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摘要：结合某实体工程隧道软弱浅埋围岩段开挖施工的成功实践，详细阐述了软弱浅埋围岩段开挖施工技术，可供同类工程施工参考。
关键词：隧道，软弱浅埋围岩段，开挖施工。
中图分类号： U45 文献标识码：A
1工程概简况
某隧道位右线全长1377米，左线全长1408米，隧道围岩主要为角砾状灰岩夹泥质白云岩、白云质灰岩、石灰岩、云斑状石灰岩、角砾状灰岩等，以硬质岩为主，少量较软硬岩。全隧以Ⅲ级围为主，约占全隧的70%，Ⅳ级围岩穿插于Ⅲ级围岩中，约占全隧的27%，进口端围岩较为破碎，为Ⅳ、Ⅴ浅埋围岩。隧址区内发现溶洞，岩溶裂隙发育，岩石破碎，富水性较强，并存在连通性，施工中局部段会有塌方、涌水危害，是影响该隧道进度的主要不良地质。
2软弱浅埋围岩段开挖施工
（1）Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋地段，采用上部弧形导坑预留核心土法施工，见图1。图中：1、超前导管支护，2、上部环向开挖，3、上部初期支护，4、核心土体开挖，5－6、下部开挖，7、边墙初期支护，8、现浇仰拱衬砌，9、铺筑防水层，模注二次衬砌。上台阶以弱爆破开挖为主，开挖后及时喷砼封闭岩面，及早施作拱部喷锚网、钢架初期支护，喷砼采用湿喷工艺。为提高工效，上台阶出碴利用挖掘机将碴扒到下台阶，由装载机机配合自卸式汽车出碴。开挖上部弧形导坑时，同时开挖中台阶或中、下台阶，循环进尺相同。开挖后立即喷砼封闭岩面，及时施作边墙喷锚网、钢架初期支护。左右侧槽不能对称开挖，须错开2～3m。为减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用小直径光爆药卷，并采用导爆索串装药结构，孔口堵塞长度不小于40cm。原则上应先布置掏槽眼、周边眼，然后是底板眼、内圈眼、三台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置即可。具体为：a.布置掏槽眼、扩槽眼：采用双临空孔型标准布置法，设置6个掏槽眼，8个扩槽眼。b.布置周边眼：周边眼参数经验计算式如下：间距：E=（12～16）d（d为炮眼直径=3.5cm），本隧采用E=14*3.5=49cm;光面爆破：E/W=0.8，最小抵抗线：W=61cm。c.布置底板眼：底板眼均匀布置间距a底=（1.1～1.8）W=1.1×61=67cm。d.布置内圈眼、三台眼：通常内圈眼、三台眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，而内圈眼又应比三台眼密一些，内圈眼间距为周边眼间距的1.5-2倍左右，三台眼间距又为内圈眼间距的1.5-2倍左右，故此内圈眼间距采用98cm，三台眼间距采用196cm。e.布置掘进眼：均匀布置采用110cm。（2）超前注浆小导管施工。超前注浆小导管采用风动凿岩机钻孔，并保证小导管纵向搭接长度V级浅埋段搭接长度1.43m、V级深埋段搭接长度1.23m、,注浆前先喷射混凝土5～10cm,封闭掌子面，以起止浆和稳定掌子面的作用，注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。开挖前试挖掌子面，无明显渗水时进行开挖作业。小导管采用Φ42mm、壁厚4mm热轧无缝钢管加工，长度为4.5m，拱部间距0.4m，外插角10度，其搭接长度不小于1m。小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为8mm。 ①注浆管的安装方法：在设计的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内，带好丝扣保护帽，专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用锚固剂填充孔口。注浆管的外露长度为50cm。以便连接孔口阀门和管路。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。②注浆压力控制：注浆压力以孔口压力表显示的值为准，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。通过注浆泵控制调节。当管路阻力≤0.2MPa时，可略去阻力损失，而由泵压来监控。根据泵压与油压的关系设定油压值，确保注浆过程安全方便。③注浆量的控制：小导管注浆采用水泥净浆液，即水泥浆水灰比1:1。④注浆结束标准：在正常情况下，采用定压注浆。当注浆压力达到或接近设计终压值时，结束注浆。而当注浆压力接近或达到设计终压的80%，如出现圈套的漏浆，经间歇注浆后，也可结束注浆。（3）长管棚施工。长管棚采用热轧无缝钢管，管棚长19m，直径108mm，环向间距40cm，外插角1～20，压注水泥浆。①施作套拱。混凝土套拱作为长管棚的导向墙，本隧道采用C25砼套拱，套拱在洞身开挖轮廓线以外施作，套拱内埋设三榀I16工字型钢拱支掌，钢拱支掌与管棚导向孔管焊成整体。孔口管作为管棚的导向管，它安设的位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。为克服钻机具自重所产生的下垂，拱部导向孔外插角选大值（30），至拱脚逐渐过渡为10，。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。洞口段套拱纵向设置2m，套拱厚80cm，必要时增加套拱扩大基础，套拱内预埋Φ127导向钢管，套管与钢拱架焊接并用Φ16钢筋固定，套拱施工应在暗洞超前支护施做前施工，固定导向管时应结合施工预留变形量，套拱墙脚标高根据实际开挖情况酌情调整。②搭钻孔平台安装钻机。