探析隧道工程的洞身开挖及其初期支护措施运用

肖连勇

（贵州桥梁建设集团有限责任公司 贵州贵阳 550001）

贵州省黔西至大方高速公路东关至清风段是贵州省规划高速公路网（“678”网）中“二联”黔西至大方高速的延伸段，同时也是毕节地区根据自身经济、社会发展需要，而提出的连接规划组团间的城市高速绕城线中的北环。采用科学可行的方式进行本工程洞身开挖和支护施工，意义深远。

1 工程概况

本项目路线大方县城北东关，与黔西至大方高速公路顺接，并与杭瑞高速遵毕线形成十字交叉，至龙井边穿隧道至贺家寨，跨两岔河后沿山沟布线，穿隧道至小坝，经小坝、海子街至倒天河，穿隧道回到毕节老城区北侧山坡，终于毕节市城西清丰的新房互通，与毕镇高速相接。真武山隧道单洞全长968m，在出口段采用单头、左右洞同时掘进，预留核心土施工工艺开挖，开挖过程中做防瓦斯处理。计划于2017年1月20日开工，2018年3月30日完工。需开挖台车、二衬台车各2台，潜孔钻2台，挖机2台等关门山隧道单洞全长370m，在进口端采用单头、左右洞同时掘进，预留核心土施工工艺开挖，开挖过程中做防瓦斯处理。此隧道于成贵高铁隧道交叉需上报专项施工方案。需开挖台车、二衬台车各2台，潜孔钻2台，挖机2台等。

2 施工任务

第一工区为K37+430～K40+900，主要施工任务有：起点至K40+900。全长3.47km包含（真武山隧道965m，店子上大桥21-40m，涵洞6座）建设真武山隧道1#拌合站及1#钢筋房、店子上大桥2#钢筋房、店子上大桥21号桥头设2#拌合站及1#预制场。土石方开挖31万，填方48.8万；第二工区为K40+900～K43+330，主要施工任务为：K40+900至关门山隧道终点。全长2.43km包含（关门山隧道370m、涵洞8座），建设本项目3#钢筋房及料场，土石方开挖30.8万，填方56.6万；第三工区为K43+330～K45+540，主要施工任务为关门山隧道终点至全线终点。全长2.21km，互通区包含（倒天河互通、倒天河大桥4-30+66+120+66预应力连续钢构桥、涵洞9座）。建设本项目3#拌合站、4#钢筋房及2#预制场。土石方开挖173.9万，填方135.4万。

3 隧道洞身开挖施工技术

3.1 边仰坡防护施工

先对边仰坡外截、排水沟，此后使用挖掘机，按照每2m一层的速度，结合设计的坡度从上向下逐层开挖，同时对边仰坡使用锚、网、喷临时防护的方式，喷10cm厚的C20混凝土，使用φ6mm钢筋网，选择φ22mm的注浆锚杆[1]。对于边坡开挖到洞门的位置时，应当留出3～5m的洞脸，先不进行开挖，采用拉槽的方式，逐层对洞脸的两侧支护边坡进行开挖，并且对隧洞的仰坡堆积层实施地表注浆加固[2]。

3.2 洞口管棚施工

①对导向墙进行使用，施工需使用钢筋架和钢模板，结合设计位置，对φ127×5.5mm导向管进行精确的埋设，从而确保管棚的顶端方向足够准确，所使用的混凝土需要在拌合站进行拌和，对导向墙进行整体浇筑。②对管棚进行施工，其中长管使用的是φ108×6热轧无缝钢管，同时选择丝扣将其进行连接。在隧道的同一个横断面内部接头，需控制在50%以内，确保相邻钢管之间的接头位置至少能够错开1m，其中编号为第一节的管，可以使用4m的钢管，而编号为偶数的第一节钢管则可以使用6m的钢管，此后在每节使用6m的长管。

