軟弱圍巖小凈距公路隧道貫通施工技術初探

摘要：本文介紹了軟弱圍巖小凈距公路隧道貫通段施工方法和工藝，重點闡述了四臺階CD法關鍵技術，對小凈距隧道施工的應用推廣提供理論依據和實踐經驗。

關鍵詞：軟弱圍巖；小凈距；公路隧道；貫通；CD法

一、工程概況

某公路隧道為分離式雙向四車道隧道，左線全長1672米，右線全線1647米，圍巖為花崗巖，在進出口掌子面距離100米時，圍巖發生變化，裂隙發育，強風化層破碎，施工難度大，危險性較高，且進出口爆破已稍有影響。洞口段有一段小凈距，小徑距隧道設計里程范圍為 ZK36+336～ZK36+458、長122m，其中明洞28m，小凈距Ⅴ級加強81m，小凈距Ⅳ級加強 13m；以及 YK36+275～YK36+339、長 64m，其中明洞 23m，小凈距Ⅴ級加強 28m，小凈距Ⅳ級加強 13m；中間巖柱厚度范圍在 29m～31m之間。

二、施工技術方案

1、貫通段采用四臺階CD法，在單側上臺階先行導洞底部增設臨時鋼支撐，并噴混硬化，使初期支護封閉，提高支護整體承載力。

2、對初期支護型鋼拱架進行改造，采用擴大拱腳的方式，增大拱架落地面積。同時取消了傳統CD法最下級臺階的臨時中隔壁，使下臺階仰拱部位一次開挖成型，加快了初支拱架的封閉速度，總體降低了圍巖變形值，經現場監控量測統計，本段拱頂沉降及收斂累積值降低約40%。

3、最后一次爆破的貫通體上方，從隧道兩側打設超前注漿小導管，形成交叉棚架，通過注漿，最終形成貫通體上方的保護殼體。

4、貫通體施工采用減振爆破工藝，在掏槽眼內增加減振爆破孔的布設，提高掏槽效果，減少對周邊圍巖的爆破振動擾動，確保施工安全。

三、軟弱圍巖小凈距公路隧道貫通施工技術要點

（一）貫通前的準備

1、貫通前，由測量組嚴格復核掌子面的實際里程，并將里程情況要通報工區負責人及進、出口技術主管根據剩余長度情況及本方案的要求確認每茬炮的進尺，現場值班根據剩余長度情況通知施工作業班組采取應采取的爆破避讓形式進行避讓。

2、在進入離貫通20米時，進出口均要位于隧道中線上大跨以上3.5米處進行鉆孔，每茬炮鉆孔深度不小于5米，以確定掌子面剩余巖柱的實際長度。

（二）超前注漿小導管施工

1、超前小導管施工采用YT28型風動鑿巖機按設計鉆孔，小導管鉆孔前，先進行孔位測量放樣，孔位測量做到位置準確，鉆孔嚴格按放樣進行，避免造成串孔，影響注漿效果。孔位外插角度要符合設計要求為10～30°。

2、超前注漿小導管參數為：直徑Φ42，壁厚3.5mm，長3.5m，外插角10～30°，注C30水泥漿，端部1m以外，打設Φ8注漿孔，間距15cm，梅花型布置。如下圖所示。

圖 超前小導管施工示意圖

3、小導管安設后，用塑膠泥封堵孔口，并噴射砼封閉工作面。采用注漿泵注漿，水泥漿液濃度為1：0.75～1：1單液水泥漿，注漿壓力初始為0.5～1.0 MPa，終壓為1.5～2MPa首先以初壓注漿，然后在終壓下進行注漿并保持1～2min終壓再卸荷，保證注漿量及擴散半徑達到設計要求，達到超前加固的目的。

4、為保證超前導管形成交叉棚架，要求貫通體在3m左右。

（三）貫通段四臺階CD法開挖、支護施工

1、進行單側1部開挖。首先施作1部超前注漿小導管；注漿強度達到設計標準后開挖1部土石方，每個步序的拱腳均為擴大拱腳；及時施作初噴4cm厚砼，支護1部臨時支護；再安裝型鋼拱架，打設鎖腳錨管，并注C30水泥漿；在1部拱部范圍內打眼施作φ25中空注漿錨桿并注C30水泥漿，注漿初始壓力0.5～1MPa，終止壓力為1.5～2MPa；在拱部及臨時中隔壁掛鋼筋網，網格間距20×20cm；復噴C20砼至設計厚度32cm，臨時中壁噴混厚20cm。

