山西大寧縣南關隧道洞身開挖施工技術探討

武 衛 利

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

山西大寧縣南關隧道洞身開挖施工技術探討

武 衛 利

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

以山西省G209線隰縣曹城至大寧前樓底段改建工程大寧縣南關隧道項目為依托，探討了公路隧道開挖工程施工工藝流程及質量控制要點,從而保證公路隧道施工質量，且可以有效控制項目施工質量及項目通車運營后行車安全，為山西地區鐵路、公路等隧道工程施工項目提供經驗和參考。

隧道，洞身開挖，監控量測，圍巖

1 工程概況

1.1 項目位置

山西省臨汾市大寧縣南關隧道，位于山西省呂梁山南端，北與永和縣接壤，南同吉縣毗連，東與蒲縣、隰縣為鄰，西與陜西延長縣隔黃河相望。

1.2 地形地貌

大寧縣地勢南北高，中間低，由東向西逐漸傾斜。南北群山環繞，中部丘陵、垣川交錯，有“三川十塬溝四千，周圍大山包一圈”之說。

大寧縣內山脈均系呂梁支脈，東南隅石頭山、海拔1 710 m，為縣內最高峰；其次是南部二郎山主峰樺木山，海拔1 626 m；北部的石坪山海拔也在1 500 m以上。

1.3 項目氣候

大寧縣氣候屬暖溫帶亞干旱氣候區，氣候溫和，四季分明，年平均日照2 466.7 h，年平均氣溫10.7 ℃，1月-7 ℃左右，7月23 ℃上下。氣溫年較差31.8 ℃，年平均降水量536.9 mm，年平均無霜期212 d。

1.4 項目水文

大寧縣境內有昕水河、義亭河和岔口河三條河流。河流有昕水河，其支流義亭河發源于吉縣金崗梁，自東南向西北，在城關注入昕水河，全長70 km。

1.5 南關隧道概況

G209線隰縣曹城至大寧前樓底段改建工程南關隧道是G209線的控制性工程，設計為單線隧道。進出口位于山西省臨汾市大寧縣南關村，緊臨公路，交通便利。起點K671+280，終點K672+035，全長755 m。隧道最大埋深為122 m，平面組成為：R—475(52)/R—∞(638)，隧道縱坡前170 m為0.3%。后585 m為-2.512%。隧道凈高7.2 m，凈寬10.5 m，建筑限界高度5.0 m。

2 南關隧道開挖施工準備

1)施工人員準備。

管理人員：技術負責人2人，質檢負責人1人，安全負責人1人，試驗檢測人員2人，領工員3人，共計10人。

勞動力：掘進工班35人，爆破工班6人，共計41人。

2)工程機械設備準備。

開挖：電動空壓機3臺、簡易作業臺架2臺、礦用電動變速巖石鉆2臺、YT28風動鑿巖機10臺、裝載機2臺、卡特320挖掘機1臺、自卸汽車5臺。

3)施工通風及電力準備：通風機2臺、400 kVA變壓器1臺。

3 南關隧道開挖施工方案及質量控制要點

3.1 南關隧道開挖施工方案

Ⅳ級圍巖段開挖在做好超前支護的基礎上，采用上下斷面正臺階法開挖，施工質量控制要點如下：

1)施工前采用長4.2 m的超前注漿錨桿作為超前支護，保證了開挖面的穩定。

2)Ⅳ級圍巖段采用上下斷面正臺階法開挖，將開挖面劃分為以下2個部分，其各工作面名稱如下：a.上臺階開挖支護;b.下臺階開挖支護。

3)采用挖掘機輔以人工開挖，挖掘機裝碴，自卸車出碴，開挖后立即初期支護，及時封閉圍巖，濕噴法噴射混凝土。

4)在上臺階開挖前沿隧道縱向開挖輪廓線布φ25的超前注漿錨桿，長度4.2 m，外插角15°，環向間距40 cm。開挖面先噴射混凝土封閉開挖面，再對超前注漿錨桿注漿，然后開始洞身上臺階部分開挖。挖機斗不得有大的震動，以避免對圍巖的擾動過大造成拱部土的坍塌，然后采用人工修邊，以達到設計開挖線，開挖進尺為不大于100 cm。

5)先開挖上半斷面，對挖機開挖不到的位置采用人工修鑿，以達到設計開挖線；下半斷面導坑施工與上半斷面導坑施工方式相同，盡量采用人工修鑿成型，減少對圍巖的擾動。

6)每一臺階開挖完成后，及時噴射6 cm厚的混凝土對圍巖進行封閉，設立鋼拱架，打好錨桿，后鋪設鋼筋網片，再噴射混凝土。各臺階設臨時仰拱加強支護，完成一個開挖循環。

