分離式長隧道開挖施工技術探討

計中彥

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550008）

1 項目概況

本合同段謝都隧道為分離式長隧道，左幅隧道起訖樁號為ZK1726＋780～ZK1728＋415，全長1 635m，最大埋深為98m，右幅隧道起訖樁號為YK1726＋735～YK1728＋430，全長1 695m，最大埋深98m。 左右幅隧道平面線形進口段均位于R＝1650m的圓曲線上，中間為直線段，出口段均位于R＝6000m的圓曲線上。左右幅隧道均為上坡，縱坡為1.9%。根據本隧道地質情況和設計特點，對Ⅵ級圍巖按照CD法、Ⅴ級圍巖按照留核心土法進行施工。

2 洞身開挖方案

洞身開挖是隧道施工的關鍵工序，開挖方案主要根據圍巖的情況確定，以有效滿足開挖質量要求，經濟快速的完成施工任務。本合同段隧道通過的圍巖有Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級圍巖，根據本隧道地質情況和設計特點，按照新奧法的施工原理，明洞襯砌段采用S—Ma施工；Ⅴ級圍巖淺埋偏壓及洞口段采用S—Ⅴa，Ⅴ級圍巖淺埋段采用S—Ⅴb，Ⅴ級圍巖深埋段采用S—Ⅴc，均采用環形開挖留核心土法開挖；Ⅳ級圍巖較差段采用S—Ⅳa，Ⅳ級圍巖一般段采用S—Ⅳb，均采用臺階法開挖；Ⅲ級圍巖段采用S—Ⅲa，采用全斷面開挖；緊急停車帶Ⅳ級圍巖段采用SJ—Ⅳa，采用環形開挖留核心土法開挖；緊急停車帶Ⅲ級圍巖段采用SJ—Ⅲa，采用臺階法開挖。

本隧道施工按照新奧法的原理，采用預裂光面爆破技術，錨噴初期支護，以量測數據為施工依據。開挖采用鉆孔臺車和風動鑿巖機鉆孔，實施光面爆破，輪式裝載機裝碴，自卸汽車出碴，利用芬蘭產NORMET914WP型砼噴射手和TK—961濕噴機進行錨噴支護。二次襯砌采用9m襯砌臺車全斷面進行，混凝土采用集中拌合，砼運輸車運送，砼輸送泵灌注，插入式振搗器搗實。

本隧道掘進采用進、出口雙洞雙向掘進方式施工，當隧道距貫通50m左右，爆破作業時互相提前1h通知，以免發生意外情況；當距貫通15m時，采用獨頭掘進方式（為方便排水本隧道擬安排進口順坡段施工，出口反坡停止掘進，安排其他后序作業），且爆破時提前通知并在停止施工的作業面200m左右設立明顯的警戒標志。

每個洞口作業面計劃在正常進洞以后平均月成洞50m左右，前一個月進行施工準備，鋪設供水管路、供電線路，建高位水池、拌合站、空壓機房、鋼筋加工房、材料庫房等臨時設施，高壓水池設于洞頂地形較為平緩位置。平整施工場地，機械設備和人員進場，開挖洞口路基土石方，暴露洞口達到正式進洞條件。

3 不同類型支護圍巖段施工

3.1 S—Ⅴa型支護圍巖段施工

Ⅴ級圍巖淺埋偏壓及洞口段采用S—Ⅴa，采用環形開挖預留核心土法施工，每循環計劃進尺1.0m，開挖后及時施作相應的初期支護及臨時支護，全斷面開挖完成后及時施作仰拱，使隧道封閉成環。

初期支護在上下斷面分界處每榀拱架設置4根φ25中空注漿鎖腳錨桿加固，同時下半部左右兩邊交錯開挖，考慮開挖下半部以及不良地質對施工可能帶來的影響，S—Ⅴa型支護圍巖段月計劃安排36m，共計掘進作業循環時間20h。

3.2 S—Ⅴb型支護圍巖段施工

Ⅴ級圍巖一般段采用S—Ⅴb，采用環形開挖預留核心土法施工，每循環計劃進尺1.1m，開挖后及時施作相應的初期支護及臨時支護，全斷面開挖完成后及時施作仰拱，使隧道封閉成環。初期支護在上下斷面分界處每榀拱架設置4根φ25中空注漿鎖腳錨桿加固，同時下半部左右兩邊交錯開挖，考慮開挖下半部以及不良地質對施工可能帶來的影響，S—Ⅴb型支護圍巖段月計劃安排40m。共計掘進作業循環時間為20h，表中作業時間為平均分攤時間。

3.3 S—Ⅴc型支護圍巖段施工

Ⅴ級圍巖深埋且地質條件較好段采用S—Ⅴc，采用環形開挖預留核心土法施工，每循環計劃進尺1.3m，開挖后及時施作相應的初期支護及臨時支護，全斷面開挖完成后及時施作仰拱，使隧道封閉成環。

初期支護在上下斷面分界處每榀拱架設置4根φ25中空注漿鎖腳錨桿加固，同時下半部左右兩邊交錯開挖，考慮開挖下半部以及不良地質對施工可能帶來的影響，S—Ⅴc型支護圍巖段月計劃安排47m，共計掘進作業循環時間為20h，表中作業時間為平均分攤時間。