3.3 洞身开挖

对隧洞洞身进行开挖，使用人工镐，同时配合挖掘机进行开挖，对于局部的一些硬质石方而言，可以使用钻孔台阶配合YT-28凿岩机进行钻眼，使用线性光面进行爆破，然后侧卸式50c装配机装渣[3]。在隧道开挖过程中，采用爆破方式，可能会导致欠挖，这也是隧道施工过程中的一个普遍性问题。针对这种问题，需使用先进的测量设备，施工中的技术人员每开挖循环，一定要进行精确放样，四周的边眼主要将开挖线作为司钻准线，同时对以上一个循环超欠情况进行详细描述，对其原因进行具体分析，方便对爆破设计参数和钻眼进行及时修正。

4 支护技术运用

4.1 超欠小导管施工

在暗挖隧道的拱部150°位置，使用φ42无缝钢管，为施工提供辅助，对于小导管进行洞外集中施工，软弱地层可以使用风镐见小导管直接顶入，此后在坚硬的地层使用风钻进行钻孔。注浆则使用单液注浆方式，对注浆压进行控制，使其保持在0.3～0.4MPa之间。对于超前小导管和注浆而言，其主要是对隧道四周的围岩实施超前支护，并且对地层进行加固。这种情况下，需在隧道开挖之前进行。在每次支护后，需持续开挖2～3个循环，然后再进行第二次超前支护。对于小导管而言，可以使用φ42无缝钢管进行加工，然后在钢管上钻出相应注浆孔，一般情况下，孔径在8～75mm之间[4]。对导管进行安装，如果导管不塌孔，可以使用锤或者风钻的方式，直接对导管进行撞击，使其达到设计位置，如果导管钻孔容易塌孔，则对导管或者钻头进行使用，在导管的前端，焊接上合金硬质钻头。

4.2 钻杆施工

在暗挖隧道位置，可以使用分地段方式设置φ22锚杆，其长度控制在3.0m，而环纵向间距则控制为1.0～0.5m之间也可以设置为1.0～0.667m之间，呈菱形布置，主要将锚杆布置在拱墙位置。在具体施工过程中，先按照设计需求，对锚杆进行布置，对于锚杆孔而言，则结合设计需求，实施相应的施工放样，然后使用风钻成孔，当成孔之后，则使用高压水对钻孔进行清洗，先在锚孔的内部装入锚固剂，此后使用风钻对锚杆进行顶进和锚固[5]。

4.3 格栅钢架和钢筋网施工

格栅钢架，采用人工的方式在洞外进行集中加工，然后洞内采用机械配合的方式，进行人工安装、为了对格栅拱脚变形情况进行科学控制，从而防止地表沉降，针对本工程不同断面的每一个导坑上断面开挖支护均在两侧拱脚，设置相应的锁脚锚杆。锁脚锚杆使用φ22钢筋，钢筋长度为30m，在每榀格栅布设，每侧拱脚位置设置2根，向下倾斜大约10°。

5 结束语

在建设标高、技术难度较大和地形条件比较复杂的多变条件下进行具体施工，需要施工单位先确保施工质量，这就要精确钻眼，对缩进尺寸进行精确设定，少装药，多打眼。初期支护阶段，一定要对其进行及时封闭，从而保障其厚度，确保平整度。最重要的是对施工进行精心管理，从而建设优质工程、精品工程。

[1]杨志浩，方勇，杨斌，徐晨.公路隧道下穿倾斜煤层采空区室内开挖模型试验[J].地下空间与工程学报，2017，13（04）：974～981+1055.

[2]吴建文，张恒，孙建春，林放.不连续岩体中的隧道施工全过程离散单元法仿真研究[J].铁道科学与工程学报，2016，13（07）：1379～1385.

[3]方勇，符亚鹏，杨志浩，杨斌.公路隧道下穿煤层采空区开挖过程相似模型试验[J].土木工程学报，2015，48（02）：125～134.