探析隧道工程的洞身開挖及其初期支護(hù)措施運(yùn)用

肖連勇

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 貴州貴陽 550001）

貴州省黔西至大方高速公路東關(guān)至清風(fēng)段是貴州省規(guī)劃高速公路網(wǎng)（“678”網(wǎng)）中“二聯(lián)”黔西至大方高速的延伸段，同時(shí)也是畢節(jié)地區(qū)根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需要，而提出的連接規(guī)劃組團(tuán)間的城市高速繞城線中的北環(huán)。采用科學(xué)可行的方式進(jìn)行本工程洞身開挖和支護(hù)施工，意義深遠(yuǎn)。

1 工程概況

本項(xiàng)目路線大方縣城北東關(guān)，與黔西至大方高速公路順接，并與杭瑞高速遵畢線形成十字交叉，至龍井邊穿隧道至賀家寨，跨兩岔河后沿山溝布線，穿隧道至小壩，經(jīng)小壩、海子街至倒天河，穿隧道回到畢節(jié)老城區(qū)北側(cè)山坡，終于畢節(jié)市城西清豐的新房互通，與畢鎮(zhèn)高速相接。真武山隧道單洞全長(zhǎng)968m，在出口段采用單頭、左右洞同時(shí)掘進(jìn)，預(yù)留核心土施工工藝開挖，開挖過程中做防瓦斯處理。計(jì)劃于2017年1月20日開工，2018年3月30日完工。需開挖臺(tái)車、二襯臺(tái)車各2臺(tái)，潛孔鉆2臺(tái)，挖機(jī)2臺(tái)等關(guān)門山隧道單洞全長(zhǎng)370m，在進(jìn)口端采用單頭、左右洞同時(shí)掘進(jìn)，預(yù)留核心土施工工藝開挖，開挖過程中做防瓦斯處理。此隧道于成貴高鐵隧道交叉需上報(bào)專項(xiàng)施工方案。需開挖臺(tái)車、二襯臺(tái)車各2臺(tái)，潛孔鉆2臺(tái)，挖機(jī)2臺(tái)等。

2 施工任務(wù)

第一工區(qū)為K37+430～K40+900，主要施工任務(wù)有：起點(diǎn)至K40+900。全長(zhǎng)3.47km包含（真武山隧道965m，店子上大橋21-40m，涵洞6座）建設(shè)真武山隧道1#拌合站及1#鋼筋房、店子上大橋2#鋼筋房、店子上大橋21號(hào)橋頭設(shè)2#拌合站及1#預(yù)制場(chǎng)。土石方開挖31萬，填方48.8萬；第二工區(qū)為K40+900～K43+330，主要施工任務(wù)為：K40+900至關(guān)門山隧道終點(diǎn)。全長(zhǎng)2.43km包含（關(guān)門山隧道370m、涵洞8座），建設(shè)本項(xiàng)目3#鋼筋房及料場(chǎng)，土石方開挖30.8萬，填方56.6萬；第三工區(qū)為K43+330～K45+540，主要施工任務(wù)為關(guān)門山隧道終點(diǎn)至全線終點(diǎn)。全長(zhǎng)2.21km，互通區(qū)包含（倒天河互通、倒天河大橋4-30+66+120+66預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼構(gòu)橋、涵洞9座）。建設(shè)本項(xiàng)目3#拌合站、4#鋼筋房及2#預(yù)制場(chǎng)。土石方開挖173.9萬，填方135.4萬。

3 隧道洞身開挖施工技術(shù)

3.1 邊仰坡防護(hù)施工

先對(duì)邊仰坡外截、排水溝，此后使用挖掘機(jī)，按照每2m一層的速度，結(jié)合設(shè)計(jì)的坡度從上向下逐層開挖，同時(shí)對(duì)邊仰坡使用錨、網(wǎng)、噴臨時(shí)防護(hù)的方式，噴10cm厚的C20混凝土，使用φ6mm鋼筋網(wǎng)，選擇φ22mm的注漿錨桿[1]。對(duì)于邊坡開挖到洞門的位置時(shí)，應(yīng)當(dāng)留出3～5m的洞臉，先不進(jìn)行開挖，采用拉槽的方式，逐層對(duì)洞臉的兩側(cè)支護(hù)邊坡進(jìn)行開挖，并且對(duì)隧洞的仰坡堆積層實(shí)施地表注漿加固[2]。

3.2 洞口管棚施工

①對(duì)導(dǎo)向墻進(jìn)行使用，施工需使用鋼筋架和鋼模板，結(jié)合設(shè)計(jì)位置，對(duì)φ127×5.5mm導(dǎo)向管進(jìn)行精確的埋設(shè)，從而確保管棚的頂端方向足夠準(zhǔn)確，所使用的混凝土需要在拌合站進(jìn)行拌和，對(duì)導(dǎo)向墻進(jìn)行整體澆筑。②對(duì)管棚進(jìn)行施工，其中長(zhǎng)管使用的是φ108×6熱軋無縫鋼管，同時(shí)選擇絲扣將其進(jìn)行連接。在隧道的同一個(gè)橫斷面內(nèi)部接頭，需控制在50%以內(nèi)，確保相鄰鋼管之間的接頭位置至少能夠錯(cuò)開1m，其中編號(hào)為第一節(jié)的管，可以使用4m的鋼管，而編號(hào)為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管則可以使用6m的鋼管，此后在每節(jié)使用6m的長(zhǎng)管。

