淺談隧道主洞開挖施工技術實踐

摘要：隧道開挖正確性是確保隧道施工安全的關鍵之一，對于不同隧道采取何種開挖技術是隧道施工關注的問題，本文通過結合某隧道施工實例，提出該隧道主洞開挖技術，為同類工程提供參考。

關鍵詞：隧道施工；主洞開挖；開挖鉆爆；洞身施工

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A

1.工程概況

本隧道洞口地段，地質條件較差，為強風化巖體地質構造完整性差，且地表水匯集，施工難度較大，施工時要全面考慮、妥善安排，為隧道洞身施工創造條件。隧道洞口工程包括邊、仰坡開挖及防護，端墻、翼墻等洞門施工，洞口排水系統，明洞段洞身襯砌。根據本隧道的實際情況，洞門工程施工安排在洞口開挖并進洞后施做，但應事先做好邊、仰坡防護，以減少洞門施工對洞身施工的干擾。現將淺談本隧道主洞開挖的實施。

2.開挖方案分析

開挖順序采取先開挖上半斷面，采用弧形開挖法，然后開挖核心土（包括仰拱部分，因側墻已經完成），但必須是在相應地段側導洞邊墻二次襯砌強度達到設計強度以及中隔墻回填（平衡初期支護右側拱圈的水平推力，采用漿砌片石）完成后才能進行，而且有超前支護的地段應先期施作。在弧形斷面開挖初期支護完成后，方可進行核心土的開挖，但應合理安排，不能影響上拱部開挖、出渣和初期支護的作業。其開挖方法因有二個臨空面，主要是以松動爆破為主，但也應嚴格控制裝藥量，避免對上拱部和中隔墻已完工程造成大的損傷。松動后，可以采用大型挖掘機、自卸運輸車出渣。

主洞先拱后墻法側墻位置的開挖是一個重要環節，該方法能否成功的關鍵是在于看側墻開挖過程中上拱是否會產生大的沉降，導致上拱部開裂坍塌等情況的發生。為此，擬采用馬口跳槽法開挖側墻位置，每一循環進尺控制在2m以內。另應注意不能使側墻開挖工作縫與上拱部開挖初期支護的工作縫在同一斷面上，這樣容易造成上拱開裂，應錯開1/2距離。且應嚴格控制側墻開挖的炮眼深度、眼數和裝藥量，以免造成大的超挖使上拱拱腳懸空太大而下沉。結合實踐，值得注意的是主洞先拱后墻法仰拱的開挖，必須在核心土、側墻開挖及初期支護完成后、適時進行并回填。開挖時應嚴格控制其標高，對于側墻趾部更應小心，開挖時應留適當距離，然后用風鎬松動，人工清理干凈后及時施工鋼筋并澆筑砼，以免側壓力的推動而使側墻開裂等情況發生。

但通過實踐表明無論采用何種方法，主洞上拱部開挖都是整個洞身開挖的關鍵工序。因其跨度大，危險性也就大，故要特別慎重施工。應一次性光面爆破開挖成型，進、出口段進尺應嚴格控制在100cm以內。開挖后及時進行排險清渣，然后用簡易工作平臺進行初期支護施工。同一端洞口左右主洞的施工工作面應相距20米以上，時間應錯開20天以上。

另外，考慮到隧道較短，故不采用固定式機械通風。施工中應堅持濕式鑿巖，在開挖面設置壓氣水幕降塵器，噴霧灑水，沖洗巖面和碴堆，干式除塵機吸收空氣中的殘余粉塵，并配空氣引射器等進行綜合防治，降低洞內粉塵濃度，使洞內有害氣體、粉塵和溫度達到隧道施工規定的衛生標準。同時隧道施工臨時排水采用在開挖時將兩側水溝電纜槽的位置一并挖出溝形，因為是逆坡開挖，應分段開挖集水坑，用水泵和排水管，把洞內積水抽排出洞。本隧道開挖出碴采用無軌式出渣方式，用ZLC-50側卸式裝載機裝碴，8噸東風自卸車運輸（導洞出碴采用小型1M3裝載機進行）。