3.4 S—Ⅳa型支護圍巖段施工

Ⅳ級圍巖較差段采用S－Ⅳa型，采用臺階法開挖，每循環計劃進尺1.5m；上半斷面采用鉆孔臺車鉆孔，下斷面采用氣腿式風鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機出碴，下斷面采用挖掘機裝碴，自卸汽車運輸。洞身開挖后，立即施作相應的初期支護，及時封閉圍巖，全斷面開挖完成后施作仰拱，形成隧道封閉環。S—Ⅳa型支護圍巖段，月進尺安排54m，共計作業循環時間20h。

3.5 S—Ⅳb型支護圍巖段施工

Ⅳ級圍巖一般段采用S—Ⅳb型，采用臺階法開挖施工，每循環計劃進尺1.5m；上半斷面采用鉆孔臺車鉆孔，下斷面采用氣腿式風鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機出碴，下斷面采用挖掘機裝碴，自卸汽車運輸。洞身開挖后，立即施作相應的初期支護，及時封閉圍巖，全斷面開挖完成后施作仰拱，形成隧道封閉環。S—Ⅳb型支護圍巖段，月進尺安排54m，共計作業循環時間20h。

3.6 S—Ⅳc型支護圍巖段施工

Ⅳ級圍巖深埋且巖石抗壓強度大于50MPa段采用S—Ⅳc型，采用臺階法開挖施工，每循環計劃進尺1.8m；上半斷面采用鉆孔臺車鉆孔，下斷面采用氣腿式風鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機出碴，下斷面采用挖掘機裝碴，自卸汽車運輸。洞身開挖后，立即施作相應的初期支護，及時封閉圍巖，全斷面開挖完成后施作仰拱，形成隧道封閉環。S—Ⅳc型支護圍巖段，月進尺安排65m，共計作業循環時間20h。

3.7 S—Ⅲa型支護圍巖段施工

Ⅲ級圍巖段采用S—Ⅲa型，采用全斷面法開挖施工，每循環計劃進尺3.5m；上半斷面采用鉆孔臺車鉆孔，下斷面采用氣腿式風鉆鉆孔。上半斷面采用裝載機出碴，下斷面采用挖掘機裝碴，自卸汽車運輸。洞身開挖后，立即施作錨噴初期支護，及時封閉圍巖，施作仰拱，形成隧道封閉環。S-Ⅲa型支護圍巖段，月進尺安排125m，共計作業循環時間20h。

4 洞身開挖施工技術

4.1 側導坑（CD法）施工

根據圍巖地質超前預報以及對掌子面圍巖觀察分析，首先進行必要的超前支護，然后即可進行中隔墻法施工，其施工順序為：先開挖左側洞室，做好初期支護，再開挖右側洞室做好初期支護，形成整體主要承載結構，再施作防排水措施和澆筑仰拱及回填，拆除中隔墻鋪設防水層，整體式澆筑二次襯砌。

根據圍巖情況，采用以挖掘機開挖為主，輔以人力風鎬對輪廓線進行整修的施工方案，當遇上大塊骨石時，采用預裂控制爆破技術進行松動清除。施工中，先行導坑的距離將視地質條件（圍巖情況、涌水情況）而定，一般在7～10m，當圍巖基礎承載力較低，側壓力較大時，可調整到3～5m。以便盡早閉合成環形成整體受力。

施工中嚴格控制各開挖分部循環進尺，開挖和支護工序必須銜接緊密，以減少圍巖變形。除圍巖側壁部外，其余各部的開挖必須在鄰近作業面的初期支護達到一定強度后進行。拆除中壁時，腳手架一定要牢固，施工人員通過拆除點時要注意聯系。加強對圍巖和支護的動態監測，根據量測數據及時判斷圍巖和支護的穩定情況，如有異常及時處理。同時應充分利用圍巖側壁部圍巖變化情況，分析、預報前方地質情況。

4.2 環形留核心土開挖法

環形留核心土法即對開挖斷面按起拱線的位置分成二個臺階，上臺階在開挖時預留斷面核心土，沿環形用人工風鎬開挖，遇有骨石時采用松動爆破清除。其施工工藝如圖1所示。

圖1 環形留核心土法示意圖

4.3 臺階法

對于本工程臺階法優先采用三臂液壓鉆孔臺車鉆眼，鉆頭規格為φ48、φ102。掏槽眼采用雙臨空（臺階法）形式，中空孔直徑φ102，光面爆破采用塑料導爆管非電起爆系統，毫秒微差有序起爆。

4.4 全斷面法

在Ⅲ類圍巖的斷面開挖中，采用全斷面開挖，液壓鉆孔臺車鉆眼，鉆頭規格為φ48、φ102。掏槽眼采用三臨空（全斷面）形式，中空孔直徑φ102，光面爆破采用塑料導爆管非電起爆系統，毫秒微差有序起爆；挖掘機出料，自卸汽車運輸出渣。

5 結語

在快速發展的公路建設中，在多山的地區，隧道工程成為公路工程中一個重要的組成部分。隧道施工主要包括開挖和支護兩大部分，對于隧道開挖施工應該充分地結合地質條件等情況而綜合考慮，選取安全、合理、有效的開挖方案。

[1]王海珍，孫星亮.淺埋大跨公路隧道施工技術[J].土工基礎，2007，（5）：118-119.

[2]曾亞平.防治隧道坍方的施工技術探討[J].湖南理工學院學報：自然科學版，2011，（1）：31-33.

[3]張祝安.淺析某公路工程隧道設計[J].山西建筑，2008，（33）：11-15.