淺析淺埋偏壓Ⅴ級圍巖隧道開挖工藝

崔 健 （安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概況

把水寺隧道右線S5a段屬于淺埋偏壓Ⅴ級圍巖及洞身富水性較強的構造破碎帶。根據(jù)新奧法原理，采用復合襯砌。初期支護由系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土、鋼拱架和超前小導管組成。錨桿采用D25中空注漿錨桿L=300cm呈（縱）50cm×100cm（環(huán)）梅花形布置。鋼筋網(wǎng)采用φ8圓鋼制作，網(wǎng)格尺寸為20×20cm。鋼拱架由18工字鋼和A3鋼板鋼筋組成，間距為50cm。小導管采用外徑42mm、壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距以40cm布置。初期支護為C20噴射混凝土，噴射混凝土厚26cm。二次襯砌拱部及仰拱采用鋼筋混凝土，襯砌厚為45cm的C25模筑混凝土。仰拱回填采用C15片石混凝土。初期支護與二次襯砌之間鋪設防水板作為防水層邊墻和拱部添加復合防水劑。

2 施工方案及施工工藝

2.1 施工原則

施工過程中嚴格遵循“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，早封閉，控爆破，勤量測”的施工原則。

①管超前——在圍巖破碎及斷層帶工作面開挖前，沿隧道拱部周邊按設計打入超前小導管，以架立的格柵鋼架為支點，起超前作用。

②嚴注漿——在打投超前小導管后注漿加固地層，使松散、軟弱的圍巖膠結成整體，增強圍巖的自穩(wěn)能力，和超前小導管一起，形成縱向超前支護體系，防止工作面失穩(wěn)。

③短開挖——圍巖條件較差時，每次開挖循環(huán)進尺要短，開挖和支護時間盡可能縮短，進尺小于1m,采用微臺階開挖。

④強支護——采用格柵鋼架和噴混凝土進行較強的早期支護。

⑤早封閉——開挖后初期要盡早封閉成環(huán)，以改善受力條件，當總收斂值達80%以上，盡早進行二次襯砌，增加后續(xù)工程施工的安全性。

⑥控爆破——開挖過程中嚴格控制炸藥量，減少爆破震動干擾。

⑦勤量測——量測是對施工過程中圍巖及結構變化情況進行動態(tài)跟蹤的主要手段，做到隨時掌握住處及時回歸分析及時反饋，以量測指揮施工。

2.2 開挖支護

①隧道該里程段采用臺階法開挖，控制爆破，噴射混凝土初期支護；采用超前小導管超前支護，D25中空注漿錨桿，長3m，環(huán)向間距1.0m布置,每隔0.5m設一環(huán)，水灰比為1：1，注漿壓力為0.5MPa～1.0MPa。鋼支撐拱架全環(huán)設置，每0.5m為一榀。

②環(huán)向錨桿由人工直接打入，采用濕噴射混凝土。

③為防止拱部下沉，拱部鋼支撐架架立完之后，在拱腳處打鎖腳錨管（20MnSi鎖腳錨桿），長3.5m。下半斷面開挖支護完后施作仰拱，拱墻襯砌。

④循環(huán)進尺控制在0.5m～2.0m，下臺階開挖后，墻部和底部鋼架同時安裝，噴混凝土封閉。

⑤隧道襯砌緊跟開挖，確保施工及結構的安全。

2.3 施工步驟

打超前小導管注漿→上臺階開挖→立鋼架、環(huán)向系統(tǒng)錨桿→鋪設第一層鋼筋網(wǎng)→初噴→第二層鋼筋網(wǎng)→復噴→開挖下臺階→立鋼架→鋪設第一層鋼筋網(wǎng)→初噴→第二層鋼筋網(wǎng)→復噴→仰拱超前灌注→墻拱混凝土灌注。

2.4 爆破

采用光面爆破，微震控制爆破方法,塑料導爆管非電起爆。隧道開挖施工中根據(jù)光面爆破設計，結合現(xiàn)場地質(zhì)情況進行爆破試驗并不斷修正設計參數(shù)，以達到最佳爆破效果。成立爆破專業(yè)小組，實行定人、定位、定標準的崗位責任制，精細規(guī)范實施，其具體技術措施如下。

2.4.1 測量放線

每次測量放線時，對上次爆破斷面進行檢查，及時調(diào)整爆破參數(shù)，以達到最佳的爆破效果。

2.4.2 鉆孔作業(yè)方法步驟

①嚴格控制炮眼間距，誤差不得大于5cm，方向相互平行，嚴禁相互交錯，硬巖殘眼率達80%以上，中硬巖70%以上，軟巖開挖輪廓要圓順、符合隧道設計輪廓線尺寸的要求。

②嚴格控制鉆孔外插角度，相鄰兩茬炮之間錯臺不得大于10cm。

2.4.3 微震控制爆破方法

單段最大超爆藥量按下式計算，并對相鄰隧道及淺埋段地表構筑物進行振動檢測及時調(diào)整爆破方案。

V=K（Q1/3/R）a(cm/s)

