山西大宁县南关隧道洞身开挖施工技术探讨

武 卫 利

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)

山西大宁县南关隧道洞身开挖施工技术探讨

武 卫 利

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)

以山西省G209线隰县曹城至大宁前楼底段改建工程大宁县南关隧道项目为依托，探讨了公路隧道开挖工程施工工艺流程及质量控制要点,从而保证公路隧道施工质量，且可以有效控制项目施工质量及项目通车运营后行车安全，为山西地区铁路、公路等隧道工程施工项目提供经验和参考。

隧道，洞身开挖，监控量测，围岩

1 工程概况

1.1 项目位置

山西省临汾市大宁县南关隧道，位于山西省吕梁山南端，北与永和县接壤，南同吉县毗连，东与蒲县、隰县为邻，西与陕西延长县隔黄河相望。

1.2 地形地貌

大宁县地势南北高，中间低，由东向西逐渐倾斜。南北群山环绕，中部丘陵、垣川交错，有“三川十塬沟四千，周围大山包一圈”之说。

大宁县内山脉均系吕梁支脉，东南隅石头山、海拔1 710 m，为县内最高峰；其次是南部二郎山主峰桦木山，海拔1 626 m；北部的石坪山海拔也在1 500 m以上。

1.3 项目气候

大宁县气候属暖温带亚干旱气候区，气候温和，四季分明，年平均日照2 466.7 h，年平均气温10.7 ℃，1月-7 ℃左右，7月23 ℃上下。气温年较差31.8 ℃，年平均降水量536.9 mm，年平均无霜期212 d。

1.4 项目水文

大宁县境内有昕水河、义亭河和岔口河三条河流。河流有昕水河，其支流义亭河发源于吉县金岗梁，自东南向西北，在城关注入昕水河，全长70 km。

1.5 南关隧道概况

G209线隰县曹城至大宁前楼底段改建工程南关隧道是G209线的控制性工程，设计为单线隧道。进出口位于山西省临汾市大宁县南关村，紧临公路，交通便利。起点K671+280，终点K672+035，全长755 m。隧道最大埋深为122 m，平面组成为：R—475(52)/R—∞(638)，隧道纵坡前170 m为0.3%。后585 m为-2.512%。隧道净高7.2 m，净宽10.5 m，建筑限界高度5.0 m。

2 南关隧道开挖施工准备

1)施工人员准备。

管理人员：技术负责人2人，质检负责人1人，安全负责人1人，试验检测人员2人，领工员3人，共计10人。

劳动力：掘进工班35人，爆破工班6人，共计41人。

2)工程机械设备准备。

开挖：电动空压机3台、简易作业台架2台、矿用电动变速岩石钻2台、YT28风动凿岩机10台、装载机2台、卡特320挖掘机1台、自卸汽车5台。

3)施工通风及电力准备：通风机2台、400 kVA变压器1台。

3 南关隧道开挖施工方案及质量控制要点

3.1 南关隧道开挖施工方案

Ⅳ级围岩段开挖在做好超前支护的基础上，采用上下断面正台阶法开挖，施工质量控制要点如下：

1)施工前采用长4.2 m的超前注浆锚杆作为超前支护，保证了开挖面的稳定。

2)Ⅳ级围岩段采用上下断面正台阶法开挖，将开挖面划分为以下2个部分，其各工作面名称如下：a.上台阶开挖支护;b.下台阶开挖支护。

3)采用挖掘机辅以人工开挖，挖掘机装碴，自卸车出碴，开挖后立即初期支护，及时封闭围岩，湿喷法喷射混凝土。

4)在上台阶开挖前沿隧道纵向开挖轮廓线布φ25的超前注浆锚杆，长度4.2 m，外插角15°，环向间距40 cm。开挖面先喷射混凝土封闭开挖面，再对超前注浆锚杆注浆，然后开始洞身上台阶部分开挖。挖机斗不得有大的震动，以避免对围岩的扰动过大造成拱部土的坍塌，然后采用人工修边，以达到设计开挖线，开挖进尺为不大于100 cm。

5)先开挖上半断面，对挖机开挖不到的位置采用人工修凿，以达到设计开挖线；下半断面导坑施工与上半断面导坑施工方式相同，尽量采用人工修凿成型，减少对围岩的扰动。

6)每一台阶开挖完成后，及时喷射6 cm厚的混凝土对围岩进行封闭，设立钢拱架，打好锚杆，后铺设钢筋网片，再喷射混凝土。各台阶设临时仰拱加强支护，完成一个开挖循环。

