金鸡山隧道不同地质条件下三种施工技术分析

郭 嘉

(湖南交通职业技术学院，湖南 长沙 410132)



金鸡山隧道不同地质条件下三种施工技术分析

郭 嘉

(湖南交通职业技术学院，湖南 长沙 410132)

以金鸡山隧道拓宽施工为例，介绍了上下台阶法、预留核心土法及CRD法三种隧道的施工工艺，并对不同施工方法的技术要求进行了总结，从而保证工程的施工质量与效益。

隧道，上下台阶法，预留核心土法，CRD法

隧道施工工艺发展到今天应该说已经比较成熟了，不同的地质情况和施工环境需要运用不同的工艺。在地质条件比较复杂的区域进行的隧道施工有可能会存在多种施工方法，本文以金鸡山隧道拓宽施工为例，重点介绍其三种施工方法。

1 工程概述

金鸡山隧道是福州市二环路的重点工程。道路设计等级为城市主干道Ⅰ级，设计时速50 km/h，双向四车道规模，城市二类隧道,建筑限界宽9.25 m，高5 m。

隧道暗挖段采用分离式双孔隧道，线形整体呈鱼腹形布置，线路东西走向，全长825.4 m，最小曲线半径700 m。在K0+524.6进入西端隧道暗挖段，下穿学校及鹤林村民房，在K1+350进入东端明挖暗埋段。残坡积层(Qel)基本覆盖整个区域，主要有花岗岩和火山岩类经过长期物理、化学风化等形成。场地下部埋藏不同风化程度的岩层，岩性以花岗岩为主，偶见斑岩类，另发现闪长岩、玢岩，以岩脉形式穿插其间。经统计，隧道全线Ⅲ级围岩占6%，Ⅳ级围岩占15.2%，Ⅴ级围岩占21.4%，Ⅵ级围岩占57.4%。

2 施工工艺及技术要求

隧道Ⅴ级土质围岩(包括洞口小净距段、洞身小净距段)采用浅埋暗挖法中CRD法施工，Ⅴ级岩质围岩及Ⅳ级围岩段采用钻爆法中两台阶预留核心土法施工，Ⅲ级围岩采取钻爆法中上下台阶法开挖。

2.1 Ⅲ级围岩上下台阶法施工

本隧道Ⅲ级围岩里程为南线54 m，开挖采用上下台阶法进行施工，每循环进尺控制在3 m以内。开挖时先开挖上部导坑，并进行初期支护，再开挖剩余部分的施工方法。

1)工序说明：a.隧道开挖采用光面钻爆法施工，严格控制超欠挖，保证施工质量；b.开挖上部土体，并立即施作初期支护(砂浆锚杆+挂网喷混)；c.在滞后上台阶14 m～15 m后开挖下台阶土体，并进行下导坑初期支护；d.根据围岩量测结果，及时铺设防水层，适时施作二次衬砌。2)上下台阶法施工技术要求。a.初期支护采用系统锚杆+挂网喷混，系统锚杆采用φ22砂浆锚杆，杆体长3.0 m，间距1.2 m,梅花形布置；钢筋网采用φ6.5钢筋@20 cm×20 cm单层布置；喷射混凝土采用C25混凝土，厚度为10 cm；b.每部开挖完成后立即喷射混凝土，并做好初期支护，施工中严格遵循新奥法的基本原则；c.隧道洞身开挖严禁采用长台阶施工。初支必须严格执行每循环进尺不得大于3 m的规定，非爆破开挖和爆破开挖初支应分别于8 h和12 h内完成开挖、喷射混凝土作业，确保初支快挖、快支、快速封闭；d.要改进仰拱开挖方法，下台阶开挖底面标高可适当下落。

2.2 预留核心土法施工

本隧道Ⅴ级岩质围岩里程为176 m，开挖采用钻爆法两台阶预留核心土法进行施工，每循环进尺控制在1 m以内。上部环形导坑以人工风镐或挖掘机开挖为主，辅以弱爆破，开挖后及时进行初期支护，再采用控制爆破开挖核心土，最后开挖剩余部分土体并及时施作仰拱和仰拱回填的施工方法。

1)预留核心土法施工工序说明：a.施作超前支护，开挖拱部土体及时进行初期支护，架设钢架并喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的承载拱。b.在滞后拱部土体开挖3 m～5 m后开挖核心土土体。c.在滞后核心土土体开挖6 m后开挖下部土体、施作初期支护并及时施作仰拱混凝土、仰拱填充混凝土，及早封闭成环。d.根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。

2)施工技术要求。a.施工时，先对隧道拱部采用超前加固，然后分部开挖；b.开挖时，为减轻对周边围岩的扰动，尽可能采用风镐或机械法开挖，确需爆破时，应控制好装药量，采用弱震动爆破法开挖。各部位开挖后，及时按设计要求完成初期支护结构，使各部位能及时封闭，提高其受力性能，减少地层沉降变形；c.各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中；d.各部的底部高程应与钢架接头处一致，每一步的开挖高度应根据地质情况确定。

