淺談隧道微臺(tái)階開挖施工工法

譚青云

（中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

0 前言

為了預(yù)防和控制隧道施工安全事故的發(fā)生，國家對掌子面與仰拱之間的距離要求的越來越嚴(yán)格，目前采用的長臺(tái)階法施工，已經(jīng)難以滿足安全步距的強(qiáng)制性規(guī)定。而采用長度大于10m的短臺(tái)階法施工容易受到變更臺(tái)階處道路和仰拱施工作業(yè)空間的限制；如果采用長度小于10m的短臺(tái)階法施工時(shí)，雖然滿足安全步距的要求，但上臺(tái)階的施工作業(yè)空間小，各工序之間相互干擾，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率會(huì)極大地降低，導(dǎo)致工程施工進(jìn)度非常緩慢。針對以上情況，對臺(tái)階法施工工法進(jìn)行了改進(jìn)，改成微臺(tái)階開挖施工工法，既能保證了隧道的施工安全，又能極大地提高了隧道的施工進(jìn)度。

1 工程概況

崤山隧道位于河南省三門峽盧氏縣官道口鎮(zhèn)境內(nèi)，進(jìn)口位于靈寶市寺河鄉(xiāng)，右邊靠近G209國道；出口位于官道口鎮(zhèn)車家?guī)X附近，位于S323省道上游。崤山隧道起止里程為：左線DK694+053～DK716+804，全長22751m，右線YDK694+045～YDK716+816，全長22771m為兩條單線隧道，隧道最大埋深約為510m，一般斜井進(jìn)正洞后，圍巖主要以IV、V圍巖為主，圍巖破碎，崤山隧道內(nèi)水文地質(zhì)條件及地質(zhì)構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜，屬于蒙華鐵路線路控制性重點(diǎn)隧道工程。

2 工法特點(diǎn)

采用該臺(tái)架施作的微臺(tái)階工藝，可實(shí)現(xiàn)上、下臺(tái)階同時(shí)施作，滿足鉆爆及支護(hù)的使用和空間要求；鉆爆過程中，上臺(tái)階常規(guī)施作，下臺(tái)階可連同仰拱部分同時(shí)開挖，實(shí)現(xiàn)仰拱初支拱架及時(shí)封閉成環(huán)，保證隧道施工安全質(zhì)量；施工臺(tái)架用于上臺(tái)階施工的“凸出部分”便于拆裝，拆除后臺(tái)架便可用于全斷面施工，實(shí)現(xiàn)了全斷面和兩臺(tái)階法所使用工裝之間的快速轉(zhuǎn)換；采用該臺(tái)架施作的微臺(tái)階工藝，減少了使用小臺(tái)架施工需要反復(fù)拼裝或吊裝的所需時(shí)間及風(fēng)險(xiǎn)，縮短了工序時(shí)間，保障了施工進(jìn)度。

3 工藝原理

隧道微臺(tái)階開挖工法是利用開挖臺(tái)架經(jīng)過上下臺(tái)階鉆眼、裝藥、起爆、出碴的施工流程，縮短各工序之間的銜接時(shí)間，為后續(xù)的仰拱施工提供了較大的空間，從而縮小了仰拱與掌子面之間的距離，保證隧道安全步距滿足規(guī)定要求，同時(shí)提高隧道施工的進(jìn)度和安全。

4 微臺(tái)階法工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工開挖及支護(hù)作業(yè)工藝流程

圖1 施工開挖及支護(hù)作業(yè)工藝流程

4.2 操作要點(diǎn)

為實(shí)現(xiàn)隧道施工初期支護(hù)仰拱設(shè)置鋼架地段及時(shí)封閉成環(huán)，仰拱緊跟下臺(tái)階施工，以滿足“兩緊跟”要求，根據(jù)現(xiàn)場圍巖地質(zhì)、施工機(jī)械配套等實(shí)際情況，對微臺(tái)階法施工工裝進(jìn)行了改造，將全斷面臺(tái)架上半斷面通過鋼筋網(wǎng)片加長，使其向前凸出3m左右，即將上臺(tái)階控至在3m（不大于1倍洞徑，約7m），施工臺(tái)架放在下臺(tái)階處，便可形成上下斷面同時(shí)施工，又能滿足濕噴機(jī)械手的作業(yè)要求（機(jī)械大臂操作空間約4m）。

