浅谈高速公路隧道不同围岩施工中采取的工艺与措施

摘要：福建龙岩漳永高速公路A7合同段共有隧道6座，其中隧道V级、IV级围岩占88%，且隧道洞口多处于浅埋偏压段，根据隧道特点采用不同的施工方法确保施工安全及质量，可为同类环境下隧道施工提供参考。

关键词：浅埋偏压 ；中隔壁 ；台阶法；预留核心土中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A

一、工程概况

福建省龙岩漳永高速公路A7合同段位于龙岩市漳平市新桥镇钱坂村境内，全长6.02km，其中隧道6座/3409延米，均为左右分离式隧道，隧道洞口大多位于浅埋偏压段，隧道洞身V级、IV级围岩占88%，围岩较差，使得隧道开挖的难度加大。

二、隧道开挖施工方法的概述

施工中根据隧道洞口和洞身的不同段落、不同围岩级别、不同围岩状况，再参考设计图纸来选择最佳的开挖方法。本项目图纸建议V级围岩及浅埋偏压段采用中隔壁开挖方式，IV级围岩采用台阶法开挖方式。我们在实际施工中根据围岩的变化及时变更了开挖方式，采用中隔壁法、台阶法、预留核心土法的开挖方式，以上三种方法很好的保证了隧道开挖面的安全和质量。具体施工方法如下：

1、中隔壁法

中隔壁法又称CD 法，主要用于浅埋偏压段或比较软弱地层中，尤其适用于大断面隧道的开挖。CD 法是将钢支撑、喷射混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法，此方法经常在地质条件不理想且必须分部开挖及时封闭的条件下采用。在地质条件差、围岩软弱、覆盖层薄、含水量大、基底承载力低等条件下采用 CD 法开挖，可以减小软弱围岩隧道及大跨度隧道分部开挖难度，通过增加中壁壁等临时支护构件，形成分部开挖初期支护快速封闭环，使分部开挖环环相扣，最后完成全部断面开挖与初期支护。

（1）、施工参数

① 超前支护：拱部采用小导管超前预支护，并注水泥浆；临时侧壁采用φ22超前砂浆锚杆支护。

② 开挖进尺：各分部开挖进尺为 1 榀钢架间距，即 0.5m。

③ 台阶高度：上台阶开挖高度 4.5m~5.0m。

④ 开挖工作面间距：各级台阶开挖间距控制在 3-5m。

⑤ 施工支护措施：中隔壁临时支护采用 I14型钢，初期支护采用I18型钢。

（2）、施工方法

中隔壁开挖法施工工艺：

①开挖左侧导坑上台阶。

II左侧导坑上台阶初期支护（包括侧壁临时支护、拱墙初期支护及临时仰拱），施工上台阶锁脚锚杆。

③在左侧导坑上台阶长度达到3-5m时，开挖左侧导坑下台阶（包括临时仰拱）。

IV左侧导坑下台阶初期支护（包括侧壁临时支护、拱墙初期支护及仰拱初期支护），必要时边墙脚设置锁脚锚杆。

⑤在左侧导坑上台阶开挖达到5-10m时，开挖右侧导坑上台阶。

VI右侧导坑上台阶初期支护（包括墙初期支护及临时仰拱），施工上台阶锁脚锚杆。

⑦在右侧导坑上台阶长度达到3-5m时，开挖右侧导坑下台阶（包括临时仰拱）。

VIII右侧导坑下台阶初期支护（包括拱墙初期支护及仰拱初期支护），必要时边墙脚设置锁脚锚杆。

IX待全断面成环，各部位位移变化稳定后，拆除中隔壁临时支护

X分步施工防排水系统和仰拱、边墙、拱部二次衬砌混凝土。

详见下面示意图：

（3）、中隔壁的拆除

中隔壁施工最关键的工序是中隔壁的拆除，拆除中隔壁应在全断面成环、各部位变形稳定后进行。

2、台阶法

台阶法是将整个工作面分为上、下两部分，分别进行开挖支护。首先进行上台阶的开挖，开挖长度一般控制在3~10m，上台阶每循环开挖进尺要根据围岩的稳定性、整体性、含水量等情况来确定，但不能超过初支的2榀型钢间距；下台阶一般控制在20~30m，下台阶每循环开挖进尺长度同样也不能超过初支的2榀型钢间距。上、下台阶开挖完成后，进行初喷支护，按照图纸要求及时完成初支的施做，然后进行仰拱成环封闭，确保施工的质量和安全。

采用台阶法开挖时，为防止下台阶型钢拱架拱脚下沉、变形，一般要在上台阶拱脚下设置锁脚锚杆及【25b纵向槽钢托梁，把几排拱架连成整体，必要时可根据现场情况采取小导管注浆代替锁脚锚杆或者增设临时仰拱。