2、1部前進3～5m時，進行2、3部開挖、支護，2、3部形成3m的短臺階，能夠保證中臺階接腿高度一次不會過長，而且接腿形成4個工作面，有利于隧道施工安全和施工進度。

3、完成一側的1、2、3部后，進行另一側4、5、6部的施工，現場根據監控量測及偏壓情況，調整左右側臺階距離，一般控制在5～10m。

4、待隧道監測周邊位移及拱頂沉降穩定后，拆除臨時中隔壁，一次拆除長度不應超過8m，施工仰拱拱架，封閉初期支護。

5、貫通段15m內單方向開挖，開挖1部后，增設I20b型鋼臨時橫撐，橫撐加工成弧形，噴C20混凝土硬化，并用渣土掩埋，防止挖掘機碾壓，破壞。

（四）貫通體打設探孔

1、1部開挖至剩余貫通體為3m左右，停止掌子面開挖，并將2、3部削成臺階，以便挖掘機爬行。

2、采用手持式淺孔鉆機打超前探孔，量測貫通體實際厚度，根據貫通段圍巖情況及實際體積進行爆破設計，保證一次爆破能使1部形成貫通孔，之后采用挖掘機排險，并進一步擴孔。及時支護型鋼拱架。

（五）爆破設計

根據爆破經驗和工程類比方法，以炸藥單耗、線裝藥密度、斷面面積、炮孔間距為前提確定掌子面炮孔數目。以該工程隧道為例：取炸藥單耗為0.5～0.6kg/m3、周邊孔眼距為40～50cm、線裝藥密度為0.12～0.15kg/m、采用多炮眼、分散裝藥的原則，掌子面炮眼數目為46個（其中周邊眼15個），斷面面積約為18m2。

（六）施工監控量測

監控量測是在隧道施工過程中，對圍巖和支護系統的穩定狀態進行監測，為噴錨支護和二次襯砌的參數調整提供依據，把量測的數據經整理和分析得到的信息及時反饋到設計和施工中，進一步優化設計和施工方案，達到安全、高效、經濟、快速施工。

首先根據公路隧道施工技術規范及設計圖紙要求，編制隧道監控量測專項方案，明確監控量測必測及選測項目，選定監測儀器，確定布點位置及監測頻率，數據分析及信息反饋流程等。

貫通段施工監測必測項目：地質和初期支護觀察、周邊位移、拱頂下沉、地表下沉（淺埋段）。

現場采用全站儀、反光靶標測點等儀器采集數據。每導洞1個斷面布設3個拱頂沉降點，2組周邊位移收斂點，縱向布點間距3～5m，具體視現場監控量測情況而定。

爆破開挖后2h內布點并采集初值，按照規范要求的頻率進行數據采集。

（七）安全、質量保證措施

1、嚴格執行爆破聯系制度，建立爆破預警機制，堅決杜絕未通知對方而擅自響炮。

2、嚴格控制爆破進尺，在離貫通面不足5米時，每茬炮的進尺不得超過1米，同時要嚴格進行探孔制度，確定前方巖柱的長度后進行鉆孔。同時在最后一茬炮前要使初期支護緊貼掌子面，減小懸挑長度。同時貫通后要立即進行初噴和初期支護的施工，減小圍巖的裸露時間。

3、項目部測量工程師、進出口測量組必須嚴格復核隧道的中線與里程、高程，確保貫通的精度。

4、在離貫通面20米時進行超前探孔時，在掌子面的中部要增設探孔，以確定掌子面的實際里程。

5、封閉掌子面后，要杜絕任何人員進入警戒區，并且在接到對方響炮通知后必須對洞內施工人員進行清除，全部轉移至安全地帶后方可回復對方可以響炮。

6、當離貫通不足15米時，必須實行雙向單工序掘進，需要響炮時必須待另一方掌子面初期支護完成后方可響炮。

7、若雙方技術主管或工區負責人無法聯系時，值班人員可通知項目領導，必須得到對方技術主管或工區負責人明確回復后方可響炮。

8、進出口技術主管全面協調，并及時向工區負責人通報隧道貫通距離。

結語

綜上，在小凈距隧道貫通階段，往往施工時為了求進度，提前貫通，造成了很多質量安全事故，而通過采取以上的安全技術措施，該公路隧道雖在貫通面圍巖破碎，又在工期的要求下，安全順利貫通，取得了良好的貫通效果，積累了一定的施工經驗。

參考文獻：

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