钻机平台可用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻時钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。③钻孔。钻机距工作面距离不大于2m，采用两台钻机同时作业，由两侧向中间，互不干扰，加快进度。钻机开钻时，可低速低压，待成孔几米后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。为防止黄土堵塞钻机风孔，加大高压风清孔频率，切忌高压水清孔。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。钻孔出现卡钻或坍孔时应先注浆后再钻孔。④清孔、验孔。用Φ108mm岩芯管进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；用高压气从孔底向孔口清理钻渣；用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。⑤安装管棚钢管。钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻Φ12出浆孔；钢管接头采用丝扣连接。为使钢管接头错开，钢管按4m、4m、5m、6m不等长加工，保证相邻管棚在同一截面的接头错开。⑥注浆。管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m，注浆采用分段注浆。注浆参数：水泥：水玻璃1：0.5～1：1；水灰比取1：1～1：0.5；注浆压力：初压0.5～1.0Mpa,终压2.0Mpa；水玻璃模数n=2.4～3.4，玻美度Be’=30～40。注浆前按参数进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以确保达到固结围岩的目的。注浆结束:进浆量小于20～25L/min,注浆压力逐步升高，达到设计终压后稳定10min以上；注浆结束后采用1：1水泥砂浆填充无缝钢管。
图1 预留核心土法施工工序示意图
3结语
软弱浅埋围岩段开挖施工应按照“岩变我变”的原则进行调整，不同围岩地段采用不同的掏槽形式，确定合理的单耗以保证整体爆破效果；安全、快捷的喷锚支护是保证隧道快速掘进的重要环节，应针对隧道的地质构造特点，采用混凝土湿喷技术，将每循环的支护时间缩短，并提高支护质量，改善作业环境条件；施工中应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则，缩短支护时间，保证隧道安全、快捷的掘进；采用超前地质预报手段，对掌子面前方的工程地质及水文地质情况进行预报，尤其探明不良地质现象，及时掌握掘进前方的地质情况，及时掌握围岩变形情况，调整支护结构和体系，以确保工程安全、顺利实施。
参考文献
[1]潘雪峰.隧道穿越软弱围岩及断层破碎带的工程对策[J].筑路机械与施工机械化. 2010(02)
[2]漆国富.软弱围岩隧道大变形施工控制技术[J].公路与汽运. 2010(01)
关键词：隧道，软弱浅埋围岩段，开挖施工。
中图分类号： U45 文献标识码：A
1工程概简况
某隧道位右线全长1377米，左线全长1408米，隧道围岩主要为角砾状灰岩夹泥质白云岩、白云质灰岩、石灰岩、云斑状石灰岩、角砾状灰岩等，以硬质岩为主，少量较软硬岩。全隧以Ⅲ级围为主，约占全隧的70%，Ⅳ级围岩穿插于Ⅲ级围岩中，约占全隧的27%，进口端围岩较为破碎，为Ⅳ、Ⅴ浅埋围岩。隧址区内发现溶洞，岩溶裂隙发育，岩石破碎，富水性较强，并存在连通性，施工中局部段会有塌方、涌水危害，是影响该隧道进度的主要不良地质。
2软弱浅埋围岩段开挖施工
（1）Ⅳ、Ⅴ级围岩浅埋地段，采用上部弧形导坑预留核心土法施工，见图1。图中：1、超前导管支护，2、上部环向开挖，3、上部初期支护，4、核心土体开挖，5－6、下部开挖，7、边墙初期支护，8、现浇仰拱衬砌，9、铺筑防水层，模注二次衬砌。上台阶以弱爆破开挖为主，开挖后及时喷砼封闭岩面，及早施作拱部喷锚网、钢架初期支护，喷砼采用湿喷工艺。为提高工效，上台阶出碴利用挖掘机将碴扒到下台阶，由装载机机配合自卸式汽车出碴。开挖上部弧形导坑时，同时开挖中台阶或中、下台阶，循环进尺相同。开挖后立即喷砼封闭岩面，及时施作边墙喷锚网、钢架初期支护。左右侧槽不能对称开挖，须错开2～3m。为减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用小直径光爆药卷，并采用导爆索串装药结构，孔口堵塞长度不小于40cm。原则上应先布置掏槽眼、周边眼，然后是底板眼、内圈眼、三台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置即可。具体为：a.布置掏槽眼、扩槽眼：采用双临空孔型标准布置法，设置6个掏槽眼，8个扩槽眼。b.布置周边眼：周边眼参数经验计算式如下：间距：E=（12～16）d（d为炮眼直径=3.5cm），本隧采用E=14*3.5=49cm;光面爆破：E/W=0.8，最小抵抗线：W=61cm。c.布置底板眼：底板眼均匀布置间距a底=（1.1～1.8）W=1.1×61=67cm。d.布置内圈眼、三台眼：通常内圈眼、三台眼比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，而内圈眼又应比三台眼密一些，内圈眼间距为周边眼间距的1.5-2倍左右，三台眼间距又为内圈眼间距的1.5-2倍左右，故此内圈眼间距采用98cm，三台眼间距采用196cm。e.布置掘进眼：均匀布置采用110cm。（2）超前注浆小导管施工。