3.2 光面爆破技術質量控制要點

光面爆破技術，就是根據不同圍巖類別以及斷面形狀設計出炮眼位置、間距、個數、裝藥量等。在施工前先測出開挖斷面中線、水平和斷面輪廓線，用紅色噴漆標出炮眼位置，經檢查符合設計要求后方再進行鉆眼施工。

爆破光面的形成，起至關重要的是掏槽眼和周邊眼的設計。

掏槽眼：是為輔助眼提供新的自由面，是后續爆破效果能夠達到良好條件的基礎，直接影響隧道爆破的循環進尺和掘進效果。

周邊眼則直接關系著到隧道開挖邊界的超欠挖大小和對保留圍巖損害的程度。

輔助眼進一步擴大掏槽眼的空間，破碎隧道巖體，為后續爆破提供新的自由面。

1)炮孔布置位置與形式。

掏槽眼一般布置在斷面的中下方，主要有楔形掏槽和桶形掏槽，多用楔形掏槽方式；有水平楔形與垂直楔形之分。周邊眼布置在設計輪廓線上，通常為斜眼，眼底落在設計輪廓線上或外擺10 cm，一般采用楔形掏槽。

2)各類孔孔間距取值原則。

a.掏槽孔的夾制作用大，爆破條件差，炮孔應較密；

b.輔助孔(崩落孔)經過掏槽孔、擴槽孔爆破后，自由面條件較好，孔距應較大；

c.距掏槽空間越近排距越大；

d.周邊孔的作用是控制開挖輪廓，孔間距必須小于排間距；周邊眼要適當加密，才能有效地形成光面裂隙。若孔距過大，孔間導向作用消失，光面裂隙就不能形成；而孔距過小，又會增加鉆孔費用和爆破工作量，還可能使藥量偏大，光面效果不好；

光面爆破設計：當炮孔直徑為40 mm～50 mm時，間距一般可取400 mm～600 mm；但在巖石節理裂隙發育的地區，或者對光面爆破的質量要求高的部位，其中孔距還應該更小一些。本工程就應該取較小值，推薦在400 mm～500 mm。

e.擴槽孔、內圈孔、二臺孔、底板孔的孔距應比掏槽孔和周邊孔大，但是比崩落孔要密，其間距或抵抗線一般為崩落孔的70%左右，因為擴槽孔的作用是進一步擴大槽腔，為后續炮孔的爆破提供良好的臨空面條件，應適當加密炮孔，以保證爆破效果；

f.內圈孔距離開挖面較近，應適當加密，使炸藥能量在內圈孔一帶均勻分布，減少對圍巖的爆破破壞。

4 監控量測方案及質量控制要點

4.1 南關隧道監控量測方案

成立專職監控量測小組和地質預報小組，制訂詳細的工作計劃并嚴格組織實施，及時分析反饋信息，利用反饋的隧道圍巖和支護力學動態信息結果，及時改變施工方法和調整支護參數，以指導施工作業，確保施工安全。

4.2 南關隧道監控量測項目及方法

監控量測項目及方法一覽表見表1。

表1 監控量測項目及方法一覽表

4.3 南關隧道監測數據的分析及預測

取得監測數據后，要及時進行整理，繪制位移隨時間或空間的變化曲線圖。對監測結果進行回歸分析，預測該測點最終位移值及結構的安全性，評價施工方法，確定工程措施。地表下沉量測測點布置示意圖見圖1，監控量測布置示意圖見圖2。

5 結語

本文以山西省G209線隰縣曹城至大寧前樓底段改建工程大寧縣南關隧道項目為依托，淺析公路隧道開挖工程施工工藝流程及質量控制要點,保證公路隧道施工質量，可以有效控制項目施工質量及項目通車運營后行車安全，為山西地區鐵路、公路等隧道工程施工項目提供經驗和參考，與公路工程業界同仁共同探討和學習。

[1] JTG F60—2009,公路隧道施工技術規范[S].

[2] JTG F80/1—2004,公路工程質量檢驗評定標準[S].

[3] JTG F90—2015,公路工程施工安全技術規程[S].

OnconstructiontechniqueforcaveexcavationofNanguanTunnelinDaningCountyofShanxi

WuWeili

(ShanxiNo.1RoadandBridgeEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Taking the Nanguan Tunnel in Daning County for the reconstruction project at Loudi Section from Caocheng to Daning in Xixian County along G209 in Shanxi as the example, the paper explores the construction procedure and quality control for the road tunnel excavation, so as to ensure the construction quality of the road tunnels, have the effective control over the construction quality and the traffic safety after the operation, and provide some reference for the tunnel construction for railways and tunnels in Shanxi Province.

tunnel, cave excavation, monitoring measurement, surrounding rock

1009-6825(2017)23-0177-02

2017-06-07

武衛利(1972- ),男，工程師

U455

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