免超挖，铣挖时应注意使切削鼓碰撞或铣挖已成型超前支护和掌子面前成型轮廓。在中导洞、左右侧壁及主洞顶部硬土层、中低硬度及以下岩层（抗压强度在30MPa以内）等合适部位可直接采取铣挖机切削施工。在破碎岩层、素混凝土中开挖量可达30m3/h。

中导洞岩层较坚硬（抗压强度30MPa以上）地段采用劈裂法开挖，劈裂法是以高压油作为动力能量源，应用斜契原理，在油压作用下劈裂力达到几百吨，从而劈开岩石。液压破碎锤适用于有裂缝和层理分明的地层，层理、节理发育及层理节理间有软弱夹层岩层开挖。由于中导洞下部岩石较硬，铣挖效率低且刀片消耗量大，故底部4.0m以下采用液压潜孔钻造孔、岩石劈裂机劈裂，再由破碎锤破碎的施工方法。每循环1.2m，中导洞拱部采用铣挖机进行轮廓修整，在拱脚及隧底等部位，采用人工配合风镐进行轮廓修整。

第二，侧壁导坑上台阶开挖铣挖方法同中导洞开挖，每循环进尺0.5～1.0m（1～2榀拱架）。由于上台阶洞室较小，铣挖机臂伸展须留足足够长度，开挖上台阶超前下台阶5m左右，铣挖修整完成后驶离工作面，由人工风镐凿除顶部及死角处修整，再由小型挖掘机装土外运。

侧壁导坑上台阶开挖铣挖操作时先挖除预留上坡道附近的岩石，再缓缓向周边靠近，逐步由下向上开挖，上坡道沿坡道自下而上铣挖。仰拱以上部位开挖自下而上开挖，仰拱需自上而下分层进行，避免超挖。

开挖后应尽快施作初期支护，尽快封闭成环，每循环进尺0.5～1.0m（1～2榀拱架）。仰拱初期支护完成后，在低洼处回填碎石渣，保证行车道平整。

第三，侧壁导坑下台阶岩层较坚硬地段先用岩石劈裂机劈裂，再由液压破碎锤破碎，劈裂主要为下台阶上坡道（坡道坡脚及坡顶铣挖），每循环进尺2.32m。

第四，主体上台阶开挖与侧壁导坑上台阶开挖相似；下台阶开挖滞后上台阶10m左右，主体下台阶开挖铣挖操作时先挖除预留上坡道附近的岩石，再缓缓向两边靠近，逐步由下向上开挖，上坡道沿坡道自下而上铣挖。上下台阶每循环进尺0.5～1.0m。

上台阶铣挖修整后退至下台阶铣挖，完成后由人工风镐进行凿除修整，再由小型挖掘机装土外运。

仰拱开挖应先中间拉槽开挖后向两侧扩挖，开挖自上而下分层进行，避免超挖。开挖后迅速施作仰拱初期支护，尽快封闭成环。仰拱每循环进尺3m。上台阶铣挖修整后退至下台阶铣挖，完成后由人工风镐进行凿除修整，再由小型挖掘机装土外运。

第五，主体下台阶（进洞后开完成斜坡状，作为行车上坡道，坡道坡脚及坡顶采用铣挖）岩层较坚硬地段采用岩石劈裂机劈裂，再由液压破碎锤破碎，劈裂采取斜坡劈裂，每循环进尺2.32m。

2.2.4 围岩支护。铣挖机开挖在施工中应遵循“少扰动、强支护、早封闭、衬砌紧跟”的原则，开挖前根据设计施作好超前长管棚支护，开挖后要及时用喷射混凝土对开挖面进行封闭、架立钢拱架、打设锚杆，每次开挖循环进尺根据开挖面岩层自稳情况确定，一般为0.5～1.0，即为1～2榀钢拱架间距。另外二次衬砌施作时间应等初期支护完全稳定后再操作，应对二次衬砌结构进行加强，尽早施作，避免出现初期支护作完后停留时间过长而发生持续变形导致侵限现象发生，一般二次衬砌距主体掌子面距离控制为50～70m。二次衬砌适时紧跟可有效控制初期支护变形，有利于掌子面的稳定。

2.2.5 循环掘进。铣挖机开挖完成后，铣挖机退出工作面（需对机械进行检查与保养），然后开始装渣、出渣与喷、锚支护，待喷锚支护工作完成后开始下一循环掘进工作。

3 施工机械配置

针对不同岩层硬度、铣挖刀片磨耗率、作业空间的大小，采用不同的机械组合。钻孔采用两台履带式液压潜孔钻。岩石劈裂机单洞取9台，每台配置4把劈裂枪头、1个油泵。破碎锤采用金山重工JSB2800S型，安装在小松360挖掘机上。

4 结语

在K6+780隧道开挖施工中，铣挖法适合于中低硬度的岩石，而劈力机配液压破碎锤适合于中硬岩石开挖作业；一台ER1500-1s铣挖机工效可达15～20m3/h，在有振动和噪声限制的地区采用机械法开挖施工不但振动小、噪声低，而且安全环保。

参考文献

[1]公路工程技术标准（JTG BO1-2003）[S].

[2]公路隧道施工技术规范（JTJ F60-2009）[S].

[3]公路隧道设计细则（JTG/T D70-2010）[S].

作者简介：童峥嵘，男，湖南岳阳人，中国水利水电第十四工程局有限公司广东分公司工程师，研究方向：水电、公路、铁路和市政施工技术管理。

（责任编辑：小 燕）