2.3 小净距段、下穿房屋段CRD法施工

本工程隧道暗挖段东、西端竖井进出口、Ⅴ级围岩下穿房屋段，以上工段隧道开挖采取浅埋暗挖法CRD法施工。

1)CRD法施工技术要求。

a.超前支护。洞身小净距段：超前支护形式采取双排注浆小导管支护，外圈注浆小导管φ42×4@30×400，小导管长度600 cm，内圈注浆小导管φ42×4@30×100，小导管长度200 cm；掌子面采取φ42×4 TSS小导管全断面注浆@50×50，TSS小导管L=600 cm(外插角10°～15°)。

下穿房屋段：超前支护形式采取φ108×6@30 cm超前大管棚+φ42×4超前注浆小导管@30×300支护，管棚长度为30 m，超前小导管L=450 cm；掌子面采取φ42×4 TSS小导管全断面注浆@50×50，TSS小导管L=600 cm(外插角10°～15°)。

b.初期支护。洞身小净距段：初期支护措施有径向注浆小导管φ42×4@100×50 cm+Ⅰ22a工字钢架@50 cm+φ6.5@20×20钢筋网(双层)和C25喷射混凝土30 cm厚；工字钢拱架架立时在拱顶及边墙部位的每根钢拱架两端均打入2根φ22锚杆，夹在工字钢架两侧。

下穿房屋段：初期支护采取径向注浆小导管φ42×4@100×50+Ⅰ22a工字钢拱架@50 cm+φ6.5@20×20钢筋网(双层)+C25钢纤维喷射混凝土30 cm厚；工字钢拱架架立时在拱顶及边墙部位的每根钢拱架两端均打入2根φ22锚杆，夹在工字钢架两侧。

c.临时支护。均采取Ⅰ22a工字钢架@50 cm，φ6.5@20×20钢筋网(单层)和C25喷射混凝土10 cm厚。

d.施工用混凝土商品混凝土站集中拌制，混凝土罐车运输。

e.混凝土施工配合比由试验室确定。

2)施工工序。严格执行“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的施工基本原则。首先应完成管棚护拱(管棚工作室)，长管棚的施工或完成超前小导管支护的施工，然后按此工法进行施工。CRD法施工工序横断面如图1所示。

a.超前支护完成后，小型挖掘机配合人工风镐开挖①部，控制每次开挖进尺0.5 m，喷射混凝土封闭掌子面，施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，初喷4 cm厚混凝土，安装钢筋网片，架立型钢钢架和临时钢架与横撑，并设锁脚锚杆，钻设径向注浆小导管孔并打入小导管后复喷混凝土至设计厚度，最后再进行径向注浆作业。b.滞后①部1 m采取小型挖掘机配合人工风镐开挖②部，喷射混凝土封闭掌子面，导坑周边部分初喷4 cm厚混凝土。安装钢筋网片，接长型钢钢架和临时钢架及横撑，并设置锁脚锚杆。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。c.在滞后于②部10 m～15 m距离后，开挖③部，喷射混凝土封闭掌子面，施作周边和临时支护，步骤同①部。d.在滞后于③部1 m距离后，开挖④部，接长型钢钢架和临时钢架、横撑，并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同②部。e.在滞后于④部约10 m～15 m距离后，开挖⑤部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同③部。f.在滞后于⑤部约1 m距离后，开挖⑥部。隧底周边部分喷混凝土至设计厚度，步骤和工序同④部。g.隧底开挖后尽快施作仰拱与填充，仰拱一次性灌注，且与隧底填充混凝土分开施工。中隔壁暂不全部拆除，保留仰拱中隔壁钢架部分，将钢架埋入仰拱及填充。仰拱滞后⑥部土体不超过10 m。h.根据监控量测的结果进行分析，围岩和初期支护基本稳定后拆除临时钢支撑，铺设防水层浇筑二衬混凝土。临时支撑拆除一次拆除长度小于5 m。i.南线北线进口段设置先行与后行洞，本工程先行洞东、西线均选择南线，后行洞掌子面滞后先行洞距离约为20 m。

3 结语

不同的隧道施工方法有不同的适应范围，不同的施工方法技术要求也不尽相同，施工管理人员要根据现场具体情况具体分析。选择合适的施工方法不仅可以满足工期和质量的要求，更加能够使现场施工事半功倍，企业获得更多利润。

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Analysis on three kinds of construction technologies of Jinji mountain tunnel under different geological conditions

Guo Jia

(HunanTransportationVocationalTechnicalCollege,Changsha410132,China)

Taking the Jinji mountain tunnel widening construction as an example, this paper introduced the construction technology of benching tunneling method, provided core soil method, CRD method three kinds of tunnel, and summarized the technical requirements of different construction methods, so as to ensure the construction quality and benefit of engineering.

tunnel, benching tunneling method, provided core soil method, CRD method

1009-6825(2016)05-0199-03

2015-12-01

郭 嘉(1983- )，男，硕士，讲师

U455

A