浅谈隧道开挖和初支的质量控制

内容摘要：本文从施工测量、施工技法及流程、施工时的注意事项这三个方面，对隧道开挖和初支质量全程控制进行了论述。

关键词：隧道 开挖 初支 质量 控制中图分类号U455.4

文献标识码： A 文章编号：

在隧道施工建设过程中，解决好开挖和初期支护问题，是确保隧道工程质量、保证顺利贯通的重要环节，而选择好开挖和初期支护的时间和方式是成功的关键。

(一)施工测量

(1)按《公路勘测规范》(JTG C10-2007)关于洞外控制测量的有关规定进行一切必要的测量和计算工作，并应将施测采用的方法和精度报监理工作师批准。

(2) 隧道洞外控制采用三角测量，每个洞口设置三个平面控制点，且将控制点设在能相互通视，稳固不动，而且便于引测进洞，能与开挖后的洞口通视之处，尽可能避免干扰，且不会被弃碴掩埋。

(3)在放线中除公里桩、平曲线基本桩外，应设置必要加桩；在工程实施中隧道中桩最大间距直线上不得大于10m，曲线上不得大于5m，并明确标出用地界桩、路面和排水沟中心桩、辅助基准点以及其他为控制正确放线的水平和垂直标桩。

(4)保护好一切基准点和测桩，并予以固定；如遇损坏、遗失、位移等情况，应立即报告监理人。

(5)隧道洞口应设立中线桩及两个以上的后视点桩和两个水准点，并进行联测，核对其是否达到精度要求。

（6）进洞的支水准点及导线点要及时跟进，埋设支水准点及导线点要考虑通视、稳定、遗失等情况，并按照精度要求，做好计算报监理审批。(二)、隧道的开挖

1、隧道开挖：

隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面开挖法；Ⅳ级围岩根据围岩的整体性程度采用短台阶法施工，台阶的长度为10-15m；Ⅴ级围岩采用超短台阶法施工，台阶的长度为5-10m。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面爆破采用中空眼直眼掏槽，Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖采用斜眼楔形掏槽。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ围岩全断面开挖光面爆破。Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法开挖预裂爆破，在施工中一定要控制好台阶长度和爆破的方式，尽量减少对围岩的扰动，控制围岩的变形。

隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩级围岩地段，初期支护（即系统锚杆装设、网片的挂设、C20混凝土喷射等）完成后，再进行下一循环开挖，初期支护与开挖掌子面间距在岩石较好地段5～10m，围岩较差地段初期支护与掌子面紧跟，两道工序平行作业。为减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用φ32光爆药卷，并采用导爆索药串装药结构，孔口堵塞长度不小于40cm。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩周边眼间距E=40cm，最小抵抗线W=55cm，相对距离E/W=0.72，周边眼装药集中度0.27kg/m。Ⅳ、Ⅴ级围岩周边间距E=30cm，最小抵抗线W=40cm，相对距离E/W=0.75，周边眼装药集中度0.09kg/m。钻爆作业时,根据地质条件及时修正爆破参数,以期达到最佳爆破效果。 钻孔均采用自制钻孔台架配YT-28手持式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。 钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由隧道工程师确定，现场监理工程师签认。炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接及哑炮和盲炮的处理，均由考核合格的爆破员负责。

2、超欠挖控制 ：钻爆法开挖控制开挖质量，关键是控制好超欠挖，钻爆施工中将采取如下措施： (1)根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。 (2)提高画线、钻眼精度，尤其是周边眼的精度，是直接影响超欠挖的主要因素，因此要认真测画中线高程，准确画出开挖轮廓线。 (3)提高装药质量,杜绝随意性,防止雷管混装。 (4)断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时更改爆破设计，调整爆破参数，减少误差，配专职测量工用断面仪检查开挖断面。 (5)建立严格的施工管理：在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施，为此，从进洞前，制定严格的奖罚制度。