式中：Q——為單段最大起爆藥量（kg）

R——爆破中心距構筑物距離（m）

K——地質(zhì)介質(zhì)系數(shù)，K=50～360

a——地震波衰減系數(shù)，取a=1.5

2.5 初期支護施工方法

2.5.1 錨桿支護中空注漿錨桿（WTD25）施工要點如下：成品錨桿管徑偏差不宜超過0.5mm；用于安裝的沖擊器尾部經(jīng)過淬火處理。

2.5.2 掛網(wǎng)

按設計要求加工鋼筋網(wǎng)，隨受噴面起伏鋪設，同定位錨桿固定牢固，鋼筋網(wǎng)與受噴面的間隙以3cm左右為宜，混凝土保護層大于4cm。

2.5.3 噴射混凝土

按濕式噴射混凝土施工法施工。在有水地段，噴射混凝土采取如下措施：當水量不多時，可設導管引排水后再噴射混凝土；當涌水量范圍較大時，可設樹枝狀導管后噴射混凝土；當涌水嚴重時可設置泄水孔，邊排水邊噴射混凝土。

增加水泥用量，改變配合比，噴混凝土由遠而近逐漸向涌水點逼近，然后在涌水點安設導管將水引出，再向?qū)Ч芨浇鼑娚浠炷痢?/p>

2.5.4 鋼拱架安裝

①安裝前分批檢查驗收加工質(zhì)量。

②清除干凈底腳處浮渣，超挖處加設鋼墊塊，其中間段接頭板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接頭板螺栓孔。

③按設計焊接定位系筋及縱向連接，段間連接安設墊片擰緊螺栓，確保安裝鋼架質(zhì)量。

④嚴格控制鋼拱架的中線及標高尺寸。

⑤鋼拱架與巖面間安設鞍形混凝土墊塊，確保巖面與鋼拱架密貼、牢靠、穩(wěn)固。

⑥確保初噴質(zhì)量，拱架在初噴5cm后架立。

⑦鋼架在工作臺上加工，按設計加工好鋼架的各單元鋼架后，組織試拼，檢查鋼架的尺寸及輪廓是否合格。嚴格控制節(jié)點板的鉆孔尺寸。

⑧加工誤差：軸線長度+10mm，平面翹小于±20mm,螺栓孔中心距+0.5mm。

⑨鋼架各單元明確標注類型及單元號，分類堆放在干燥處。

說起“現(xiàn)成品藝術”，很容易讓人聯(lián)想到馬歇爾.杜尚的一系列作品，比如《自行車輪》、《泉》、《大玻璃》、《L.H.O.O.Q》等。但在理論家阿瑟.丹托(ArthurC Danto)的著作《藝術的終結》一書中，丹托并沒有將杜尚的《泉》作為一件標志“藝術終結”的作品，而是選擇了安迪.沃霍爾(Andy Warhol)的《布里洛盒子》。這兩件作品看上去都跟現(xiàn)成品有關，為什么丹托不選擇更早出現(xiàn)的《泉》呢？

⑩結構試驗時，在工作臺上將鋼架拼裝成環(huán)，外側使用油頂，按設計荷載進行加壓，使用鋼筋應力計及收斂儀器測鋼架內(nèi)力和變形情況。

2.5.5 超前小導管注漿預加固

①施工方法：現(xiàn)場加工小導管，插入端加工成錐形,出漿孔用臺鉆加工。利用鑿巖機鉆孔或用鑿巖機直接將小導管打入巖土層，注漿泵壓注水泥漿。

②注漿控制：a.采用注漿壓力和漿液注入量指標中單一指標控制；b.注漿壓一般控制在0.5～1.0MPa；c.漿液注入量根據(jù)漿液擴散半徑（Rk）及注漿長度確定。

④注漿鉆孔做到：孔壁圓、角度準、孔身直、深度夠、巖粉清洗干凈，當出現(xiàn)嚴重卡鉆，孔口不出水時，應立即停止鉆孔，并安設注漿管，迅速注漿。成孔探孔合格后，立即將小導管打入已成孔內(nèi)，預留20cm，用塑膠泥將導管空隙封堵密實。

導管沿隧道開挖輪廓線布置，外傾角控制在10°～15°，小導管縱向水平搭接長度不小于1.5m。

3 總 結

淺埋、偏壓、軟弱圍巖的隧道施工具有一定的特殊性和復雜性，因此在施工過程中要制訂切實可行并且要與隧道工程相關相符的施工方案，在此基礎上進行各項隧道施工作業(yè)，合理處理偏壓問題，保證超前支護和錨噴支護的緊密結合，只有這樣才能充分發(fā)揮支護的聯(lián)合作用，為隧道施工提供安全保證。