新奧法施工在隧道開挖支護中的運用探討

摘要：本文結合某地質條件復雜的某隧道開挖支護施工為例，探討了應用新奧法的施工工藝對該隧道采取開護技術，詳細介紹其采取的隧道開挖支護技術。

關健詞：新奧法；隧道開挖；隧道支護

1 工程概況

某隧道系喇叭口隧道，由左、右線單線隧道以喇叭口形式過渡為雙線單洞隧道。該隧道洞身貫穿于丘陵底部，進口端位于砂質黃土層中，圍巖級別以III、IV級為主，III級圍巖長5390m，占42.7%。IV級圍巖長5301m，占29.5%，V級圍巖長1924m，約占15.3%。顯然隧道開挖支護施工是本隧道工程施工的重難點。

2 隧道超前支護

2.1 超前小導管支護施工

根據設計，本隧道的小導管采取?42熱軋鋼管加工而成，每根長度為3.5m，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30cm的止漿段，從尾部止漿段以外至楔端管體鉆8mm的注漿孔。梅花形布置，間距30cm。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10o-15o。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1m，小導管環向間距為0.3m。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。對于本隧道中有水地段、壓注水泥漿液，水泥漿水灰比為1:1，注漿壓力控制在0.8MPa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HDK41+910-HDK41+940和HDYK54+525-HDYK54+495、HDK54+425-HDK54+395進出口段拱部120o范圍設?108長30m超前大管棚，環向間距0.4m，外插角lo-3o管內壓注M30的水泥砂漿。為了確保本隧道管棚支護施工精度和質量，管棚用混凝套拱作管棚導向墻，在套拱內頂埋工字鋼，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。施鉆探孔時，鉆機大臂頂緊在套拱導向管上，當第一節鉆桿鉆入巖層，尾部剩余20cm時停止鉆進，接長第二根鉆桿，用聯接套把兩根鉆桿連接牢固，又重新鉆孔直袋鉆孔達到要求深度后。在鉆孔時，要確?？讖奖扰锕芡鈴酱?0mn-40mm。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下，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30cm-40cm時，用連接套接長鋼管，直至鉆進到棚管設技長度。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M7.5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

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2m-3m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?42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。盡早施工仰拱，使隧道斷面形成一個封閉環，增加隧道的穩定性。

3.2 環形開挖留核心土法隧道開挖施工

對于本隧道V級圍巖軟弱她段、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。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3rn-5m，開挖循環進尺為0.5m-0.75m，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。

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3m-4m為宜。開挖主要采用用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。挖掘裝載機或側翻裝載機裝碴，自卸車運送至棄碴場，推土機平整渣場。在施上中根據光面爆破設計結合現場地質情況進行爆破試驗，合理調整工序以及修正爆破參數，形成鉆爆、裝碴、運輸、支護等流水作業線。隧道開挖后及時施作噴錨支護和監控量測。

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：

l)嚴格控制裝藥量，以減小對圍巖的擾動，控制超欠挖，控制洞碴粒徑以利于挖掘裝載機裝碴；

2)隧道開挖每個循環都要進行施工測量。控制開挖斷面，在掌子面上用紅油漆畫出隧道開挖輪廓線及炮眼位置，誤差不超過5cm。并采用激光準直儀來控制開挖方向；

3)鉆眼必須按設計指定的位置進行。鉆眼時掘進眼保持與隧道軸線平行，除底眼外其它炮眼口比眼底低5cm，以便鉆孔時的巖粉自然流出，周邊眼外插角控制在3o以內。掏槽眼嚴禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm；

4)裝藥前炮眼用高壓風吹干凈，檢查炮眼數。裝藥時，專人分好段別，按爆破設計順序裝藥，裝藥作作業分組分片進行，定人定位，確保裝藥作業有序進行，防止雷管段別混亂，影響爆破效果。每眼裝藥后用炮泥堵塞；

5)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。雷管聯接好后有專人檢查，檢查雷管的連接質量及是否有漏聯的雷管，檢查無誤后起爆；

6)開挖過程中注意觀察石質的變化情況及爆破效果，及時調整鉆爆設計；

7)控制隧道底超欠挖，保證底面平順。保持臨時排水系統暢通，防止積水浸泡圍巖。

4 結論

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。

參考文獻

[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）