浅析浅埋偏压Ⅴ级围岩隧道开挖工艺

崔 健 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概况

把水寺隧道右线S5a段属于浅埋偏压Ⅴ级围岩及洞身富水性较强的构造破碎带。根据新奥法原理，采用复合衬砌。初期支护由系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、钢拱架和超前小导管组成。锚杆采用D25中空注浆锚杆L=300cm呈（纵）50cm×100cm（环）梅花形布置。钢筋网采用φ8圆钢制作，网格尺寸为20×20cm。钢拱架由18工字钢和A3钢板钢筋组成，间距为50cm。小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，环向间距以40cm布置。初期支护为C20喷射混凝土，喷射混凝土厚26cm。二次衬砌拱部及仰拱采用钢筋混凝土，衬砌厚为45cm的C25模筑混凝土。仰拱回填采用C15片石混凝土。初期支护与二次衬砌之间铺设防水板作为防水层边墙和拱部添加复合防水剂。

2 施工方案及施工工艺

2.1 施工原则

施工过程中严格遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，控爆破，勤量测”的施工原则。

①管超前——在围岩破碎及断层带工作面开挖前，沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管，以架立的格栅钢架为支点，起超前作用。

②严注浆——在打投超前小导管后注浆加固地层，使松散、软弱的围岩胶结成整体，增强围岩的自稳能力，和超前小导管一起，形成纵向超前支护体系，防止工作面失稳。

③短开挖——围岩条件较差时，每次开挖循环进尺要短，开挖和支护时间尽可能缩短，进尺小于1m,采用微台阶开挖。

④强支护——采用格栅钢架和喷混凝土进行较强的早期支护。

⑤早封闭——开挖后初期要尽早封闭成环，以改善受力条件，当总收敛值达80%以上，尽早进行二次衬砌，增加后续工程施工的安全性。

⑥控爆破——开挖过程中严格控制炸药量，减少爆破震动干扰。

⑦勤量测——量测是对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，做到随时掌握住处及时回归分析及时反馈，以量测指挥施工。

2.2 开挖支护

①隧道该里程段采用台阶法开挖，控制爆破，喷射混凝土初期支护；采用超前小导管超前支护，D25中空注浆锚杆，长3m，环向间距1.0m布置,每隔0.5m设一环，水灰比为1：1，注浆压力为0.5MPa～1.0MPa。钢支撑拱架全环设置，每0.5m为一榀。

②环向锚杆由人工直接打入，采用湿喷射混凝土。

③为防止拱部下沉，拱部钢支撑架架立完之后，在拱脚处打锁脚锚管（20MnSi锁脚锚杆），长3.5m。下半断面开挖支护完后施作仰拱，拱墙衬砌。

④循环进尺控制在0.5m～2.0m，下台阶开挖后，墙部和底部钢架同时安装，喷混凝土封闭。

⑤隧道衬砌紧跟开挖，确保施工及结构的安全。

2.3 施工步骤

打超前小导管注浆→上台阶开挖→立钢架、环向系统锚杆→铺设第一层钢筋网→初喷→第二层钢筋网→复喷→开挖下台阶→立钢架→铺设第一层钢筋网→初喷→第二层钢筋网→复喷→仰拱超前灌注→墙拱混凝土灌注。

2.4 爆破

采用光面爆破，微震控制爆破方法,塑料导爆管非电起爆。隧道开挖施工中根据光面爆破设计，结合现场地质情况进行爆破试验并不断修正设计参数，以达到最佳爆破效果。成立爆破专业小组，实行定人、定位、定标准的岗位责任制，精细规范实施，其具体技术措施如下。

2.4.1 测量放线

每次测量放线时，对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳的爆破效果。

2.4.2 钻孔作业方法步骤

①严格控制炮眼间距，误差不得大于5cm，方向相互平行，严禁相互交错，硬岩残眼率达80%以上，中硬岩70%以上，软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。

②严格控制钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不得大于10cm。

2.4.3 微震控制爆破方法

单段最大超爆药量按下式计算，并对相邻隧道及浅埋段地表构筑物进行振动检测及时调整爆破方案。

V=K（Q1/3/R）a(cm/s)

式中：Q——为单段最大起爆药量（kg）

R——爆破中心距构筑物距离（m）

K——地质介质系数，K=50～360

a——地震波衰减系数，取a=1.5

2.5 初期支护施工方法

2.5.1 锚杆支护中空注浆锚杆（WTD25）施工要点如下：成品锚杆管径偏差不宜超过0.5mm；用于安装的冲击器尾部经过淬火处理。

2.5.2 挂网

按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固，钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层大于4cm。

2.5.3 喷射混凝土

按湿式喷射混凝土施工法施工。在有水地段，喷射混凝土采取如下措施：当水量不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后喷射混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷射混凝土。

增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再向导管附近喷射混凝土。

2.5.4 钢拱架安装

①安装前分批检查验收加工质量。

②清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。

③按设计焊接定位系筋及纵向连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装钢架质量。

④严格控制钢拱架的中线及标高尺寸。

⑤钢拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢拱架密贴、牢靠、稳固。

⑥确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。

⑦钢架在工作台上加工，按设计加工好钢架的各单元钢架后，组织试拼，检查钢架的尺寸及轮廓是否合格。严格控制节点板的钻孔尺寸。

⑧加工误差：轴线长度+10mm，平面翘小于±20mm,螺栓孔中心距+0.5mm。

⑨钢架各单元明确标注类型及单元号，分类堆放在干燥处。

说起“现成品艺术”，很容易让人联想到马歇尔.杜尚的一系列作品，比如《自行车轮》、《泉》、《大玻璃》、《L.H.O.O.Q》等。但在理论家阿瑟.丹托(ArthurC Danto)的著作《艺术的终结》一书中，丹托并没有将杜尚的《泉》作为一件标志“艺术终结”的作品，而是选择了安迪.沃霍尔(Andy Warhol)的《布里洛盒子》。这两件作品看上去都跟现成品有关，为什么丹托不选择更早出现的《泉》呢？

⑩结构试验时，在工作台上将钢架拼装成环，外侧使用油顶，按设计荷载进行加压，使用钢筋应力计及收敛仪器测钢架内力和变形情况。

2.5.5 超前小导管注浆预加固

①施工方法：现场加工小导管，插入端加工成锥形,出浆孔用台钻加工。利用凿岩机钻孔或用凿岩机直接将小导管打入岩土层，注浆泵压注水泥浆。

②注浆控制：a.采用注浆压力和浆液注入量指标中单一指标控制；b.注浆压一般控制在0.5～1.0MPa；c.浆液注入量根据浆液扩散半径（Rk）及注浆长度确定。

④注浆钻孔做到：孔壁圆、角度准、孔身直、深度够、岩粉清洗干净，当出现严重卡钻，孔口不出水时，应立即停止钻孔，并安设注浆管，迅速注浆。成孔探孔合格后，立即将小导管打入已成孔内，预留20cm，用塑胶泥将导管空隙封堵密实。

导管沿隧道开挖轮廓线布置，外倾角控制在10°～15°，小导管纵向水平搭接长度不小于1.5m。

3 总 结

浅埋、偏压、软弱围岩的隧道施工具有一定的特殊性和复杂性，因此在施工过程中要制订切实可行并且要与隧道工程相关相符的施工方案，在此基础上进行各项隧道施工作业，合理处理偏压问题，保证超前支护和锚喷支护的紧密结合，只有这样才能充分发挥支护的联合作用，为隧道施工提供安全保证。