鄂北工程小直径短隧洞开挖支护安全技术探讨

胡 辉，胡 浩，罗应贵

（鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹），430071，武汉）

鄂北工程小直径短隧洞开挖支护安全技术探讨

胡 辉，胡 浩，罗应贵

（鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹），430071，武汉）

根据鄂北工程小直径短隧洞地质情况，对隧洞内多种不良地质、Ⅲ类围岩以下岩层等进行开挖支护技术探讨，提出根据不同地质条件采取锚杆支护、钢拱架支护、小导管超前加固、超前管棚等不同开挖支护技术，并探讨支护技术具体方案，保证了开挖支护的安全性，为类似小直径短隧洞安全支护提供经验和技术参考，同时降低施工风险。

短隧洞；支护；小直径；安全措施

一、工程地质条件

鄂北地区处于丘陵地带，地质条件较差，该施工标段山体地质为太古界桐柏山群黄土寨组（Arh）黑云奥长混合片麻岩，呈由强到弱风化状，上覆岩层厚5～70m，岩体完整性较差，围岩不稳定，成型时间相对于山体较短，隧洞开挖可能遇到诸多不良地质影响。该施工标段隧洞直径2.8m，短隧洞长度0.1～4km不等，隧洞可能存在溶洞、断层等不良地质地段，会遭遇软弱地层及出现塌方、坍塌等不良后果，因此必须根据不同地质条件采取锚杆支护、钢拱架支护、小导管超前加固、超前管棚等不同开挖支护技术，以确保施工安全。

二、隧洞开挖支护技术

1.钢拱架支护技术

对于Ⅲ类及以下围岩，一般采用钢拱架支护技术对隧洞进行支护保证施工安全。一般小直径隧洞开挖采用全断面开挖，爆破后初喷1.5cm混凝土，然后使用钢拱架及时进行加固，钢拱架安装后及时打入锚杆，使钢拱架同壁面紧密接触，与围岩的间隙用混凝土块填充。钢支撑架设好后复喷15 cm混凝土，覆盖12 cm工字钢，工字钢与系统锚杆端头焊接，并喷射混凝土。连续使用钢拱架的数量不小于3榀，纵向布置间距1.5 m，断层破碎带加密至0.5 m,相邻两榀钢拱架之间采用Φ22 mm钢筋连接。砂浆锚杆剖面见图1。

图1 砂浆锚杆剖面图（单位：cm）

2.超前小导管支护技术

洞身开挖遇Ⅳ、Ⅴ类围岩，岩体松散破碎，自身稳定性差，在侧压力作用下存在拱顶和边墙坍塌问题，采用榀钢拱架结合超前小导管支护技术。小导管外露端与钢拱架焊接牢固形成拱圈受力。开挖时采用全断面开挖，进尺1m立即安装2榀钢拱架，并进行钢拱架加固，安装Φ6.5 mm钢筋网。超前小导管与超前锚杆配合使用，前进1m安装1榀钢拱架，打设边墙锚杆和锁脚锚杆，进行钢拱架加固，挂网复喷混凝土至设计厚度。

遇Ⅳ、Ⅴ类围岩岩体完整性差、节理裂隙又比较发育的情况时，在集中压力作用下，也存在拱顶和边墙掉块、滑塌问题。采用进洞口180°范围内布设3排锁口锚杆，锁口锚杆环间距为 30cm，锚杆为 Φ22 mm，长度为4.5 m，3排错开布设，使其杆头向外倾角5°～10°。进入洞内拱顶布置超前锚杆，锁固拱顶，掘进1.5～2 m，初喷C25混凝土3.0～5.0 cm，架设钢拱架，挂网，打设边墙锚杆和锁脚锚杆，复喷混凝土至设计厚度。超前小导管剖面见图 2。

图2 超前小导管剖面图（单位：cm）

3.超前管棚支护技术

为保证进洞安全，隧洞进、出口段采取管棚加固的措施进洞。进、出口管棚长度各15 m。管棚设置在管顶120°范围内，采用Φ108 mm无缝钢管，环向间距 40 cm，倾角 1°，长管棚采用长2 m、厚1 m的C25混凝土套拱作为管棚导向墙，套拱在洞外做好，内设5榀I18工字钢，工字钢上预埋Φ133 mm无缝钢管作为管棚导向管。

为了在特殊条件下安全开挖，超前管棚进行支护钻孔采用Φ130 mm钻头，钻孔孔深20 m，采用Φ108 σ的跟进式管棚，其余的钻浆孔为10 mm间距300 mm梅花形布置。导向管采用Φ150 σ的钢管，导向管利用已支护好的洞段临时钢拱架固定。超前管棚钻进115 mm偏心钻头，管棚连接采用管棚内自带内丝连接。在原已支护好的洞段钢拱架间距1 000 mm和未支护好的洞段间距500 mm采用钢拱架与管棚焊接固定，拱架间用Φ22 mm钢筋焊接，环向间距500 mm,使钢拱架、管棚之间连接成一体，以保证支护的整体稳定，原未喷锚支护的洞段挂钢筋网喷混凝土支护。超前支护好后采用短进尺（500 mm）、弱爆破、分台阶开挖，支护紧跟开挖，以确保施工安全。管棚及其导向管剖面见图3。

图3 管棚及其导向管剖面图

三、结 语

隧洞施工存在隐蔽性，容易发生塌方、坍塌等安全事故。本文探讨了钢拱架支护、超前小导管支护、超前管棚支护3项技术在小直径短隧洞开挖支护的应用，保证了隧洞施工安全。

[1]李奎河.高速铁路软弱围岩短隧道施工技术要点探讨 [J].山西建筑，2012，4（11）.

Discussion on excavation supporttechnology of minordia metershorttunnel of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province

Hu Hui,Hu Hao,Luo Yinggui

Based on geological condition of minor diameter short tunnel of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province,excavation support technology under different poor geologic zones and rock stratum worse than GradeⅢ surrounding rock were discussed.According to different geological conditions,different excavation support technology were put forward,such as bolt support,steel arch support,small pipe ahead reinforcement,shed-pipe advanced support,etc. In order to ensure the security of excavation support,specific program of support technology was discussed.This paper could provide experience and reference of safety support technology for similar minor diameter short tunnel,so as to reduce construction risk.

short tunnel;support;minor diameter;safety measure

TV68+TV672.1

B

1000-1123（2017）22-0043-02

2017-10-11

胡辉，广悟部主任，高级工程师。

责任编辑 韦凤年