特长隧道围岩施工技术探讨

张国庭

摘要：随着基本建设标准的不断提高，公路工程特长隧道也不断增多，为了加快投资回报，业主会压缩工期，同时承包商为追求更好的经济效益，会加快进度。隧道全长12.71km，为广梧高速公路隧道，隧道围岩主要为Ⅱ级和Ⅳ级、V级围岩。根据围岩实际情况和施工情况，Ⅱ级围岩采用全断面开挖，同时，Ⅳ级、V级围岩开挖突破设计和规范，也采用全断面开挖。本文就广梧隧道出口实际施工情况，在快速掘进方面总结了成功的经验和体会，为同类工程提供借鉴。

关键词：公路 隧道掘进 技术

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: with the basic construction standards rise ceaselessly, the highway tunnel project also has increased, in order to speed up the return on investment, owner will be compressed time duration, and the contractor in the pursuit of better economic benefit, will speed up the process. The tunnel is a 12.71 km, for cross wide highway tunnel, the surrounding rock mainly for Ⅱ level and Ⅳ level, rock grade V. According to the actual situation and the construction of surrounding rock, Ⅱ level the surrounding rock, whole section excavation, and at the same time, Ⅳ grade, grade V excavation breakthrough design and specification of surrounding rock, also adopt the whole section excavation. This paper cross wide tunnel construction situation, in rapid tunneling, this paper summarized the successful experience and understanding to the similar projects for reference.

Keywords: highway tunnel tunneling technology

一、工程概况：

本工程为广梧高速公路河口至双凤段第五合同段，位于云安县境内，路线途经长坑口、旧仓村和大洞村等地，沿线有S368省道、X465县道、村道及机耕便道经过，交通方便。该合同段全长12.71km，起迄里程为K47+140～LK59+850、K47+140～RK59+700。本合同段中设石牙山隧道一座，左线隧道里程LK53+366.16～LK57+922.07，长4555.91m，右线隧道里程RK53+344.16～RK57+950.61，长4606.45m。该隧道是全线的控制工程，总工期要求24个月。

二 、 工程地质情况

（1）地形地貌

本隧道地处低山丘陵区，丘陵属粤桂边界的云雾山脉部分，千米以上的山岭有大绀山（1085.5m）。进出洞口坡度较陡，隧道穿越区地面相对高差392m，丘陵脊线明显，由于受区域上断裂控制，脊线大部分为北东～南西方向，山体地形陡峻，山体植被茂密，生长各种杂木和杂草。两端洞口基本垂直地形等高线。

（2）地质构造

通过对两端洞口地质调查，在洞口上未发现崩塌、滑坡等不良地质现象，两端洞口基本垂直地形等高线。

对本项目影响较大的地质构造是出露于石牙山隧道左线里程LK55+840～LK56+200段的F4斷层：产状变化较大，NE走向，倾角35～60，切割上三叠系和震旦系地层，可见宽度大于8m，构造角砾岩和硅化、赤铁矿化及竭铁矿化发育，对隧道施工有影响，是裂隙水的通道或富集地段，需注意大量涌水或发生坍塌。

（3）地层岩性

本项目出口段主要围岩为上三叠统砂岩、震旦系石英岩和石英砂岩、罗定群粉砂岩、角砾岩、硅质岩等，微风化岩新鲜、岩质坚硬、完整性好，断层围岩节理裂隙发育、破碎、整体性差。

（4）水文地质

隧道围岩地下水与上覆岩土层分布和厚度及构造裂隙发育程度关系密切，根据设计水位观测资料，洞身围岩地下水位标高范围120.75～252.57m（设计隧道地面标高为98.2～175.3m），围岩地下水为基岩裂隙水。

三 、隧道围岩分类

左右洞合计Ⅰ级围岩全长493m，占隧道全长4581.68m的10.76%，Ⅱ级围岩全长3126.87m，占隧道全长4581.68m的68.24%，Ⅲ级围岩全长663m，占隧道全长的14.47%，Ⅳ级围岩全长193.37m，占隧道全长的4.22%，Ⅴ级围岩全长79m，占隧道全长的1.72%。

表1-1 石牙山隧道（出口端）岩岩情况表

里程 长度 分类 里程 长度 分类

RK55+647～RK56+867.5 1220.5m Ⅱ LK55+644～LK55+954 310m Ⅰ

RK56+867.5～RK56+919.5 52m Ⅲ LK55+954～LK56+030 76m Ⅱ

RK56+919.5～RK56+968.5 49m Ⅱ LK56+030～LK56+186 156m Ⅲ

RK56+968.5～RK57+056.5 88m Ⅲ LK56+186～LK56+243 57m Ⅱ

RK57+056.5～RK57+710.37 653.87m Ⅱ LK56+243～LK56+426 183m Ⅰ

RK57+710.37～RK57+794.37 84m Ⅲ LK56+426～LK56+537 111m Ⅱ

RK57+794.37～RK57+907.37 113m Ⅳ LK56+537～LK56+608 71m Ⅲ

RK57+907.37～RK57+937.37 30m Ⅴ LK56+608～LK57+567.5 959.5m Ⅱ

LK57+567.5～LK57+779.5 212m Ⅲ

LK57+779.5～LK57+859.87 80.37m Ⅳ

LK57+859.87～LK57+908.87 49m Ⅴ

备注：右线2290.37m、左线2264.87m，未计明洞长度

四 、隧道衬砌结构设计

石牙山隧道采用复合式衬砌结构，初期支护主要有锚杆、钢筋网、喷射混凝土和钢架组成，二次衬砌采用C20或C25曲墙式模筑（钢筋）混凝土，抗渗级别为S6，初期支护与二次衬砌拱墙间设置防水隔离层。隧道采用了6种衬砌类型，不同围岩地段设计支护参数如表1-2所示。