5 材料與設(shè)備

機(jī)械設(shè)備：220型號挖掘機(jī)1臺(tái)；380型號裝載機(jī)1臺(tái)；砼罐車（12m3）2輛；HPS3016砼濕噴機(jī)1臺(tái)；北奔2534出碴運(yùn)輸車（25T以上）4輛；YT28風(fēng)鉆20個(gè)；開山空壓機(jī)（22m3）5臺(tái)。

主要材料：圍巖類別掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片、格柵鋼架等材料，根據(jù)施工圖紙要求提前準(zhǔn)備到位。

6 安全質(zhì)量控制要點(diǎn)

6.1 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）鉆孔：爆破鉆眼時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求布孔，防止超挖或欠挖現(xiàn)象的發(fā)生，周邊眼應(yīng)加密布置，密度控制在25～40cm之間；

（2）裝藥：嚴(yán)格按照光面爆破控制鉆眼裝藥量；

（3）起爆順序：先起爆掏槽眼，再輔助眼，然后周邊眼，最后起爆底板眼；

（4）立架：臺(tái)階接茬處要加墊隔板，防止接茬處出現(xiàn)鼓包、不密實(shí)現(xiàn)象。隔板材料采用厚度為 10mm以上鋼板，確保鋼板剛度滿足重復(fù)使用要求。隔板長為格柵鋼架設(shè)計(jì)間距，寬為噴錨厚度加 50mm（保證抽取時(shí)利于敲擊抽取）。另外，在隔板背側(cè)加焊可以轉(zhuǎn)動(dòng)的拉手，便于方便安裝、拆除隔板用。

6.2 安全控制要點(diǎn)

采用微臺(tái)階法施工時(shí)，上下臺(tái)階應(yīng)同時(shí)推進(jìn)；上臺(tái)階要確證至少有一榀鋼架在下臺(tái)階開挖完成后不形成懸空，施工過程中要嚴(yán)格控制下臺(tái)階的進(jìn)尺；臺(tái)架使用前需確保臺(tái)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并設(shè)置安全標(biāo)識(shí)及防護(hù)設(shè)施，防止人、物掉落；風(fēng)水電等設(shè)施須按規(guī)定安裝，防止漏電或高壓風(fēng)接頭破損或斷裂傷人；嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，IV級圍巖上臺(tái)階一次進(jìn)尺為2榀拱架間距、下臺(tái)階為2榀拱架間距，V級圍巖上臺(tái)階一次進(jìn)尺為1榀拱架間距、下臺(tái)階為2榀拱架間距；開挖完成后初期支護(hù)必須及時(shí)封閉，仰拱初支施作前需仰拱基底承載力不得低于 250kPa，低于250kPa時(shí)需加固處理；嚴(yán)禁仰拱及邊墻腳處積水浸泡。

7 環(huán)保措施

施工過程中引起的“廢煙、廢氣、廢水”的排放必須達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；隧道內(nèi)施工用水及地下水采取設(shè)置集水坑、集水井采用多級泵站排出洞外，經(jīng)過十級沉淀達(dá)標(biāo)后方能排出。

8 結(jié)束語

綜上所述，采用微臺(tái)階開挖施工工法進(jìn)行開挖隧道，不僅可以縮短了各道工序之間的銜接時(shí)間，加快了隧道施工進(jìn)度，還給后道工序提供了更多的作業(yè)空間，使仰拱距離掌子面的安全步距可控，極大的提高了隧道內(nèi)的施工安全與質(zhì)量，同時(shí)也達(dá)到了成本管控的目的，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙重收益。