淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖方法分析

李新忠（中鐵二十局集團有限公司，陜西 西安 710016）

淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖方法分析

李新忠
（中鐵二十局集團有限公司，陜西 西安 710016）

摘 要：在實際隧道建設過程中，針對隧道洞口特征，采取有效的開挖方法，提升隧道洞口施工工藝，可以有效提高隧道洞口施工質量，降低隧道洞口施工安全事故的發生。以下本篇針對具體項目施工案例，淺析淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖方法。

關鍵詞：隧道；洞口開挖；Ⅳ級圍巖開挖方法

針對淺埋隧道洞口段施工中，強化開挖技術，能夠針對洞口段圍巖特征，采取合適的開挖方法，注意施工關鍵點及施工進度，不僅可以確保洞口段施工安全，也可以提升淺埋隧道洞口段整體施工的效益。以下對此做具體分析。

1 工程項目概況

芹源嶺隧道位于杭新景高速公路建德壽昌至開化白沙關浙贛界段，地處浙江西北部開化縣境內。隧道以中風灰巖為主，夾有泥灰巖條帶，局部含炭質，灰巖溶蝕較強烈，地表調查有溶蝕洞穴發育，地下水主要為基巖裂隙水和巖溶裂隙水，水文地質條件復雜，隧道開挖中可能發生涌水、突泥等現象。右線隧道起點里程YK239+300～YK241+364，出口設計標高236.769m；左線隧道起點里程ZK239+300～ZK241+402，出口設計標高236.288m；右線隧道全長2064m，左線隧道全長2102m，車行橫通道2處、人行通道6處、緊急停車帶4處，為杭新景高速全線重難點項目和控制線工程。

2 洞口偏壓段開挖方法

2.1 施工過程

在淺埋隧道洞口段施工過程當中，結合隧道項目實際情況，施工過可以分為三個階段。首先，開挖導洞，做好中導洞初期支，并作中隔墻；在第二階段中，開挖右洞側導坑，作右洞側導坑初期支護，開挖右洞上臺階，作右洞上部初期支護，并開挖右洞下臺階，作右洞防水層，并做二次襯砌及仰拱；第三階段中，開挖左洞側導坑作初期支護，作防水層、二次襯砌與仰拱。淺埋隧道洞口段施工順序如圖1所示。

2.2 施工中的關鍵點

同時在淺埋隧道洞口段施工中，還應該根據施工工期、施工質量因素，做好施工中的關鍵環節。中隔墻的施工作業，采取自大里程往小里程方向的施工方法，在中隔墻施工開始一段時間之后，需要及時轉入對隧道正洞的開挖作業。在淺埋隧道洞口段正洞施工過程當中，需要分別完成對鎖扣導管以及護拱的施工作業。在已施工鎖口的導管、以及護拱掩護作用下，需要展開對淺埋隧道洞口段正洞施工作業。

正洞施工作業中，需要在“上下臺階”方案作用下進行開挖，同時對兩側邊導洞施工作業予以取消。淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖，需要在周邊輪廓預留50cm原土，再由人工進行風鎬修鑿，在掌子面中預留足夠的核心土；還應該保證施工中的注漿飽滿度與注漿強度，有效保護鋼管不受侵蝕，避免施工初期支護拱腳下沉的發生。

2.3 預留核心土法開挖施工

針對淺埋隧道洞口段施工中，應用預留核心土法開挖，先開挖弧形環槽，再噴混凝土封閉巖面，并嵌設拱部格柵、鋼拱，安裝錨桿，然后上臺階開挖核心土，下臺階掘進，并完成初期支護，施作仰拱，穩定后再施作二次襯砌。在該開挖方法中，上部環形導坑及邊墻導坑以人工風鎬或挖掘機開挖為主，輔以弱爆破，開挖后及時噴砼封閉巖面，并采取支護措施。上環形導坑出碴由挖掘機扒碴至下半斷面后，裝入自卸汽車運走，上斷面扒碴用人工配合，核心土開挖采用控制爆破，核心土開挖后立即施工作仰拱，襯砌采用全斷面襯砌臺車，砼輸送車配合砼輸送泵灌注。

