固結(jié)開挖技術(shù)在富水破碎巖層隧道中的運用分析

摘要 富水軟弱破碎巖層隧道地質(zhì)條件與普通隧道有所差異，項目施工中需對工藝參數(shù)精準控制以提高施工質(zhì)量。文章基于富水破碎巖層隧道特點，對富水破碎巖層隧道施工要點加以分析，指出項目施工環(huán)節(jié)存在的安全風(fēng)險點，通過固結(jié)開挖技術(shù)的應(yīng)用為隧道施工提供了安全保障。期望相關(guān)研究能為富水軟弱破碎巖層隧道固結(jié)開挖技術(shù)的合理應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 隧道工程項目；破碎巖層；富水隧道施工；固結(jié)開挖

中圖分類號 U455 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0138-03

0 引言

富水軟弱破碎巖層隧道與普通隧道項目相比，地質(zhì)環(huán)境更復(fù)雜，項目施工中面臨的安全隱患更多?；诖?，富水軟弱破碎巖層隧道項目施工中，需對其工況認真查看，結(jié)合富水軟弱破碎巖層隧道特點和工藝要求，嚴格把控風(fēng)險來源的基礎(chǔ)上，通過固結(jié)開挖施工方案的應(yīng)用，為提高隧道開挖水平而提供技術(shù)保障，并為同類型項目施工奠定基礎(chǔ)。

1 工程概況

某隧道項目位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，進出口端均應(yīng)用墻式洞門，項目所在地最高溫度40 ℃，最低溫度?3 ℃，5—6月為雨季，年降水量2 000 mm左右。對地質(zhì)條件分析可知，項目所在區(qū)域地表水處于不發(fā)育狀態(tài)，故地表水對隧道施工的影響可忽略不計。隧道地下水由基巖裂隙水構(gòu)成，來源于大氣降水和上層孔隙水滲透，雨季較為充沛，干旱季節(jié)地下水存量幾乎為零。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)，目標施工區(qū)域無斷裂構(gòu)造，地質(zhì)較為穩(wěn)定。結(jié)合地質(zhì)測繪結(jié)果，區(qū)域節(jié)理和間隙無明顯變化，基巖以白云巖為主，構(gòu)造物層厚適中。

2 富水軟弱破碎巖層隧道固結(jié)開挖施工技術(shù)

富水軟弱破碎巖層隧洞圍巖為小凈距隧道，可將其分為三個不同階段，且針對不同階段實施差異化的施工技術(shù)，通過施工技術(shù)的調(diào)整和合理應(yīng)用，確保工程質(zhì)量，提高施工技術(shù)的針對性。詳情如下。

（1）Ⅲ級圍巖應(yīng)用全斷面法或上下臺階法開挖。

（2）Ⅳ級圍巖硬質(zhì)巖淺埋段，選用先開洞后應(yīng)用上下臺階法的方案開挖，一般需將開挖進尺控制在1 m左右，臺階長度控制在10～15 m。

（3）Ⅴ級圍巖淺埋硬質(zhì)巖段，先開洞后采用CD法的方案施工。淺埋襯砌段開挖進尺控制在0.8 m，臺階長度控制在8～10 m[1]。

2.1 CD法施工技術(shù)

Ⅴ級圍巖淺埋硬質(zhì)巖段，以先開洞后CD法的方案施工。淺埋襯砌段開挖進尺控制在0.8 m，臺階長度控制在8～10 m。詳見圖1。

CD法的施工流程如下：

（1）隧道拱部應(yīng)用鋼架進行超前注漿支護，于圖中①進行臨時支護并噴4 cm厚混凝土，協(xié)同鋼筋網(wǎng)構(gòu)建臨時支護鋼架系統(tǒng)。

（2）開挖圖中②部位并修正表面，同樣噴灑混凝土4 cm，安裝鋼筋網(wǎng)形成臨時鋼架，并安裝長期支護鋼架。

（3）開挖③位置，施工順序與①一致，搭建臨時支護鋼架系統(tǒng)后施工，開挖④位置，施工順序與②一致，形成臨時鋼架并安裝長期支護鋼架后施工。上述施工完畢后，嚴格監(jiān)測施工進度與質(zhì)量狀況，按順序?qū)⑴R時支架體系拆除，狀態(tài)穩(wěn)定后于隧道拱底部敷設(shè)防水層，并根據(jù)施工要求進行灌注[2]。

2.2 上下臺階施工技術(shù)

Ⅳ級圍巖硬質(zhì)巖淺埋段，選用先開洞后應(yīng)用上下臺階法的方案開挖，一般需將開挖進尺控制在1 m左右，臺階長度控制在10～15 m，詳見圖2～圖3所示。基于上下臺階施工技術(shù)可以分為以下幾個部分：

（1）上臺階開挖。對施工現(xiàn)場進行測量放線，獲取詳細的地質(zhì)資料后，采用鉆爆法對下臺階進行開挖。隧道開挖工作完成后進行支護，應(yīng)用Φ22中空錨桿和Φ8@25 cm×25 cm鋼筋網(wǎng)搭設(shè)臨時支護體系，噴射混凝土使其厚度達到設(shè)計規(guī)范[3]。

（2）下臺階開挖。確定測量方向和地質(zhì)勘測后，借助鉆爆法開挖下臺階，開挖施工完畢后測量放線，采用人工鉆孔方案進行初期支護，混凝土初期噴射厚度約4 cm，使用鋼筋網(wǎng)搭設(shè)支護體系，并重復(fù)噴射混凝土使其達到項目方案設(shè)計要求的標準厚度[4]。

