浅谈隧道施工的要点

摘要 本文主要讲述隧道在施工中对于开挖、支护、二次衬砌的控制和重点要求以及各个工序的重要性做以介绍。

关键字 施工；要点；隧道

【中图分类号】U455文献标识码：B文章编号：1673-8500（2013）01-0012-01

新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。大多数隧道在开挖过程中都会出现超挖欠挖现象，超挖会浪费材料，更有甚者会出现空洞，存在很大的安全隐患。针对这种现象我通过自己的观察和参阅技术资料以及岩土知识总结了一些关于隧道初期支护安全质量及经济实惠的施工方法！

开挖：现在隧道开挖方法主要采用是新奥法（钻爆法）。通常我们都考虑的是加密周边眼间距、间隔装药来控制超欠挖。然而却忽略了岩体的性质、钻孔的角度以及司钻手的专业水平（根据钻杆的前进速度来确定岩体的坚硬程度）。针对不同的岩体我们应该去选择以上的要素结合。硬岩（石英岩、玄武岩、花岗岩等）针对花岗岩坚硬整体性好在施工中我们就可以采用：①加密周边眼间距、少装药、欲裂爆破，②确定好设计开挖轮廓线后在距轮廓线外侧5cm左右开始司钻，③控制好钻研角度，不可以任意调换左右拱腰的司钻手位置，④固定好司钻手的工作面距离（如果说司钻手工作面是50cm左右时可以很好超挖，那每次就给其留50cm左右工作面），这样就可以达到预期的效果；软岩（泥岩、石灰岩等）针对泥岩岩体较软，层状节理整体性差在施工中我们就采用：①加密周边间距、间隔装药、毫秒爆破，②确定好设计开挖轮廓线后在距轮廓线内侧5cm左右开始司钻，③控制好钻研角度，特别是在拱腰到拱顶的位置，不可以任意调换左右拱腰的司钻手位置，④固定好司钻手的工作面距离（如果说司钻手工作面是50cm左右时可以很好超挖，那每次就给其留50cm左右工作面），这样就可以达到预期的效果。

初期支护：大多数支护采用刚性支护和柔性支护组成的。刚性支护为限制围岩位移过大、防止有害松动、保持围岩稳定性而采取的支护措施是在短时间内稳固岩体（包括钢支撑、木支撑、混凝土衬砌及覆喷混凝土等），主要作用是提供大于围岩发生破坏产生的最小松动压力的支护抗力。柔性支护可以理解为喷锚支护（包括锚杆支护，喷射混凝土支护，喷射混凝土锚杆联合支护，喷射混凝土钢筋网联合支护，喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护等）。

新奥法理论认为：围岩不仅是荷载的施加者，更是荷载的支承者。构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，成为柔性的衬砌来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩强度的削弱以致发生松动破坏；更重要的是，围岩塑性区能在允许的范围内有适度的发展，导致围岩内部产生应力重分布，使围岩能充分发挥其固有强度和自承能力，从而缓和巷道的巨大压力，大大减轻了二次衬砌时的支护荷载。在这个统一结构体中，起主导作用的是围岩，在支护的辅助下，利用围岩的承载能力来维持自身的稳定性。利用围岩的关键是尽可能地保持和提高围岩的二次强度，并使围岩的二次应力合理地进行调整。要兼顾这两个方面，必须采取分期构筑的办法来解决变形大小、支护早晚和喷层厚薄之间的矛盾。在洞室开挖后，立即喷射较薄一层砼加固岩体，防止局部破坏，为洞室整体稳定创造条件。支护的柔性允许围岩产生一定的变形，使二次应力向深部岩体调整，并在洞室周围形成一个有一定自撑能力的岩石碹。支护向围岩提供径向抗力，使围岩逐渐趋向三维应力状态，但本身却避免了过大的变形压力，并使喷层中的弯曲应力减小。良好的受力状态，使锚喷支护的破坏大多以剪切形式出现，有利于发挥支护材料的潜力。当变形基本稳定以后，再构筑晚期支护，使围岩在形成松脱压力以前保持稳定，并有足够的安全储备。这样，锚喷支护就以少的材料消耗，达到了积极的支护效果。这便是利用好自然规律给人类带来经济效益的很好范例。

