公路隧道五級圍巖礦山法施工技術要點

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摘要：隨著科學技術的不斷進步，社會經濟的飛速發展，我國人口急劇膨脹，人類的活動由地上逐漸擴展到了地下，特別是近幾年地下工程蓬勃的發展，促進了地下工程施工技術的蓬勃發展。本文根據工程實際，對大斷面連拱隧道五級圍巖礦山法施工在具體工程中存在的優缺點，以及施工的具體步驟和施工技術進行了研究。

關鍵詞：隧道；五級圍巖；礦山法

引言

根據國內目前的施工技術現狀，大斷面連拱隧道施工方法歸納起來大致可分為以下三種：①三導洞分步施工法；②中導洞施工法；③左右分修復合式中墻施工法。本文根據某高速公路工程項目隧道工程的施工，通過對大斷面連拱隧道V級圍巖礦山法分步施工方法進行了施工方案研究，總結了一套關于大斷面連拱隧道V級圍巖中礦山法施工方法的具體步驟，指導實際工程施工。

1、礦山法施工簡介

礦山法是一種暗挖方法，主要應用于圍巖段的開挖。礦山法在使用時具有一下幾個優點：①掘進速度快；②造價低；③安全性高；④適應性強。因此廣泛應用于隧道工程中。中洞法作為礦山法的一種，具有很有優點：①可操作性強，機械化程度低，挖土可用人工采用簡便挖掘機具；②安全性好，在先完成中墻和第一期底板，后再進行開挖時可將臨時支撐和拱架都支撐于坑道中墻及第一期底板上；③造價低、經濟性強。中洞法適用于土類軟巖類的地質條件較好且施工受地下水影響較少的工程項目；④出土效率高，開挖上部斷面時的大量石渣可通過上下導坑間一系列漏渣孔裝車后從下導坑運出；⑤靈活性好，可因地制宜地選擇斷面形狀和尺寸；⑥工序間干擾較少，完成中洞后，可左右側同時施工。

2、礦山法施工技術要點分析

2.1 先導洞后全斷面擴挖法

先導洞后全斷面擴挖法是在施工過程中先沿隧道的中線、在整個長度范圍內先開挖導洞，然后再擴大開挖至設計斷面的地下工程施工方法。

在施工的過程中可對隧道范圍內的地質進行連續的地質情況調查，能進行涌水和瓦斯的預防及連續排放，能在擴大開挖之前提前加固巖體；能使巖體中的高應力預先釋放從而提高施工的安全度；有利于擴挖期間的通風；便于增加一些中間入口，可多頭同時擴挖，節約開挖時間。

2.2 分斷面兩次開挖法

分斷面兩次開挖法是將斷面認為分成兩部分，在全部范圍內或一個較長的區段內先開挖好一個部分，再開始開挖另一個部分的地下工程施工方法。

①優點分析。由于是分開開挖所以開挖面高度不大；混凝土襯砌不需要體積龐大且笨重的模板，可降低工程造價；不需笨重而昂貴的鉆架；施工的過程中遇松軟地層時可迅速地改變為其它施工方法；工作進度快；有兩個工作面可以提高效率效降低成本。

②缺點分析。雖然是兩個工作面但上下分層施工循環各自獨立，與全斷面一次開挖相比，施工工期增長；而且分斷面施工的過程中必需在兩個平面上鋪設道路和管道間接地加大了工作量。

2.3 全斷面一次開挖

①優點分析。可最大限度地利用洞內施工現場的空間，工作面寬敞，場地大，便于使用大型高效設備，可以顯著地加快施工進度；在此種施工作業條件下斷面一次挖成，施工組織與管理比較簡單；可以比較好地發揮深孔爆破的優越性；此外全斷面一次開挖施工過程中通風、運輸、排水等輔助工作及各種管線鋪設工作均較便利。

②缺點分析。大斷面隧道施工作業均會使用重量較大而價格相對昂貴的鉆架；一次的施工投入大；由于使用了大型機具，需要有相應的施工便道、組裝場地、檢修設備以及能源等；當開挖的隧道較長、地質情況極其復雜的時候必須改換其它施工方法需要耗費較多時間；同時多臺鉆機工作時的產生的噪音極大影響現場的施工環境。