3.2 光面爆破技术质量控制要点

光面爆破技术，就是根据不同围岩类别以及断面形状设计出炮眼位置、间距、个数、装药量等。在施工前先测出开挖断面中线、水平和断面轮廓线，用红色喷漆标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方再进行钻眼施工。

爆破光面的形成，起至关重要的是掏槽眼和周边眼的设计。

掏槽眼：是为辅助眼提供新的自由面，是后续爆破效果能够达到良好条件的基础，直接影响隧道爆破的循环进尺和掘进效果。

周边眼则直接关系着到隧道开挖边界的超欠挖大小和对保留围岩损害的程度。

辅助眼进一步扩大掏槽眼的空间，破碎隧道岩体，为后续爆破提供新的自由面。

1)炮孔布置位置与形式。

掏槽眼一般布置在断面的中下方，主要有楔形掏槽和桶形掏槽，多用楔形掏槽方式；有水平楔形与垂直楔形之分。周边眼布置在设计轮廓线上，通常为斜眼，眼底落在设计轮廓线上或外摆10 cm，一般采用楔形掏槽。

2)各类孔孔间距取值原则。

a.掏槽孔的夹制作用大，爆破条件差，炮孔应较密；

b.辅助孔(崩落孔)经过掏槽孔、扩槽孔爆破后，自由面条件较好，孔距应较大；

c.距掏槽空间越近排距越大；

d.周边孔的作用是控制开挖轮廓，孔间距必须小于排间距；周边眼要适当加密，才能有效地形成光面裂隙。若孔距过大，孔间导向作用消失，光面裂隙就不能形成；而孔距过小，又会增加钻孔费用和爆破工作量，还可能使药量偏大，光面效果不好；

光面爆破设计：当炮孔直径为40 mm～50 mm时，间距一般可取400 mm～600 mm；但在岩石节理裂隙发育的地区，或者对光面爆破的质量要求高的部位，其中孔距还应该更小一些。本工程就应该取较小值，推荐在400 mm～500 mm。

e.扩槽孔、内圈孔、二台孔、底板孔的孔距应比掏槽孔和周边孔大，但是比崩落孔要密，其间距或抵抗线一般为崩落孔的70%左右，因为扩槽孔的作用是进一步扩大槽腔，为后续炮孔的爆破提供良好的临空面条件，应适当加密炮孔，以保证爆破效果；

f.内圈孔距离开挖面较近，应适当加密，使炸药能量在内圈孔一带均匀分布，减少对围岩的爆破破坏。

4 监控量测方案及质量控制要点

4.1 南关隧道监控量测方案

成立专职监控量测小组和地质预报小组，制订详细的工作计划并严格组织实施，及时分析反馈信息，利用反馈的隧道围岩和支护力学动态信息结果，及时改变施工方法和调整支护参数，以指导施工作业，确保施工安全。

4.2 南关隧道监控量测项目及方法

监控量测项目及方法一览表见表1。

表1 监控量测项目及方法一览表

4.3 南关隧道监测数据的分析及预测

取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移随时间或空间的变化曲线图。对监测结果进行回归分析，预测该测点最终位移值及结构的安全性，评价施工方法，确定工程措施。地表下沉量测测点布置示意图见图1，监控量测布置示意图见图2。

5 结语

本文以山西省G209线隰县曹城至大宁前楼底段改建工程大宁县南关隧道项目为依托，浅析公路隧道开挖工程施工工艺流程及质量控制要点,保证公路隧道施工质量，可以有效控制项目施工质量及项目通车运营后行车安全，为山西地区铁路、公路等隧道工程施工项目提供经验和参考，与公路工程业界同仁共同探讨和学习。

[1] JTG F60—2009,公路隧道施工技术规范[S].

[2] JTG F80/1—2004,公路工程质量检验评定标准[S].

[3] JTG F90—2015,公路工程施工安全技术规程[S].

OnconstructiontechniqueforcaveexcavationofNanguanTunnelinDaningCountyofShanxi

WuWeili

(ShanxiNo.1RoadandBridgeEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Taking the Nanguan Tunnel in Daning County for the reconstruction project at Loudi Section from Caocheng to Daning in Xixian County along G209 in Shanxi as the example, the paper explores the construction procedure and quality control for the road tunnel excavation, so as to ensure the construction quality of the road tunnels, have the effective control over the construction quality and the traffic safety after the operation, and provide some reference for the tunnel construction for railways and tunnels in Shanxi Province.

tunnel, cave excavation, monitoring measurement, surrounding rock

1009-6825(2017)23-0177-02

2017-06-07

武卫利(1972- ),男，工程师

U455

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