（3）底部開挖。上下臺階開挖完畢和支護系統(tǒng)搭設(shè)成功后，混凝土初噴階段確保其厚度達標，為后續(xù)封閉成環(huán)奠定基礎(chǔ)。上臺階施工中，架設(shè)鋼梁時采用鎖腳錨加固圍巖支護體系，提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。若施工中發(fā)現(xiàn)巖體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，可采用縮短進尺的方案加以控制，或分為左右兩部分完成上下臺階開挖施工[5]。

2.3 全斷面法施工技術(shù)

Ⅲ級圍巖施工應(yīng)用全斷面法或上下臺階法開挖，詳見圖4。上下臺階法施工工序如上文所述，全斷面開挖施工是以設(shè)計斷面為基礎(chǔ)進行一次開挖成型的施工方案，并輔以支護和襯砌工藝。全斷面法施工技術(shù)在隧道施工中應(yīng)用廣泛，實際施工過程中需結(jié)合隧道斷面實際情況、機械設(shè)備條件、地質(zhì)狀況等合理調(diào)整工藝參數(shù)與施工流程[6]。在項目施工初期支護階段，需嚴格執(zhí)行圖紙設(shè)計標準，精準控制工藝參數(shù)與施工順序，確保施工質(zhì)量。全斷面法施工環(huán)節(jié)的要點如下：

（1）施工技術(shù)人員初步標記鉆孔位置，采用人工配合方案結(jié)合工作面開挖狀況將臺架固定，使其位于操作便捷的區(qū)域為鉆爆施工人員的后續(xù)操作提供便利。

（2）鉆爆設(shè)計。隧道開挖正式實施前，結(jié)合前期地質(zhì)勘測結(jié)果、開挖器具、開挖方案等情況進行鉆爆技術(shù)方案的設(shè)計和調(diào)整，根據(jù)施工現(xiàn)場條件確定鉆孔布設(shè)位置、數(shù)量、角度、深度、起爆方法、鉆爆順序等參數(shù)，并于施工中對上述參數(shù)指標嚴格執(zhí)行[7]。

（3）隧道爆破應(yīng)用光面爆破方案，操作前需確定爆破參數(shù)，通過試驗的方式加以確定，如現(xiàn)場條件受限無法進行試驗爆破精準控制參數(shù)，可參考表1光面爆破參數(shù)數(shù)據(jù)進行爆破。

（4）結(jié)合項目特點對爆破設(shè)計進行優(yōu)化調(diào)整，確定鉆孔位置后，施工操作人員應(yīng)用YT-28氣腿式鑿巖機進行鉆孔，根據(jù)施工現(xiàn)場供風(fēng)量、供水量、圍巖軟弱性、鉆進速度等指標進行操作參數(shù)的精準控制，確保鉆孔位置準確。間隔裝藥階段需對裝藥量嚴格控制，提高裝藥精準量的同時確保裝藥均勻，以炮泥將眼口封閉[8]。

（5）通風(fēng)施工。隧道項目通風(fēng)方式需結(jié)合掌子面掘進的深度合理選擇。常見通風(fēng)方式包括壓出式、壓入式和混合式三種。壓入式是隧道施工中最常用的通風(fēng)類型，該方案具備射程大的特點，操作便利且難度小，可迅速沖淡炮煙，簡單地延長通風(fēng)管即可滿足施工要求。長隧道通風(fēng)需采用串聯(lián)式流風(fēng)機，該類型流風(fēng)機的風(fēng)壓水平較高，詳見圖5所示。通風(fēng)機口300 m內(nèi)應(yīng)用負壓風(fēng)管，其余部位可選用內(nèi)摩擦力小的高強軟風(fēng)管。實際操作過程中需對隧道系統(tǒng)最低允許風(fēng)速進行測定，同時確定工作人員最大數(shù)量及炮煙排除角度等[9]。

（6）監(jiān)控測量。隧道施工過程中，需安排專業(yè)技術(shù)人員完成監(jiān)控測量，構(gòu)建相對完善的施工質(zhì)量管理體系和操作流程，嚴格執(zhí)行方案規(guī)定，加強系統(tǒng)測量。初期支護階段，結(jié)合測量方案嚴密檢測測量點和斷面情況，初期支護完畢后精準獲取初始數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。通過對測量數(shù)據(jù)的整理和分析，為現(xiàn)場施工指導(dǎo)提供技術(shù)參考[10]。通過強化現(xiàn)場監(jiān)控測量的方式，直觀地掌握施工進度和工藝狀況，對圍巖施工過程中的具體變化嚴密檢測，為良好施工的開展創(chuàng)造條件。

3 結(jié)語

綜上所述，基于富水軟弱破碎巖層隧道特點和施工工藝要求，通過固結(jié)開挖施工工藝的應(yīng)用，而確保隧道施工質(zhì)量，在方案執(zhí)行的過程中需嚴格控制施工技術(shù)參數(shù)，保障富水軟弱破碎巖層隧道施工中相關(guān)技術(shù)得到有效落實。影響富水軟弱破碎巖層隧道施工質(zhì)量的因素眾多，固結(jié)開挖技術(shù)實際應(yīng)用過程中涉及內(nèi)容眾多，需加強施工工藝要點、技術(shù)條件、施工安全風(fēng)險防范等的控制，從而降低事故概率，為同類型富水軟弱破碎巖層隧道項目施工，提供良好的技術(shù)指導(dǎo)。

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