测量：隧道测量不但要保证隧道的安全顺利贯通，还要经济科学。设计院一般对于隧道的预留变形量比实际的变形量要大3-5倍，就这一点而言如果按照设计预留变形量施工无形是一种浪费。在施工中，我们应该加强隧道的监控量测（加强拱顶下沉和周边收敛的测量），围岩的变形速度一般在7-10天就趋于稳定。在施工中我们自己要建立监控量测台账，及时掌握围岩的变形，在施工进行调整预留变形量。

二次衬砌：隧道使用年限长久，二次衬砌保证了隧道在运营使用中永久稳定、安全、美观。同时也是作为安全储备的一种工程措施。地质条件良好的围岩依据新奥法原理施工的隧道在初期支护后结构基本稳定，但在一般的地段初期支护很难保证围岩的长期稳定，需要模筑砼二次衬砌立即加强围岩变形支撑。初期支护也很难封闭山体内水系而导致隧道的不渗不漏。二次衬砌也承受软弱围岩的蠕变压力，膨胀性地压，或者浅埋隧道受到的附加荷载等。在较大自然的变化，如地震、山体出现偏压及过大的压力水等等破坏力很强的自然灾害时，隧道初期支护不能完全保证围岩的稳定，这就需要二次衬砌以加强山体变化的支撑稳定。首先：对于初期支护表面处理，在初期支护喷射混凝土表面外漏的锚杆头、钢筋头进行切割，并用砂浆抹平。对于喷射不平的地方进行补喷，平整度达到式玄距不超过3cm，其次：结构防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到防水可靠，经济合理，不留后患的目的。

防水板铺设时应采用先拱后墙的顺序铺设，下部防水板应压住上部防水板，松紧应适度并留有余量（松适度1∶0.8），保证防水板全部面积均能抵到围岩，两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm。防水板铺设中，焊接是关键环节，施作时应采用双焊缝工艺，焊接时接缝处必须擦洗于净，且焊缝接头应平整，不得有气泡折皱及空隙，焊接设备须采用双焊缝焊机，单条焊缝的有效焊接宽度不应小于15mm，防水板的搭接缝焊接质量应采用充气法检查。

为避免二次衬砌混凝土施工时损伤防水板，施工中应避免浇注时直接冲击防水板；捣固时应避免让捣固器与防水板接触；当采用钢筋混凝土衬砌时，钢筋安装时要对钢筋头部进行防护，避免损伤防水板；钢筋焊接作业时，防水板要用阻燃材料进行覆盖，避免焊火花损伤防水板，对受到损伤的防水板，及时进行修补。

橡胶止水带衬砌模板调整完毕后，将止水带卡在堵头模板中间，堵头模板由两块模板拼成。止水带由拱顶向下环向布置，不断开。止水带对称安装，伸入模内和外露部分宽度应相等，为保持止水条平直，沿环向每0.5m设一φ6mm短钢筋托平。

软式透水管盲沟：①布设位置。透水管盲沟设在初期支护与复合防水层之间，环向透水管盲沟在边墙底部与隧道洞内水沟相连，纵向间距10m/环。纵向透水管盲沟在防水卷材下端泄水孔标高处与侧沟相连。纵向盲沟每20m设一段。按设计位置布设盲管。为防止透水管侵占衬砌厚度，喷混凝土时预埋一根φ100mm钢管，喷毕后拆下钢管，在喷混凝土上形成一圆槽以利透水管安设。②固定。在混凝土面上固定的方法是：在盲管两侧用射钉枪打入钢钉，钢钉上系细铁线固定透水管。隧道拱墙防水层与初期支护间环向设φ50mm透水盲管，墙脚纵向设φ50mm透水盲管，墙脚纵向、拱墙环向盲管与墙脚泄水孔采用三通管连接。施工时，用5cm的锚固钉及PE板窄条将软式透水管固定在支护面上，纵向、环向每隔50cm固定一处。最后：浇筑混凝土，应严格按照配合比施工，浇筑混凝土时在拱部每隔3-5m预留回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后进行充填注浆。防止衬砌背后出现空洞。

参考文献

[1]TB 10204-2002铁路隧道施工技术规范

[2]GB 50108-2008地下防水工程技术规范

[3]TB 10108-2002铁路隧道喷锚构筑法技术规范