大斷面軟巖隧道開挖支護施工技術

【摘 要】 本文結合武廣客運專線巴家山隧道施工，主要介紹了大斷面軟巖隧道施工的特點及難點地段開挖支護施工技術、施工過程控制重點及施工效果分析。

【關鍵詞】 大斷面軟巖隧道 開挖 支護 施工技術

1 概述

武廣客運專線巴家山隧道位于臨湘市五里鄉境內，總長384m。隧道圍巖等級為Ⅳ、Ⅴ級，主要以Ⅴ級第四紀殘坡積黏土、寒武紀全風化～強風化泥質板巖、強風化～弱風化含炭質灰巖為主。隧道地質條件復雜，淺埋、偏壓、圍巖開挖后易風化、遇水易軟化、易產生變形甚至坍塌，局部可能存在斷層破碎帶、溶溝等。洞口Ⅴ級圍巖采用明挖法施工，洞身Ⅳ、Ⅴ級圍巖設計采用CD法和CRD法施工。

2 施工特點及難點

2.1 特點

2.1.1 技術含量高，質量要求嚴、標準高

2.1.2 斷面大，地質條件復雜，施工難度大

隧道為5m線間距的雙線隧道，開挖斷面154.4㎡，成型后有效斷面面積（軌面以上）100㎡，為軟巖隧道，Ⅳ級圍巖107m，占全隧 27.9%，Ⅴ級圍巖277m，占全隧 72.1%。隧道巖層多軟硬不均，節理發育，巖性較破碎，特別是進出口端為淺埋地段，易產生塌頂、坍塌等災害，施工難度大。

2.1.3 工序轉換頻繁、工期緊，信息化管理要求高

由于本隧道圍巖軟硬不均，工序轉換頻繁，工藝復雜，因此施工中的信息化管理要求高。

2.1.4 環保、水保、文明施工要求高

本隧道離村莊較近，且有小溪從隧道附近經過。施工對周圍的道路交通，動植物和居民用水將產生一定影響，所以對環保、水保、文明施工提出更高的要求。

2.2 施工重點及難點

2.2.1 隧道進、出口段存在淺埋等不良地質情況，防坍塌施工是本隧道的重點和難點。

2.2.2 隧道拱頂多為粘土，拱部無自穩能力。局部掌子面溶槽發育，內充填粘性土，有少量滲水，開挖支護施工是本隧道的重點及難點。

3 開挖支護施工技術

3.1 施工方法的選擇

隧道施工方法的選擇與工作面巖體狀況及圍巖節理產狀密切相關，級別較低的圍巖整體性不一定很差。因此在隧道開挖及支護施工中，從受力角度分析，如果開挖時掌子面穩定，無大的掉塊、坍塌、變形等現象，即可采用臺階法施工，如果掌子面開挖后不穩定，就需要采取縮小斷面加強支護措施，如CRD法。結合本隧道特點，施工前對隧道地質及設計情況進行分析研究，提出一般地段采用三臺階預留核心土法、特殊地段采用CRD法結合臺階法開挖的方案，本方案可適應機械化作業要求，能夠在確保施工安全的條件下進一步加快施工進度，且有利于工藝轉換，并節省人工費和材料費。

3.2 一般地段開挖支護施工技術

第2步：由于拱部多為軟弱圍巖或軟粘土，拱腳不穩，在施工第2部型鋼鋼架之前先在中部拉槽，開挖Ⅱ、Ⅲ部分，拉槽長度5～8m，兩側固腳土保留，開挖施工第Ⅳ部分時采取兩側邊墻交錯開挖施工，錯開距離不小于5m。初噴后及時安裝鋼架及掛鋼筋網，打設邊墻錨桿及鎖腳錨桿，施工初期支護噴射砼。

第4步：開挖第Ⅵ部分土石，施工仰拱支護及填充混凝土。

各臺階工作面距離均不宜大于10m。

3.3 特殊地段開挖支護施工技術

第1步：人工開挖第Ⅰ部分土石，初噴封閉掌子面及側壁后及時支設鋼架，設置臨時支撐中隔柱及臨時仰拱支護，打設超前小導管及加固錨桿，進行超前支護預注漿加固后，掛鋼筋網，然后施工拱部中空錨桿，噴射C25混凝土。為防止拱腳下沉，增設鎖腳錨桿，長度為4.0m，施工方法同上。

第2步：人工開挖第Ⅱ部分土石，保留中隔柱，按同樣方法進行支護。

第3步：開挖第Ⅲ部分土石，施工邊墻支護，兩側邊墻交錯開挖施工，并及時施作初期支護，支護方法與臺階法相同。

第4步：開挖第Ⅳ部分土石，拆除臨時支護中隔柱型鋼及臨時仰拱支護。

第5步：開挖第Ⅴ部分土石，施工邊墻支護，兩側邊墻交錯開挖施工，錯開距離不小于3m。并及時施作初期支護，支護方法與臺階法相同。

第6步：開挖第Ⅵ部分土石，施工仰拱支護及填充混凝土。

各工作面距離均不宜大于5m。

4 施工過程控制重點

4.1 軟弱圍巖地段施工嚴格遵循“先預報、多分部、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉、勤量測”的原則；

4.2 施工中加強地質預報及監控量測工作，通過預報及量測數據分析指導施工。

4.3 加強超前支護及初期支護施工。在圍巖地質情況較差地段加密超前支護小導管，縮小間距及增加搭接長度，初期支護型鋼加密。

4.4 在軟弱圍巖地段支護增加鎖腳錨桿，以減小拱腳下沉。

4.5 施工過程中嚴格按設計及相關規范要求控制隧道安全距離，盡量縮短各臺階之間距離，仰拱緊跟下臺階施工，并及時施作二次襯砌，仰拱距掌子面不大于60m，二襯距掌子面不大于90m。

5 施工效果分析

巴家山隧道前期施工對隧道地質狀況了解不夠，隧道施工三臺階距離過大，施工后初期支護沉降變形量偏大，部分地方由于工藝轉換不及時，產生坍塌、變形、侵線等現象。針對這種情況，我們采取地質預報先行，施工過程中嚴格按設計及相關規范要求隧道安全距離控制，通過監控量測數據分析指導施工，針對不同的圍巖地質情況制定并采取不同的施工工藝，通過工藝之間的相互結合與轉換應對復雜變化的地質條件，初期支護施工后沉降量在50mm～80mm趨于穩定，實現了全隧安全、質量受控，施工效果良好。可適應機械化作業要求，確保了施工安全和工程質量，并加快施工進度，同時降低了施工成本，并為以后大斷面軟巖隧道施工積累了經驗。

參考文獻

[1] 隧道隧洞施工地質技術 [S].北京：中國鐵道出版社，2001

[2] 客運專線鐵路隧道工程施工技術指南[s].北京：中國鐵道出版社，2005