固結開挖技術在富水破碎巖層隧道中的運用分析

摘要 富水軟弱破碎巖層隧道地質條件與普通隧道有所差異，項目施工中需對工藝參數精準控制以提高施工質量。文章基于富水破碎巖層隧道特點，對富水破碎巖層隧道施工要點加以分析，指出項目施工環節存在的安全風險點，通過固結開挖技術的應用為隧道施工提供了安全保障。期望相關研究能為富水軟弱破碎巖層隧道固結開挖技術的合理應用提供參考。

關鍵詞 隧道工程項目；破碎巖層；富水隧道施工；固結開挖

中圖分類號 U455 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0138-03

0 引言

富水軟弱破碎巖層隧道與普通隧道項目相比，地質環境更復雜，項目施工中面臨的安全隱患更多?；诖?，富水軟弱破碎巖層隧道項目施工中，需對其工況認真查看，結合富水軟弱破碎巖層隧道特點和工藝要求，嚴格把控風險來源的基礎上，通過固結開挖施工方案的應用，為提高隧道開挖水平而提供技術保障，并為同類型項目施工奠定基礎。

1 工程概況

某隧道項目位于亞熱帶季風氣候區，進出口端均應用墻式洞門，項目所在地最高溫度40 ℃，最低溫度?3 ℃，5—6月為雨季，年降水量2 000 mm左右。對地質條件分析可知，項目所在區域地表水處于不發育狀態，故地表水對隧道施工的影響可忽略不計。隧道地下水由基巖裂隙水構成，來源于大氣降水和上層孔隙水滲透，雨季較為充沛，干旱季節地下水存量幾乎為零。結合區域地質資料分析地質結構，目標施工區域無斷裂構造，地質較為穩定。結合地質測繪結果，區域節理和間隙無明顯變化，基巖以白云巖為主，構造物層厚適中。

2 富水軟弱破碎巖層隧道固結開挖施工技術

富水軟弱破碎巖層隧洞圍巖為小凈距隧道，可將其分為三個不同階段，且針對不同階段實施差異化的施工技術，通過施工技術的調整和合理應用，確保工程質量，提高施工技術的針對性。詳情如下。

（1）Ⅲ級圍巖應用全斷面法或上下臺階法開挖。

（2）Ⅳ級圍巖硬質巖淺埋段，選用先開洞后應用上下臺階法的方案開挖，一般需將開挖進尺控制在1 m左右，臺階長度控制在10～15 m。

（3）Ⅴ級圍巖淺埋硬質巖段，先開洞后采用CD法的方案施工。淺埋襯砌段開挖進尺控制在0.8 m，臺階長度控制在8～10 m[1]。

2.1 CD法施工技術

Ⅴ級圍巖淺埋硬質巖段，以先開洞后CD法的方案施工。淺埋襯砌段開挖進尺控制在0.8 m，臺階長度控制在8～10 m。詳見圖1。

CD法的施工流程如下：

（1）隧道拱部應用鋼架進行超前注漿支護，于圖中①進行臨時支護并噴4 cm厚混凝土，協同鋼筋網構建臨時支護鋼架系統。

（2）開挖圖中②部位并修正表面，同樣噴灑混凝土4 cm，安裝鋼筋網形成臨時鋼架，并安裝長期支護鋼架。

（3）開挖③位置，施工順序與①一致，搭建臨時支護鋼架系統后施工，開挖④位置，施工順序與②一致，形成臨時鋼架并安裝長期支護鋼架后施工。上述施工完畢后，嚴格監測施工進度與質量狀況，按順序將臨時支架體系拆除，狀態穩定后于隧道拱底部敷設防水層，并根據施工要求進行灌注[2]。

2.2 上下臺階施工技術

Ⅳ級圍巖硬質巖淺埋段，選用先開洞后應用上下臺階法的方案開挖，一般需將開挖進尺控制在1 m左右，臺階長度控制在10～15 m，詳見圖2～圖3所示。基于上下臺階施工技術可以分為以下幾個部分：

（1）上臺階開挖。對施工現場進行測量放線，獲取詳細的地質資料后，采用鉆爆法對下臺階進行開挖。隧道開挖工作完成后進行支護，應用Φ22中空錨桿和Φ8@25 cm×25 cm鋼筋網搭設臨時支護體系，噴射混凝土使其厚度達到設計規范[3]。

