新奧法施工在長壽山隧道開挖支護中的應用

劉絮影

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，北京 100142）

1 工程概況

長壽山隧道系喇叭口隧道，由左、右線單線隧道，以喇叭口形式過渡為雙線單洞隧道。隧道除進口端位于砂質黃土層中外，大多位于混合巖、花崗巖、片巖及砂巖夾礫巖層中，線路經過處山體起伏大，相對高差50～110 m，隧道最大埋深340 m，埋深最淺處則在出口端的沖溝谷底露頂橫穿而過，淺埋段長150 m，明洞段長約164 m。隧道開挖施工是本工程施工的重點。

2 隧道超前支護

長壽山隧道超前支護采用超前小導管、超前大管棚施工，其采取的具體支護施工技術如下：

2.1 超前小導管支護施工

根據設計，本隧道的小導管采取Φ42熱軋鋼管加工而成，每根長度為3.5 m，布設在隧道拱部范圍內。小導管按設計長度進行切割，并將端頭加工成錐形，尾部預留不小于30 cm的止漿段，從尾部止漿段以外至楔端管體鉆8 mm的注漿孔，梅花形布置，間距 30 cm。施工前，對掌子面的巖層噴射混凝土封閉以防漏漿、跑漿。按設計標出孔位，用 YT－28風槍鉆孔后并插入小導管，外插角控制在10～15 °。用風槍或大錘直接將小導管送入，縱向相鄰兩排小導管水平搭接長度不小于 1 m，小導管環向間距為0.3 m。小導管安裝后，根據情況向孔內壓注水泥漿液，漿液采用砂漿攪拌機拌制。注漿壓力控制在0.8 MPa左右。注漿時由下向上進行，注漿后立即堵塞鋼管孔口，防止漿液外流。在支護施工中，應根據現場的實際情況，對注漿參數進行調整，以取得最佳注漿效果。

2.2 超前大管棚支護施工

對本隧道斷面開挖前在進出口段拱部120 °范圍設Φ108長30 m超前大管棚，環向間距0.4 m，外插角1～3 °管內壓注M 30的水泥砂漿。為了確保本隧道管棚支護施工精度和質量，管棚用混凝土套拱作管棚導向墻，在套拱內預埋工字鋼，按設計孔位準確安放導向鋼管，工字鋼與導向鋼管焊成整體。在導向墻混凝土達到一定強度后，開始鉆孔。鉆孔時，要確保孔徑比棚管外徑大30～40 mm。鉆孔完成后，把事先加工好的管節聯接套焊接在鋼管兩端，然后將鋼管安放在鉆機鉆頭上，鉆機對準已鉆好的管棚孔，低速推進鋼管。當前一根鋼管推進孔內，孔外剩余30～40 cm時，用連接套接長鋼管，直至鉆進到棚管設計長度。然后向管內注入水泥砂漿或水泥－水玻璃雙液漿。注漿結束后及時清除管內漿液，并用M 7.5水泥砂漿緊密填充，增強管棚的剛度和強度。注漿完成后，在管棚支護下組織開挖。

3 隧道開挖施工

通過采取隧道超前支護后，例如超前大管棚支護，當注漿完成后，即可在管棚支護下組織開挖。長壽山隧道按照新奧法原理施工，根據不同的圍巖選擇不同的開挖方法，采用YT－28型風動鑿巖機人工鉆孔爆破或小型機械開挖，做到穩中求快。

長壽山隧道采用進出口及五座斜井同時掘進，對于Ⅴ級圍巖黃土隧道采用弧形導坑留核心土法施工。Ⅳ級開挖地段則采用臺階法施工，隧道Ⅲ級圍巖采用全斷面法開挖。考慮到隧道進出口、淺埋段處于風積砂質黃土，該黃土具Ⅳ級嚴重自重濕陷性，對隧道影響較大，因此進出口及全隧道洞身淺埋段拱部設Ф42超前小導管。