3.主洞開挖鉆爆

因核心土、側墻、仰拱開挖爆破較為簡單，僅作出上拱部弧形斷面開挖的鉆爆設計。上部弧形斷面開挖的鉆爆設計采用軟巖隧道減輕地震波控制爆破技術。鑿巖機采用國產7655型鉆機，鉆頭直徑38cm，鉆眼在臨時作業平臺上進行。炸藥全部為二號巖石硝銨炸藥，規格直徑×長度為φ32×200mm。另外在施工現場可以改制和加工一些直徑為20mm的小藥卷，供周邊眼裝藥用。考慮到小藥卷爆破性能不穩定，附加導爆索與小藥卷配合使用。雷管采用3～8段塑料導爆管非電毫秒雷管，火雷管側向引爆。循環進尺100cm以內。開挖斷面積21.57m2，采用光面爆破。計算同前面導洞爆破設計一樣。

開挖成型地段應及時施作該段的初期支護及臨時支護，中隔墻、邊墻、拱部襯砌跟進。II、III類圍巖地段中邊墻襯砌距開挖面20米左右。鉆眼時做到：事前繪出開挖斷面的中線、水平線和斷面輪廓，并根據爆破設計標出炮眼位置，經檢查符合設計要求后，方可鉆眼；炮眼深度、角度、間距按設計施工，并符合相應要求，如掏槽眼眼口間距誤差和眼底間距誤差不大于5cm；輔助眼眼口排距、行距誤差不大于5cm。周邊眼沿隧道設計斷面輪廓線的炮眼距誤差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，周邊眼與內圈眼距離誤差不大于5cm。當開挖面凹凸不平時，應按實際情況調整炮眼深度（相應調整裝藥量），力求除掏槽眼外的所有炮眼眼底在同一垂直面上。鉆眼完畢，按炮眼布置圖進行檢查，并做好記錄，有不符合要求的炮眼，應予重鉆：檢查完畢后，方可裝藥爆破。裝藥前應將炮眼內泥漿、存水及石粉吹凈，所有裝藥的炮眼均應堵塞炮泥，周邊眼的堵塞長度不小于20cm。光面爆破網絡連接時，為保證起爆的可靠性和準確性，連接時導爆管不能打結或拉細。

4.洞口段施工

明洞、仰坡施工前先施做截水溝等防水設施，明洞及仰坡開挖按設計坡度從上向下分層開挖、分層依設計施做防護。開挖時土方用挖掘機開挖，軟石用風鉆打眼，小藥量松動爆破及預裂爆破開挖，每層開挖高度控制在2.0m以內。然后及時施做砂漿錨桿、掛網、噴砼盡快封閉開挖面，最后植草皮綠化。

洞口開挖成型后，進行隧道洞身開挖施工。施工前先實施暗洞口巖體加固，在暗洞口先架立三榀鋼支撐。然后在鋼支撐外輪廓立模板噴射砼形成臨時明洞，沿臨時明洞拱圈的外輪廓，施作Φ108大管棚進行超前支護，并與架立的三榀鋼支撐連成一體，形成整體支護。采取掛網錨噴支護的方法加固仰坡，并用噴砼填充臨時明洞拱背，使臨時明洞與仰坡聯成整體。洞口采用上半斷面先進洞的方法施工，預留核心土環形開挖。臨時明洞襯砌應由伸入暗洞3～5m向洞門方向依次進行襯砌，襯砌完成并達到設計強度后，在臨時明洞的掩護下，進行暗洞施工。

本隧道的明洞采用明挖法施工，當暗洞開挖及初期支護進洞80～100m時，集中進行明洞拱墻砼灌注。采用模板臺車拱墻整體澆注施工。施工順序由暗洞口向洞外方向進行；拱墻砼灌注完成，在外模拆除后立即做好防水層，并及時進行拱背填筑，明洞回填拱腳采用M7.5漿砌片石，拱腳上部用土回填，洞頂回填高度為2～5m，橫坡小于1：3，洞頂回填土須人工對稱分層夯實。

結論

文章結合某隧道開挖施工實踐，提出該隧道開挖順序采取先開挖上半斷面，采用弧形開挖法，然后開挖核心土；其中結合實踐表明主洞先拱后墻法側墻位置的開挖是一個重要環節，該方法實施關鍵在于看側墻開挖過程中上拱是否會產生大的沉降而導致上拱部開裂坍塌等情況的發生。

參考文獻

[1]丁葆琛.復雜地質條件下超特長隧道施工技術研究[J].山西建筑，2002，28（04）：118~119．

[2]孫懿，阮有力，吳治明，等.淺談雪峰山隧道主洞施工透水的治理問題[J].中南公路工程，2007，27（09）：31~33．

[3]李永利，李濤，王立達，等.非對稱的小間距隧道開挖施工方法[J].中國工程科學，2011，31（04）：57~58．