3、断面过渡处的开挖 隧道不同开挖断面及衬砌断面变化处采用以下方法开挖：当大断面变成小断面时分界点留错台按照小断面直接开挖，小断面变成大断面时在达到变断面分界点开始4～6m范围逐渐向外扩大，至设计断面时，过渡段的欠部位采用补炮处理，紧急停车带建筑限界净宽比隧道建筑限界净宽超出部分按设计断面开挖及支护。 （三）、隧道初期支护 初期支护主要有锚杆（系统药卷锚杆和中空注浆锚杆）、超前支护、工字钢或格栅钢架、挂网、喷射混凝土五种形式。 1、锚杆的施工 (1)普通药卷锚杆采用螺纹钢筋现场制作，即20MnSiφ22药卷锚杆。长度根据围岩状况及设计确定，间距不大于杆长的二分之一，手持凿岩机钻孔，使用高压风吹净钻孔，把药卷装入孔中，药卷装入长度为锚杆的三分之二，此时把锚杆装入。

(2)中空注浆锚杆采用YT-28风动凿岩机推进，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直。水泥浆拌合均匀，随拌随用，灌浆时导管伸入孔底，边灌浆边抽拨导管，要求锚孔内水泥浆饱满，灌浆工作连继不中断，保证锚杆、水泥浆、围岩间的粘结力。

2、超前支护 2.1超前R25中空注浆锚杆 R25中空注浆锚杆采用YT-28风动凿岩机推进，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直。水泥浆拌合均匀，随拌随用，灌浆时导管伸入孔底，边灌浆边抽拨导管，要求锚孔内水泥浆饱满，灌浆工作连继不中断，保证锚杆、水泥浆、围岩间的粘结力。在有水地段，可在附近另行钻孔安装锚杆或改为早强速凝药包式锚杆。

2.2超前小导管

超前小导管设置在隧道进出口段无长管棚支护的Ⅳ级围岩地段，Ⅳ级围岩浅埋地段和Ⅴ级围岩地段，采用外径42㎜，壁厚3.5㎜的热扎无缝钢花管，在钢管距尾端1米范围外钻φ6㎜压浆孔。钢管环向间距按照设计要求布置，外插角控制在规范范围内，尾端支撑与钢架上，控制每排小导管纵向设置间距及长度。超前小导管注浆采用水泥浆液，注浆参数可通过现场试验适当调整。 3、工字钢钢架和格栅钢支撑的施工 根据设计要求，工字钢钢架和格栅钢支撑在洞外加工厂利用台架按设计加工制作成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位钢筋焊接。钢拱架间纵向用钢筋连接为一体，钢架间以混凝土喷平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制，并将系统药卷或中空锚杆与钢架焊接连为一体。

4、挂钢筋网片

(1) 钢筋网片采取现场统一制作，所用材料的质量和规格应符合设计及规范要求。

(2)采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。

(3)要严格控制网格尺寸、钢筋保护层厚度、与受喷面的间隙等。

(4)钢筋网与锚杆或其他固定装置连接牢固，喷射混凝土时不得晃动。5、湿喷混凝土 (1)采用湿喷法施工，分初喷、复喷和终喷（保护层）三阶段进行，喷射机选用湿喷机，所用材料需先自检并经监理检验认可后方可使用。 (2)砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂。

(3)碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于1.6cm的碎石。

(4)水泥用≥42.5级普通硅酸盐水泥。 (5)速凝剂、减水剂、粘稠剂等外加剂均选择质优、性能优良的产品。速凝剂在使用前，做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验。

(6)施工配合比按现场实际情况根据试验数据进行调整确定。 (7)喷射前对岩面进行修整，清除松动岩块，对个别欠挖突出部分进行凿除，对个别超挖部分用混凝土补平；用高压水将岩面冲洗干净，对遇水易潮解的岩层，则用高压风清扫岩面.

(8)按施工配合比要求，将混凝土用料在搅拌机中进行拌合，喷射分段、分片、分层，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。

五、结束语

在隧道施工建设过程中，解决好开挖和初期支护问题，是确保隧道工程质量、保证顺利贯通的重要环节，而选择好开挖和初期支护的时间和方式是成功的关键。因此，对隧道开挖及支护进行研究和探讨具有重大的现实意义。

参考文献：

[1]、《隧道工程》覃仁辉主编。重庆大学出版社 2005

[2]、《隧道及地下工程》 关宝林、国兆林主编

[3]、刘仁旭,汲红旗;公路隧道的光面爆破[J];公路;2005年10期

[4]、顾义磊,李晓红,杜云贵,王心飞;隧道光面爆破合理爆破参数的确定[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年03期

[5] 徐帮树,杨为民,王者超,王育奎. 公路隧道型钢喷射混凝土初期支护安全评价研究[J]. 岩土力学.