3.3 洞身開挖

對(duì)隧洞洞身進(jìn)行開挖，使用人工鎬，同時(shí)配合挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，對(duì)于局部的一些硬質(zhì)石方而言，可以使用鉆孔臺(tái)階配合YT-28鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆眼，使用線性光面進(jìn)行爆破，然后側(cè)卸式50c裝配機(jī)裝渣[3]。在隧道開挖過程中，采用爆破方式，可能會(huì)導(dǎo)致欠挖，這也是隧道施工過程中的一個(gè)普遍性問題。針對(duì)這種問題，需使用先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備，施工中的技術(shù)人員每開挖循環(huán)，一定要進(jìn)行精確放樣，四周的邊眼主要將開挖線作為司鉆準(zhǔn)線，同時(shí)對(duì)以上一個(gè)循環(huán)超欠情況進(jìn)行詳細(xì)描述，對(duì)其原因進(jìn)行具體分析，方便對(duì)爆破設(shè)計(jì)參數(shù)和鉆眼進(jìn)行及時(shí)修正。

4 支護(hù)技術(shù)運(yùn)用

4.1 超欠小導(dǎo)管施工

在暗挖隧道的拱部150°位置，使用φ42無縫鋼管，為施工提供輔助，對(duì)于小導(dǎo)管進(jìn)行洞外集中施工，軟弱地層可以使用風(fēng)鎬見小導(dǎo)管直接頂入，此后在堅(jiān)硬的地層使用風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔。注漿則使用單液注漿方式，對(duì)注漿壓進(jìn)行控制，使其保持在0.3～0.4MPa之間。對(duì)于超前小導(dǎo)管和注漿而言，其主要是對(duì)隧道四周的圍巖實(shí)施超前支護(hù)，并且對(duì)地層進(jìn)行加固。這種情況下，需在隧道開挖之前進(jìn)行。在每次支護(hù)后，需持續(xù)開挖2～3個(gè)循環(huán)，然后再進(jìn)行第二次超前支護(hù)。對(duì)于小導(dǎo)管而言，可以使用φ42無縫鋼管進(jìn)行加工，然后在鋼管上鉆出相應(yīng)注漿孔，一般情況下，孔徑在8～75mm之間[4]。對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行安裝，如果導(dǎo)管不塌孔，可以使用錘或者風(fēng)鉆的方式，直接對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行撞擊，使其達(dá)到設(shè)計(jì)位置，如果導(dǎo)管鉆孔容易塌孔，則對(duì)導(dǎo)管或者鉆頭進(jìn)行使用，在導(dǎo)管的前端，焊接上合金硬質(zhì)鉆頭。

4.2 鉆桿施工

在暗挖隧道位置，可以使用分地段方式設(shè)置φ22錨桿，其長(zhǎng)度控制在3.0m，而環(huán)縱向間距則控制為1.0～0.5m之間也可以設(shè)置為1.0～0.667m之間，呈菱形布置，主要將錨桿布置在拱墻位置。在具體施工過程中，先按照設(shè)計(jì)需求，對(duì)錨桿進(jìn)行布置，對(duì)于錨桿孔而言，則結(jié)合設(shè)計(jì)需求，實(shí)施相應(yīng)的施工放樣，然后使用風(fēng)鉆成孔，當(dāng)成孔之后，則使用高壓水對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗，先在錨孔的內(nèi)部裝入錨固劑，此后使用風(fēng)鉆對(duì)錨桿進(jìn)行頂進(jìn)和錨固[5]。

4.3 格柵鋼架和鋼筋網(wǎng)施工

格柵鋼架，采用人工的方式在洞外進(jìn)行集中加工，然后洞內(nèi)采用機(jī)械配合的方式，進(jìn)行人工安裝、為了對(duì)格柵拱腳變形情況進(jìn)行科學(xué)控制，從而防止地表沉降，針對(duì)本工程不同斷面的每一個(gè)導(dǎo)坑上斷面開挖支護(hù)均在兩側(cè)拱腳，設(shè)置相應(yīng)的鎖腳錨桿。鎖腳錨桿使用φ22鋼筋，鋼筋長(zhǎng)度為30m，在每榀格柵布設(shè)，每側(cè)拱腳位置設(shè)置2根，向下傾斜大約10°。

5 結(jié)束語

在建設(shè)標(biāo)高、技術(shù)難度較大和地形條件比較復(fù)雜的多變條件下進(jìn)行具體施工，需要施工單位先確保施工質(zhì)量，這就要精確鉆眼，對(duì)縮進(jìn)尺寸進(jìn)行精確設(shè)定，少裝藥，多打眼。初期支護(hù)階段，一定要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)封閉，從而保障其厚度，確保平整度。最重要的是對(duì)施工進(jìn)行精心管理，從而建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程、精品工程。

[1]楊志浩，方勇，楊斌，徐晨.公路隧道下穿傾斜煤層采空區(qū)室內(nèi)開挖模型試驗(yàn)[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2017，13（04）：974～981+1055.

[2]吳建文，張恒，孫建春，林放.不連續(xù)巖體中的隧道施工全過程離散單元法仿真研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2016，13（07）：1379～1385.

[3]方勇，符亞鵬，楊志浩，楊斌.公路隧道下穿煤層采空區(qū)開挖過程相似模型試驗(yàn)[J].土木工程學(xué)報(bào)，2015，48（02）：125～134.