技术研发 Ｖｏ１．２０Ｎｏ．１．２０１３ 不同围岩级别下的隧道开挖技术探讨 王 伟 （中铁三局集团第二工程有限公司，河北石家庄摘０５００３１） 要ｉ结合某隧道工程施工实例，针对隧道的洞口及其洞身开挖施工中，对不同围岩级别下隧道的开挖方法进行探 讨，以供同类工程参考 关键词－围岩级别；隧道开挖；开挖技术；隧道洞口 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１３．０１．０２８ １项目概况 某合同段隧道不控制Ｊ二期，单头掘进最长１ ５７０ ｎｌ，采片Ｊ新 奥法施工，隧道弃渣场位于隧道口，部分弃渣用于加二［ 碎石。 根据本标段隧道的特点，隧道进出口明洞均采用分层小切口 明挖，开挖时注意洞口处边、仰坡稳定性，并根据设计进行锚 喷混凝土的加固；当开挖到明暗交接进洞时，必须先施做Ｃ２５ 混凝士套拱及火管棚。明洞采用就地模筑全断面整体式钢筋 混凝十衬砌，明洞回填时，拱脚下采用Ｍ７．５浆砌片石回填，其 上对称回填ｔ石并分层夯实，明洞回填至原地面进行绿化 隧道洞口段施上前应对侧壁边坡适度刷坡、由上自下边 开挖边防护，然后施作基础。待基础稳固后，修筑钢筋混凝土 耳墙和半护拱，耳墙和半护拱必须整体浇筑，随后进行架设长 管棚，半护拱上反压回填片石混凝土，最后半明半暗进洞。隧 道进洞施作应在明洞施作后进行。隧道暗洞加强段及Ｖ级围 岩段利用超前小导管进行超前支护，洞口段、Ｖ级及Ｖ级加强 段采用ＣＤ法施工，Ⅵ级段采用台阶法施工，Ⅱ、Ⅲ级段采用全 断面法施工；最终全断面模筑二次混凝土衬砌。主洞爆破采 刚风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差爆破，周边进行光面爆 破，导爆索起爆，临时支护及时跟进施工。 ２洞口开挖技术 ２．１洞口大管棚施工 大管棚施工采用土星系列液压双动力头多功能钻机。大 管棚施工的准备Ｔ作，主要包括钻机保养和试运转、测量放样 布孔位和孔位插钎标记，以及铺设钻机行走轨等。施作大管 棚注浆增加顶拱土体稳定性，大管棚采用 １【】８热轧无缝钢管 制成，花管部分间隔１５ ｃｍ钻（６６～８ ｍｉｌｌ的孔眼，交叉布置，外插 角１。～３。 ２．２注浆材料 管棚注浆材料采用单液浆，注浆材料使用Ｐ．Ｏ ４２．５的普 通硅酸盐水泥浆液，水厥比１：１。先将所需的水倒入搅拌桶， ｆ＝｛｝将水泥按照配比倒入搅拌桶，进行机械搅拌，搅拌均匀后， 备用，水泥浆液随拌随用。 ２．３注浆参数 采取管棚注浆时，要注浆终压控制在０．５～０．８ ＭＰａ；浆注 扩散半径（Ｒ）为０．５ ｍ；注浆速度定为每分钟不大于１００ Ｌ。经 过对往浆量进行估算，每个管棚注浆量为６０～３００ Ｌ；如顶拱遇 粉砂层注浆量为３００～６００ Ｌ。注浆结束标准采取注浆量与注 浆压力双控注浆，每根管棚注入规定浆液，压力达到０．８ ＭＰａ， 即叮结束注浆。如压力长时间不上升，流量不减少，可能为跑 浆现象，采用间歇注浆。 ２．４注浆 对本Ｊ二程的管棚注浆采用由下向上隔孑Ｌ注浆液，采用 ＦＢＹ一５０／７０注浆机进行注浆，试运行机器正常后即开始注浆。 当注浆量达到设计要求时停止注浆。 ２．５注浆技术要求 管棚下管结束后，用吹管吹出，以免堵塞。配制好的浆 液，经过过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体。注 浆结束后，对注浆泵管路进行清洗，以保证下次注浆的顺利进行。 ２．６注浆施工安全注意事项 注浆过程中，如发现注浆压力持续上升，超过０．８ ＭＰａ时， 应停机检查原因。严禁压力未下降至０时拆卸空气室、压力 表、输浆管道、卸浆阀等。闲杂人员不得进入作业面，以免高 浆喷出或小导管冲出伤人。注浆过程中，不得无故停电，如 需停电，必须事先通知注浆班。 ３洞身开挖技术 洞口加强段和浅埋偏压Ｖ级围岩采用ＣＤ法开挖；ＩＶ级 围岩段采用上下台阶法施工，Ｉ１、ＩＩＩ级围岩段采用全断面法施 工，开挖施工过程中按要求设置救生管，以备发生塌方事故时 救生之用。 ３．１ Ｖ级围岩偏压段的开挖 隧道Ｖ级围岩洞身岩体风化、破碎，设计采用中壁法开 挖。具体施工步骤见图１所示。 为了减少施工对围岩的扰动，１、５部开挖根据围岩情况采 用人工风镐，３、７部采用小型单臂挖掘机开挖，周边人工风镐 配合，个别地段或部位岩质较硬部分采用微振光面爆破。上 部碴土翻至下部，再用小型挖机装碴１５ ｔ自卸汽车运输至洞口 外弃碴场。每循环进尺控制在０．５ ｍ左右。