（2）下臺階開挖。確定測量方向和地質勘測后，借助鉆爆法開挖下臺階，開挖施工完畢后測量放線，采用人工鉆孔方案進行初期支護，混凝土初期噴射厚度約4 cm，使用鋼筋網搭設支護體系，并重復噴射混凝土使其達到項目方案設計要求的標準厚度[4]。

（3）底部開挖。上下臺階開挖完畢和支護系統搭設成功后，混凝土初噴階段確保其厚度達標，為后續封閉成環奠定基礎。上臺階施工中，架設鋼梁時采用鎖腳錨加固圍巖支護體系，提高其結構穩定性。若施工中發現巖體結構不穩定，可采用縮短進尺的方案加以控制，或分為左右兩部分完成上下臺階開挖施工[5]。

2.3 全斷面法施工技術

Ⅲ級圍巖施工應用全斷面法或上下臺階法開挖，詳見圖4。上下臺階法施工工序如上文所述，全斷面開挖施工是以設計斷面為基礎進行一次開挖成型的施工方案，并輔以支護和襯砌工藝。全斷面法施工技術在隧道施工中應用廣泛，實際施工過程中需結合隧道斷面實際情況、機械設備條件、地質狀況等合理調整工藝參數與施工流程[6]。在項目施工初期支護階段，需嚴格執行圖紙設計標準，精準控制工藝參數與施工順序，確保施工質量。全斷面法施工環節的要點如下：

（1）施工技術人員初步標記鉆孔位置，采用人工配合方案結合工作面開挖狀況將臺架固定，使其位于操作便捷的區域為鉆爆施工人員的后續操作提供便利。

（2）鉆爆設計。隧道開挖正式實施前，結合前期地質勘測結果、開挖器具、開挖方案等情況進行鉆爆技術方案的設計和調整，根據施工現場條件確定鉆孔布設位置、數量、角度、深度、起爆方法、鉆爆順序等參數，并于施工中對上述參數指標嚴格執行[7]。

（3）隧道爆破應用光面爆破方案，操作前需確定爆破參數，通過試驗的方式加以確定，如現場條件受限無法進行試驗爆破精準控制參數，可參考表1光面爆破參數數據進行爆破。

（4）結合項目特點對爆破設計進行優化調整，確定鉆孔位置后，施工操作人員應用YT-28氣腿式鑿巖機進行鉆孔，根據施工現場供風量、供水量、圍巖軟弱性、鉆進速度等指標進行操作參數的精準控制，確保鉆孔位置準確。間隔裝藥階段需對裝藥量嚴格控制，提高裝藥精準量的同時確保裝藥均勻，以炮泥將眼口封閉[8]。

（5）通風施工。隧道項目通風方式需結合掌子面掘進的深度合理選擇。常見通風方式包括壓出式、壓入式和混合式三種。壓入式是隧道施工中最常用的通風類型，該方案具備射程大的特點，操作便利且難度小，可迅速沖淡炮煙，簡單地延長通風管即可滿足施工要求。長隧道通風需采用串聯式流風機，該類型流風機的風壓水平較高，詳見圖5所示。通風機口300 m內應用負壓風管，其余部位可選用內摩擦力小的高強軟風管。實際操作過程中需對隧道系統最低允許風速進行測定，同時確定工作人員最大數量及炮煙排除角度等[9]。

（6）監控測量。隧道施工過程中，需安排專業技術人員完成監控測量，構建相對完善的施工質量管理體系和操作流程，嚴格執行方案規定，加強系統測量。初期支護階段，結合測量方案嚴密檢測測量點和斷面情況，初期支護完畢后精準獲取初始數據，為后續工作的順利開展奠定基礎。通過對測量數據的整理和分析，為現場施工指導提供技術參考[10]。通過強化現場監控測量的方式，直觀地掌握施工進度和工藝狀況，對圍巖施工過程中的具體變化嚴密檢測，為良好施工的開展創造條件。

3 結語

綜上所述，基于富水軟弱破碎巖層隧道特點和施工工藝要求，通過固結開挖施工工藝的應用，而確保隧道施工質量，在方案執行的過程中需嚴格控制施工技術參數，保障富水軟弱破碎巖層隧道施工中相關技術得到有效落實。影響富水軟弱破碎巖層隧道施工質量的因素眾多，固結開挖技術實際應用過程中涉及內容眾多，需加強施工工藝要點、技術條件、施工安全風險防范等的控制，從而降低事故概率，為同類型富水軟弱破碎巖層隧道項目施工，提供良好的技術指導。

參考文獻

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