超前注浆小导管采用风动凿岩机钻孔，并保证小导管纵向搭接长度V级浅埋段搭接长度1.43m、V级深埋段搭接长度1.23m、,注浆前先喷射混凝土5～10cm,封闭掌子面，以起止浆和稳定掌子面的作用，注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。开挖前试挖掌子面，无明显渗水时进行开挖作业。小导管采用Φ42mm、壁厚4mm热轧无缝钢管加工，长度为4.5m，拱部间距0.4m，外插角10度，其搭接长度不小于1m。小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为8mm。 ①注浆管的安装方法：在设计的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内，带好丝扣保护帽，专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用锚固剂填充孔口。注浆管的外露长度为50cm。以便连接孔口阀门和管路。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。②注浆压力控制：注浆压力以孔口压力表显示的值为准，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。通过注浆泵控制调节。当管路阻力≤0.2MPa时，可略去阻力损失，而由泵压来监控。根据泵压与油压的关系设定油压值，确保注浆过程安全方便。③注浆量的控制：小导管注浆采用水泥净浆液，即水泥浆水灰比1:1。④注浆结束标准：在正常情况下，采用定压注浆。当注浆压力达到或接近设计终压值时，结束注浆。而当注浆压力接近或达到设计终压的80%，如出现圈套的漏浆，经间歇注浆后，也可结束注浆。（3）长管棚施工。长管棚采用热轧无缝钢管，管棚长19m，直径108mm，环向间距40cm，外插角1～20，压注水泥浆。①施作套拱。混凝土套拱作为长管棚的导向墙，本隧道采用C25砼套拱，套拱在洞身开挖轮廓线以外施作，套拱内埋设三榀I16工字型钢拱支掌，钢拱支掌与管棚导向孔管焊成整体。孔口管作为管棚的导向管，它安设的位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。为克服钻机具自重所产生的下垂，拱部导向孔外插角选大值（30），至拱脚逐渐过渡为10，。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。洞口段套拱纵向设置2m，套拱厚80cm，必要时增加套拱扩大基础，套拱内预埋Φ127导向钢管，套管与钢拱架焊接并用Φ16钢筋固定，套拱施工应在暗洞超前支护施做前施工，固定导向管时应结合施工预留变形量，套拱墙脚标高根据实际开挖情况酌情调整。②搭钻孔平台安装钻机。钻机平台可用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻時钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。③钻孔。钻机距工作面距离不大于2m，采用两台钻机同时作业，由两侧向中间，互不干扰，加快进度。钻机开钻时，可低速低压，待成孔几米后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。为防止黄土堵塞钻机风孔，加大高压风清孔频率，切忌高压水清孔。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。钻孔出现卡钻或坍孔时应先注浆后再钻孔。④清孔、验孔。用Φ108mm岩芯管进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；用高压气从孔底向孔口清理钻渣；用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。⑤安装管棚钢管。钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻Φ12出浆孔；钢管接头采用丝扣连接。为使钢管接头错开，钢管按4m、4m、5m、6m不等长加工，保证相邻管棚在同一截面的接头错开。⑥注浆。管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m，注浆采用分段注浆。注浆参数：水泥：水玻璃1：0.5～1：1；水灰比取1：1～1：0.5；注浆压力：初压0.5～1.0Mpa,终压2.0Mpa；水玻璃模数n=2.4～3.4，玻美度Be’=30～40。注浆前按参数进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以确保达到固结围岩的目的。注浆结束:进浆量小于20～25L/min,注浆压力逐步升高，达到设计终压后稳定10min以上；注浆结束后采用1：1水泥砂浆填充无缝钢管。
图1 预留核心土法施工工序示意图
3结语
软弱浅埋围岩段开挖施工应按照“岩变我变”的原则进行调整，不同围岩地段采用不同的掏槽形式，确定合理的单耗以保证整体爆破效果；安全、快捷的喷锚支护是保证隧道快速掘进的重要环节，应针对隧道的地质构造特点，采用混凝土湿喷技术，将每循环的支护时间缩短，并提高支护质量，改善作业环境条件；施工中应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则，缩短支护时间，保证隧道安全、快捷的掘进；采用超前地质预报手段，对掌子面前方的工程地质及水文地质情况进行预报，尤其探明不良地质现象，及时掌握掘进前方的地质情况，及时掌握围岩变形情况，调整支护结构和体系，以确保工程安全、顺利实施。
参考文献
[1]潘雪峰.隧道穿越软弱围岩及断层破碎带的工程对策[J].筑路机械与施工机械化. 2010(02)
[2]漆国富.软弱围岩隧道大变形施工控制技术[J].公路与汽运. 2010(01)