开挖时，沿一侧自 上而下分为两部进行，每开挖一步均及时施作锚喷支护、安设 钢架、施作中隔壁，底部设临时仰拱，中隔壁依次分步联结而 成，之后再开挖中隔壁的另一侧，其分步次数及支护形式与先 开挖的一侧相同；各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减少应力 集中；中隔壁在灌注二次衬砌时，逐段拆除。 技术与市场 技术研发 第２０卷第１期：３０１３年 ４ ８ 图１ ＣＤ法施工顺序示意图 注：ｌ、开挖侧壁导坑左上半断面。２、初期支护；３、开挖侧壁导坑左下半部分。４、左侧壁导坑下半断面初期支 护。５、开挖右侧导洞上半断面。６、右侧导洞上半断面初期支护。７、开挖剩余部分。８、剩余部分初期支护。 ９、拆除侧壁临时支护。１０、灌注仰拱混凝土。１１、铺设环向盲管及防水板，整体灌注二衬砼。 ３．２ １Ｖ级围岩开挖 少爆破对围岩的扰动。 Ⅳ级围岩半断面正台阶法开挖，台阶长度控制在５ ｍ。对 ４隧道开挖关键技术 该围岩级别的开挖施工顺序如下：①上半台阶毛洞开挖；②上 在本隧道工程开挖施工过程中严格遵循“管超前、严注 半台阶初期支护；③下半台阶毛洞开挖；④下半台阶初期支 浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”ｌ８字方针，分层分步开 护；⑤整体灌注二衬砼。 挖，各层台阶长度３—５ ｍ。预支护、预加固一段，开挖一段；开 ３．３施工关键控制点 挖一段，支护一段；支护一段，封闭成环一段，严格控制各工序 合理组织上、下台阶和边墙及仰拱（部分）二次衬砌在时 循环时间。 间、空问上的关系，快速封闭成环；开挖前施作超前支护和临 开挖严格控制超挖、减少超挖，保持土体的原状结构，减 时支护措施；下台阶开挖后，及时进行仰拱封闭。 少对周边土体的扰动。开挖过程中，加强观察附近已有建筑 ３．４Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖方法 或构筑物、道路、管线，及监控量测工作，注意观察有无下沉和 本标段Ⅱ、Ⅲ级围岩段采用全断面法开挖，爆破设计按 变形，以便发现施工安全隐患，并通过监测反馈及时调整开挖 “直眼掏槽”设计，周边按“光面爆破”设计，爆破后不得有欠 程序，及时采取防护措施。施工中经常检查初支情况，如发现 挖，平均线性超挖小于１５ ｃｍ。 初支有松动、开裂等情况，应及时加固。测量组应定期对平面 ３．５光面爆破设计及说明 控制桩、水准点、隧道中线、水平标高等复测检查。在洞身开 全断面法爆破掘进时，采用凿岩台车配ＶＴ２８型风钻进行 挖过程中，为保证洞内工作人员施工安全，承包人应按图纸要 全断面钻眼；炸药选用二号岩石硝铵炸药或乳化油炸药，非电 求或工程师的指示设置逃生管，逃生管管壁厚不小于１０ ｍｍ， 导爆管微差引爆网络。 管径大于６ＯＯ ｒｆｌｌｎ，管长１５０ ２００ ｍ。 钻眼前，用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出 ５结语 炮眼位置。定位开眼：周边眼钻眼按２％一５％或２～５ ｅｍ／ｍ的 我国是一个多山的国家，在山区修建高速公路必然产生 斜率外插。严格按画出的炮孔位置施钻，周边孑Ｌ让老施钻工 大量的隧道工程。目前，仍然没有十分完善的地下结构理论 操作。清孔处理：装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮 来指导隧道工程的设计和施工，有时候仍然避免不了工程事 眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。装 故的发生。因此，应该根据不同的地质条件，采用相应的施工 药：装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进 技术，确保隧道的施工安全和使用安全。 行，雷管要“对号入座”。所有装药的炮眼均堵塞炮泥，周边眼 参考文献： 的堵塞长度不小于２０（３１１１，确保连线无漏连现象。光面爆破孔 ［１］ 陈亮．隧道洞身开挖施工方法比选［Ｊ］．商品与质量，２ＯＯ９ 采用 的药卷连续装药，或用 ２的药卷间隔装药，力争达 （Ｓ１）：３１—３３． 到周边眼炮痕保留率达到９０％以上。联结起爆网路及方式： ［２］孙生波．浅谈隧道软弱围岩施工［Ｊ］．科技情报开发与经 起爆网路为复式网路。全断面周边眼采用光面爆破，以控制 济，２０１１（２０）：１１—１５． 超欠挖；对于软弱围岩则周边炮眼采用预裂爆破的方式，以减 ４７