2.4 臺階工作面法

臺階面工作法是將隧道工作面面分成若干個分層，每個工作面分層在一定距離內呈臺階狀可以同時推進的一種地下工程施工方法。

①優點分析。由于分層施工從而縮小了斷面高度，不需笨重且昂貴的鉆孔設備可以降低施工過程的費用與工作量；在后一臺階施工時有兩個臨空面可以同時施工，使爆破效率更高。法工序少，干擾小，上部鉆孔可與裝巖同時作業，不需支撐和棚架，節省大量木材，必要時可以噴射混凝土或砂漿作為臨時支護。

②缺點分析。隧道臺階法將上半斷面和下半斷面兩次開挖成型，適用于有足夠的施工空間和施工速度，上部開挖支護后，下部施工較安全，但上下部同時作業互有干擾，用于全斷面開挖法中開挖面不能自穩但圍巖堅硬不用底拱封閉的情況。按上下臺階的長度，臺階工作面法分為長臺階和短臺階；按臺階布置方式的不同，可分為下臺階和上臺階兩種方法。

2.5 反臺階施工法

反臺階施工法是先開挖下半斷面，而且及時進行支護，待開挖至規定的距離后再同時開挖上半斷面的地下工程施工方法。

①優點分析。在施工作業開始的時候最先挖掘最下部分層，然后逐一向上挖掘其余各分層。可以使施工工序減少，各個工序之間的干擾小，下部斷面可一次挖至設計寬度，便于出巖運輸和布置管線，便于節約大量材料。上部臺階施工需架設棚架，斷面較小、僅一道臺階時也可利用爆破后巖堆進行拱部的錨噴支護。

②缺點分析。由于安全性比較差，后面臺階施工對前面施工會有影響，故應用不多。

3、五級圍巖礦山法施工步驟

方案：側壁導坑上下臺階法，即側壁導坑按上下臺階法施工完成后，剩余巖土體按臺階法施工。五級圍巖大斷面連拱隧道施工方案，分22個施工步，具體過程如下：

1、初始應力狀態模擬；

2、中導洞第一次全斷面開挖；

3、中導洞第一次開挖初期支護；中導洞第二次全斷面開挖；中導洞第二次開挖初期支護。

4、中隔墻修筑施作；

5、淺埋側、深埋側、隧道側導洞上臺階第一次開挖；

6、淺埋側、深埋側、隧道側導洞上臺階第一次開挖初期支護；

7、淺埋側、深埋側、隧道側導洞上臺階第二次開挖初期支護；下臺階第一次開挖；

8、淺埋側、深埋側、隧道側導洞下臺階第一次開挖初期支護；下臺階第二次開挖；

9、淺埋側、深埋側、隧道側導洞下臺階第二次開挖初期支護；

10、淺埋側、深埋側、隧道核心土上臺階第一次開挖初期支護；

11、淺埋側、深埋側、隧道核心土上臺階第二次開挖初期支護；核心土下臺階第一次開挖；

12、淺埋側、深埋側、隧道核心土下臺階第一次開挖初期支護；下臺階第二次開挖；下臺階第二次開挖初期支護；

13、淺埋側、深埋側、隧道仰拱、二次襯砌施作；

14、深埋側、淺埋側、隧道側導洞上臺階第一次開挖；

15、深埋側、淺埋側、隧道側導洞上臺階第一次開挖初期支護；上臺階第二次開挖；

16、深埋側、淺埋側、隧道側導洞上臺階第二次開挖初期支護；下臺階第一次開挖；

17、深埋側、淺埋側、隧道側導洞下臺階第一次開挖初期支護；下臺階第二次開挖；

18、深埋側、淺埋側、隧道側導洞下臺階第二次開挖初期支護；左隧道核心土上臺階第一次開挖；

19、深埋側、淺埋側、隧道核心土上臺階第一次開挖初期支護；左隧道核心土上臺階第二次開挖；

20、深埋側、淺埋側、隧道核心土上臺階第二次開挖初期支護；核心土下臺階第一次開挖；

21、深埋側、淺埋側、隧道核心土下臺階第一次開挖初期支護；下臺階第二次開挖；下臺階第二次開挖初期支護；

22、深埋側、淺埋側、隧道仰拱、二次襯砌施作。

參考文獻：

[1]趙占營.嵐山頭隧道施工技術及圍巖穩定性研究[J].西華大學，2013-05-01

[2]李子國.城市礦山法隧道施工地層損失和地層沉降規律及其控制對策研究[D].西南交通大學，2012-05-01