详见下面示意图：

3、预留核心土

V级围岩深埋段，考虑到围岩的整体性较好、洞内基本没有渗水等情况，通过各方论证，我们决定采用台阶开挖预留核心土的方法。上台阶采用挖掘机破碎锤进行环形开挖，预留核心土长度2-3米，每循环进尺不超过初支的2榀型钢间距。在V级围岩的地段，尽可能避免爆破开挖，这样可以减少对围岩的扰动，并能有效的避免超挖的问题，确保隧道开挖的质量和安全。

三、施工过程中的质量控制及总结

1、根据图纸设计要求和实际围岩情况，针对采取的开挖方法制定详细、易懂的技术交底及作业指导书，并落实到施工班组。

2、隧道洞口段及不良地质地段施工坚持“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

开挖前，做好超前地质预报，根据预报结果采取适当的加强支护措施。施工过程中，严抓监控量测工作，根据监控量测数据及时进行开挖参数的调整，确保施工的安全质量。譬如本项目在施工过程中对隧道开挖预留变形量的调整（由原设计10cm改为15cm）、初期支护的型钢拱架间距（由间距70cm改为50cm）或型号（Ι14型钢改为Ι18型钢）的调整等。

3、严格按照图纸要求开挖，尤其洞口段不得随意改变开挖方法和顺序。加强对浅埋偏压段的原地面复测，直至衬砌结构完全封闭。围岩变化较大的情况，及时联系建设单位、设计单位、监理单位，并进行现场分析论证，如有必要及时进行围岩支护类型的变更。采取切实有效的开挖方法，确保隧道施工的安全和质量。

4、V级围岩开挖方式均采用机械辅以人工开挖；IV级围岩根据实际情况判断是否采用爆破方式，如果采用爆破的方式要尽可能减少对山体的扰动。我们在实际施工过程中，V级、IV级围岩采取了挖机破碎锤辅以人工的开挖方式，取得了不错的效果。

5、各种进场原材料必须有合格证，并经检验合格，严格按照设计图纸要求进行施工，做到先检后用。喷射砼、水泥浆、衬砌混凝土严格按照试验室配合比进行施做。

6、采用中隔壁法进行开挖进洞，一定要做到“短进尺、早封闭”的原则，及时施做临时仰拱。V级围岩中隔壁法施工时原设计图纸采用的临时仰拱仅有20cm厚的C20砼，考虑到施工的安全和质量，我们在施工过程中，对临时仰拱进行了加强，采用了“I14型钢+20cm厚的C20砼”的方式进行临时成环，起到了很好的效果。

四、施工中应注意的事项

针对隧道施工的特殊性，对每一个环节都要做到周密的考虑，才能确保隧道开挖的安全和质量，在施工应注意以下事项：

1、对施工现场一线的工人和技术人员进行详细的安全及技术交底，充分做到让现场每一个人都能熟练掌握施工中各环节的安全技术要素。

2、进洞前做好量测工作，严格按照图纸要求进行边仰坡的开挖，切实做好边仰坡的支护工作。及时施做洞顶截水沟，对雨水及地表水进行分流，确保隧道开挖在无水或少水状态下进行。

3、根据要求做好隧道洞口段的套拱施工，注意加强对洞口段山体原地表的观测，确保隧道进洞前的稳定。

五、安全保证措施

1、认真贯彻执行“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，正确处理好安全、质量、进度三者之间的关系，做好开挖面施工安全保证措施，杜绝塌方。

2、做好超前地质预报工作，采用TSP、地质雷达、超前探空等综合预报手段对开挖面前方的地质情况作出详细的预报。每个开挖工班配一名工程师跟班作业，确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。

3、现场施工管理人员必须严格遵守“管生产必须管安全”的原则，层层落实安全生产制度。认真落实各类突发事故的应急处理方案，不定期的进行各种应急演练，安全有效的促进隧道的施工。

4、隧道内各种应急材料、设备等专门配备，以备不时之需。

五、结束语

我们在实际施工中，通过采用中隔壁法、台阶法及预留核心土等不同开挖方法的结合使用，有效的保证了隧道的稳定性，未出现大面积的塌方事故，确保了隧道施工的安全和质量，并加快了隧道的施工进度，取得了很好的效果。

隧道施工是一种动态控制的过程，必须时刻对隧道的地形、地质、开挖方法及支护措施等进行全过程的掌握，加强监控量测工作，及时采取准确、有效、安全、适用的开挖方法，这样既能保证隧道施工的安全和质量，也能加快隧道的施工进度，对类似工程有一定的借鉴作用。

参考文献：

（1）《公路隧道施工技术规范》（JTG/T F60-2009）。

（2）《福建省高速公路施工标准化管理指南》（隧道工程）。