五、围岩施工技术

隧道全部采用全断面施工方法，利用自制作业台架，手持YT-28风钻钻眼，非电毫秒雷管起爆，光面爆破。隧道采用ZLC-50C装载机装渣，挖掘机爬渣，采用无轨运输，18 t自卸汽车运输。

5．1开挖台架改进

隧道出口段施工中，采用工字钢、槽钢、钢筋等焊接加工的轮胎式开挖台架，台架上安装有高压风、水钢管，通过闸阀连接风钻、照明配电盒及照明灯具，台架共分4层，可以24台风钻同时施工。下部安装轮胎，将钢丝绳套在装载机斗上，带动台架前行，行动方便、迅速。工人在台架的各个区域作业，互不影响。出渣后，开挖台架到位立即进行测量放样，出渣完到开钻只需20 min，钻眼时间大大缩短。钻孔台架结构比较简单，加工需15个工日，各种钢材约13 t。

5．2

开挖进尺确定

V级围岩钢拱架间距为75 cm，因此进尺控制在1．5 m左右；Ⅳ级围岩格栅钢架间距为1．2 m，进尺控制在2．5 m左右；Ⅱ级围岩进尺控制在3—3．5 m。

5．3超欠挖控制

隧道Ⅳ级、V级围岩超欠挖控制的好坏对后步工序(立拱架和喷混凝土)的施工造成影响，欠挖后尺寸不够造成拱架没法架立，处理欠挖耽误时间；超挖后对支护不利，锚杆锚同深度受到影响，喷混凝土时间过长，因此超欠挖的控制是非常关键的环节。隧道Ⅱ级围岩超欠挖控制的好坏将对二次衬砌的施工造成很大影响。对隧道超欠挖，从以下几个方面进行控制：

(1)正确标示开挖轮廓线。在爆破前画开挖轮廓线时充分考虑施工误差和围岩设计预留变形量及画线误差等因素，在设计轮廓线外要加大尺寸。预留变形：V级围岩浅埋地段为15 cm，V级围岩正常地段为10 cm，Ⅳ级围岩地段为7 cm，Ⅱ级围岩岩爆段为5 cm，正常段为0。施工时根据量测变形情况对实际数据进行调整。

(2)优化爆破设计。由于隧道工程围岩本身的复杂性和不可预见性期望地质勘察和施工图设计阶段将隧道所有地质问题搞清楚是极其困难的，尤其是长大和地质复杂隧道工程。因此根据不同的围岩情况采用不同参数的光面控制爆破技术，不断总结，修正爆破参数，使之达到最佳效果。

(3)保证钻孔质量。炮孔间距符合钻爆设计，周边眼间距的误差不大于5 cm，辅助眼间距的误差不大于10 cm，周边眼的外插角l。一2。；除掏槽眼、周边眼、底板眼外，其他眼孔方向应与隧道方向平行，要求孔底在同一平面上；钻孔结束后清孔，炮眼用炮泥堵塞，确保单孔装药质量。

(4)建立严格的激励、约束机制。实行超欠挖奖罚制度，定人定眼，将奖罚数量与炮眼残留痕迹、超欠挖范围、超欠挖数量、炸药用量等直接掛钩，形成一套强有力的控制超欠挖管理办法。

5．4喷混凝土

喷混凝土采用潮喷混凝土工艺，早期强度上升很快，和钢架支护利于支护及时封闭，减少早期变形。

5．5钢拱架、格栅钢架和超前支护

Ⅳ级、V级围岩段初喷后立即进行架设钢拱架或格栅钢架，根据架设情况快速施作定位锚杆，并可作为系统锚杆。底部加设锁脚锚杆，锁脚锚杆一边2根。系统锚杆从下部向上部施作，为喷混凝土提供条件。

V级围岩设超前支护，超前支护为咖42小导管，钻眼时进行施作。

六、现场管理

隧道开挖工序包括测量放线、钻眼、装药、爆破、通风、排烟、找顶、出渣、初期支护(锚杆、钢筋网、喷混凝土)等为一个循环，因此在抓各工序的进度外，要尽量缩短各工序之间的衔接时间，现场要做到交替施工，这就要求现场管理人员(调度)要安排合理。左右线为两套施工作业人员和机械设备，这可以在一方出现问题时另一边作为备用。

车行横通道和人行横通道根据隧道掘进的进度，要尽早施工，保证左右线之间的联系，为通风和行车提供好的条件，同时又为安全提供保障。洞口设立值班室，建立值班制度和现场交接班制度，对违反各种管理办法和制度的人员进行张榜公布，情节严重的人员立即清退。

总结与体会

良好的施工管理是实现隧道快速施工的必要条件。技术创新、设备科学优化配套、质量安全保证、文明施工等都需要良好的施工管理作保证。但Ⅳ级、V级围岩是否可以采取全断面掘进，应以隧道地质条件、施工水平进行综合考虑，不能贸然采用。同时，根据地质条件变化及时改变施工方法，例如隧道处治溶洞、破碎带和岩溶塌陷体时，立即改为微台阶法，改变支护参数，确保施工安全。

参考文献

[1]关宝树．隧道工程施工要点集[M]．北京：人民交通出版社，2003．

[4]张俊峰．大竹林隧道快速施工技术研究[J]．隧道建设，2003，(4)．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。