3 分析隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖實踐情況

3.1 施工進度

淺埋隧道洞口段施工中，安排好淺埋隧道洞口段施工的工序，根據淺埋隧道洞口段地質、水文條件，可以采用中導洞先行施工原則，進行雙連拱隧道施工。必須做到統籌兼顧，抓好雙連拱隧道施工中的重點和難點，加強監理工作，并加強對施工中技術人員的培訓，控制淺埋隧道洞口段施工的質量。做好檢測與檢測，做好支護工程勘察工作，勘查淺埋隧道洞口段的巖土工程測試參數，嚴加進行淺埋隧道洞口段施工管理，避免淺埋隧道洞口段施工中出現開裂、失穩等質量問題。

為確保施工進度正常進行，圍巖為Ⅳ級地段和進口襯砌段，淺埋隧道洞口段拱墻均采用 C25 噴鋼纖維混凝土，濕噴法施工，鋼纖維摻量 50 kg /m3，確保穩定性。同時做好施工工序銜接問題，避免圍巖失穩，減少圍巖暴露時間。可以利用在開挖中上一循環架的立鋼架，從而開挖Ⅳ級圍巖隧道上部的弧形導坑，之后再環向開挖上部弧形導坑，并需要預留核心土3m～5m，及時做好初期支護，噴4 cm厚的混凝土，架設鋼架。其次，應該在Ⅳ級圍巖左側的中臺階進行開挖施工，可以根據隧道洞口的開挖進尺與初期支護鋼架的間距，保持Ⅳ級圍巖開挖高度達到3m～4 m范圍，做好開挖后的初期支護工作之后，再進行右側臺階的開挖，并開挖隧底部，采用棧橋過渡方案，及時施作仰拱。

3.2 洞口施工安全

該洞口地質條件差，設計為Ⅳ級圍巖，采用環形開挖預留核心土法施工，上臺階設計距離洞頂6.5m，即保證小斷面進洞安全，又保證施工方便。先護后挖，開挖后立即初噴，封閉撐子面，再掛網立架噴砼，主洞開挖采用人工配合機械開挖，不易使用爆破法開挖，機械出碴。施工時要嚴格遵守軟弱圍巖不良地質地段“管超前、早預報、短進尺、勤量測、強支護、快封閉、緊襯砌”的原則，做到穩扎穩打，步步為營。主洞開挖后必須盡快進行二襯施工，確保洞口段施工安全。在施工中，還需要做好對有害氣體的預測觀測工作，并且可以在隧道Ⅳ級圍巖開挖面之中，實施全斷面的超前探測，檢測開挖施工過程中是否有有害氣體涌出，應該采取合理施工方法，避免沉降變形。

考慮隧道進口地表右高左低，嚴重偏壓，洞門右側設六根抗滑樁，其中排水管路僅在反坡施工的工作面設置；通風均采用壓入式、抽出式通風。洞內管線布置示意圖如圖2所示。

隧道按新奧法原理組織施工，針對淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖施工中，應注意避免偏壓，可以在淺埋隧道洞口段施工中，對于其最大彎矩處，確保其應力可以分布在中隔墻之上，以此來承受荷載，故此應該確保開挖的輪廓線圓順，避免荷載應力集中。應用信息化技術，結合隧道開挖情況以及工程地質條件，對其進行信息化施工，有效監測現場施工數據，并且在安全支護的防護下，確保應用短進尺、弱爆破。爆破采用震松爆破法，主要是減少爆破對圍巖的擾動，達到不拋擲石碴而經震動松落成型。

3.3 施工效益

針對淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖施工中，應用預留核心土法開挖，不僅避免開挖邊坡塌方，還加快施工進度，保證淺埋隧道洞口段施工安全。并且在淺埋隧道洞口段開挖中，鋪設鋼筋網，采用Φ48mm鋼管搭腳手架，用人工在工程施工現場綁扎，可以有效降低隧道洞口段邊坡巖體塌滑、塌方事故，提高淺埋隧道洞口段穩定性。

結語

芹源嶺隧道于2012年10月開工，2014年6月底左、右幅全部貫通。在淺埋隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖中，注意施工中隧道洞口段的施工安全問題，優化開挖方法，應用預留核心土法進行開挖施工，不僅提升了隧道洞口段Ⅳ級圍巖開挖質量，也確保了施工安全，發揮實際應用價值。該項目2012年、2013度連續獲得了浙江省平安工地“示范單位”，2013年4月浙江省全省“隧道施工安全質量觀摩會”在芹源嶺隧道成功舉辦，2014年被推薦為省級“標化工地”，創造和贏得了巨大的經濟效益和社會聲譽。

參考文獻

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中圖分類號：U45

文獻標識碼：A