3.1 臺階法隧道開挖施工

本隧道Ⅳ級圍巖開挖地段則采用臺階法施工，開挖一環、支護一環，下斷面開挖后及時施作仰拱，形成封閉結構。巖石地段采用鉆爆法開挖，如遇土石互層則采用弱震動爆破法開挖。采用簡易作業臺架 YT－28風槍鉆孔，光面爆破，復式楔形掏槽，選用2#巖石硝銨炸藥，有水時采用2#巖石抗水硝銨炸藥或乳化炸藥，塑料導爆管非電毫秒雷管微差起爆，循環進尺以2～3 m為宜；錨、網、噴初期支護，局部地段拱墻輔以鋼拱架加強。Ⅳ級軟質圍巖及Ⅳ級加強襯砌段施工前先對拱部采用Ф42超前小導管進行預支護，然后采用臺階法開挖，錨、網、噴初期支護，局部地段在拱墻輔以1榀/m的I16型鋼鋼架加強。施工中，應根據圍巖情況，采用合理的施工順序和確定上、下臺階間的距離。開挖后，先初噴混凝土封閉巖面，及時施做初期支護和臨時支護。鋼支撐安裝后，要及時打設鎖腳錨桿。

3.2 環形開挖留核心土法隧道開挖施工

對于本隧道Ⅴ級圍巖軟弱地段、淺埋偏壓地段及隧道進、出口均采用環形開挖留核心土法施工，其施工程序見圖1。具體的施工方法如下：人工持小型機具開挖，遇巖石較好時采用預裂松動爆破施工，并嚴格控制裝藥量。臺階長度為3～5 m，開挖循環進尺為0.5～0.75 m，上臺階初期支護完成后開挖核心土；下一臺階先開挖邊墻部分，完成支護結構，然后開挖核心土，繼續分段開挖下臺階邊墻部分，完成支護結構。開挖前先施工超前小導管或超前錨桿支護，開挖成洞后，盡早進行仰拱封閉，以便形成封閉受力結構。初期支護后，待各測試項目所顯示的位移率明顯緩慢并已基本穩定后，及時施作二次襯砌。

圖1 環形開挖橫斷面示意圖

3.3 全斷面法隧道開挖施工

本隧道Ⅲ級圍巖采用全斷面法開挖。根據圍巖情況，循環進尺為3～4 m為宜。開挖主要采用YT－28型風動鑿巖機鉆孔，光面爆破技術，中空直眼或復式楔形掏槽。選用2#巖石硝銨炸藥，塑料導爆管非電毫秒雷管微差起爆。施工中，根據圍巖情況采用不同的鉆眼深度，合理控制裝藥量，提高圍巖爆破效率，盡可能減少超欠挖而引起工料的浪費。

采取光面爆破技術的全斷面法開挖隧道，應掌握其施工控制要點：①隧道開挖每個循環都要進行施工測量，控制開挖斷面，采用激光準直儀來控制開挖方向。②鉆眼時掘進眼保持與隧道軸線平行，除底眼外，其他炮眼口比眼底低5 cm，以便鉆孔時的巖粉自然流出，周邊眼外插角控制在3～4 °以內。掏槽眼嚴禁互相打穿相交，眼底比其他炮眼深 20 cm。③裝藥前炮眼用高壓風吹干凈，檢查炮眼數量。按爆破設計順序裝藥，確保裝藥作業有序進行。④起爆采用復式網絡、非電起爆系統，聯接時，每組控制在12根以內；聯接雷管使用相同的段別，且使用低段別的雷管。

4 結束語

長壽山隧道按照新奧法原理施工，根據不同的圍巖選擇不同的開挖與支護施工方法，對于Ⅴ級圍巖黃土隧道采用弧形導坑留核心土法施工，Ⅳ級開挖地段則采用臺階法施工，Ⅲ級圍巖則采用全斷面法開挖。工程實踐效果明顯，做到穩中求快，值得同類工程參考。

1 趙細平.新奧法在高速公路隧道支護施工中的應用[J].山西建筑，2008（8）：74～75

2 姚伊.公路雙連拱隧道開挖支護施工技術[J].鐵道標準設計，2008（8）：101～103