大断面隧道变截面段施工技术研究

王大昕

摘 要：在黑山共和国南北高速公路Zecka隧道（15号隧道）施工中，大断面隧道变截面段的施工难度大，对施工技术的要求较高，需要采取特殊的施工工艺才能满足实际要求。为此，我们应根据15号隧道大断面隧道变截面段的施工特点，总结施工经验，采取正确的施工技术，保证大断面隧道变截面段施工能够取得积极效果。

关键词：大断面隧道 截面段 施工技术

一、前言

根据黑山共和国南北高速公路Zecka隧道（15号隧道）大断面隧道变截面段施工经验总结，大断面隧道变截面段施工中，首先要做好大跨段的开挖与支护，完成这一部分施工之后，也就是标准单线断面进入多线大断面施工，最后进行大跨、变截面衬砌。在实际施工中，考虑到大断面隧道变截面段的施工难度，需要保证每一个施工环节的质量都能达标，避免因其中某一个工序不达标而引发系统质量问题。所以，我们要对施工技术和施工工艺有较为深入的了解，做到根据施工需要强化工艺控制，保证工程满足设计要求，达到安全施工，有效化的解决施工中出现的问题。

二、针对大断面隧道施工难点进行分析

大断面隧道变截面段施工的关键点是在确保施工安全并对变截面施工二衬进行施工操作，第一个问题也就是解决模板台车随着施工截面的不断变化而解决的问题。在施工过程中由于地质因素，如溶洞、软弱岩石、裂缝等方面，对施工带来严重灾害，第二个问题也就是由于地质因素引起而解决的隧道截面失稳问题。大断面施工工艺复杂并且施工难度大根据不同设计断面，进行衬砌台车的设计、拼装及不同断面的转换。

三、大断面隧道变截面段施工过程，

应重点做好大跨段开挖、支护，施工步骤及注意事项

1、开挖

中壁法按隧道超前支护、左右侧台阶开挖、每开挖一部分是作相应支护，待一侧支护稳定后，达到设计强度的70%在进行另一侧开挖，左右交叉开挖、支护，形成网格状支护体系。

在隧道开挖中，中壁法是发源于日本。利用中壁法开挖，不但可以解决隧道开挖过程中的隧道壁容易坍塌的问题，同时也可以提高隧道开挖质量，按照分梯段开挖，合理控制开挖速度，避免开挖过程中出现坍塌及其他问题。中壁法的优点是施工安全度较高、控制底层变化较好，施工缺点是施工进度较台阶法慢工序繁琐、临时工作量大和造价较台阶法大。

2、爆破

爆破会产生较大的扰动，为了减少对周围围岩的扰动，应采取挖掘机掘进和控制爆破范围相结合的工艺。大断面爆破对炸药的用量与普通小截面用量有很多的不同，爆破孔眼采用空气间隔装药结构，炸药也与普通的炸药不同采用乳化炸药，并采用孔眼底部连接等结构。

3、掘进

在轮廓边沿布置一排炮眼，这一排孔叫做缓冲减震孔，其孔眼间距为60cm，孔眼距开挖轮廊线5cm，爆破时均不装药；再在炮眼边缘30cm处布置一圈炮眼，这排炮眼叫做周炮眼，孔位与缓冲减震孔布置按照梅花形布置，起到缓冲减震的作用。

在掘进过程中，需要布置好减震孔和炮眼，保证炮眼和减震孔的距离能够达到要求，避免距离过近影响爆破效果，同时也避免爆破过程中对已经开挖的部分造成损伤。所以，合理掘进合理布置减震孔和炮眼并操作好爆破操作十分重要。

4、初期支护

初期支护可以采用钢支架和锚喷网相结合，初期支护的强度要求比较高，能控制围岩的各种不稳定现象，起到围岩自身承载支护的能力。围岩尽量少暴露在空气表面，今早采取喷锚钢支架支护，避免围岩坍塌脱落。

隧道系统锚杆采用ф28中空注浆锚杆设计，锚杆每根长3.50m，按间距1.0×1.0m梅花形布置，锚杆尾部设有厚10mm钢板、尺寸为30×30cm作垫板。采用锚杆钻孔台架钻孔，钻孔后采用高压水冲洗。

在掘进到一定深度之后，为了避免隧道洞壁发生坍塌，需要对已经成型的隧道洞壁进行支护。在支护过程中，主要应采取锚杆支护的方式，设计好每一根锚杆的长度，并且按照间距布置好锚杆的形状，在锚杆尾部安装垫板。

5、围岩变形监控量测

对隧道实施监控量测、信息检测是一项重要工作内容，对大跨度和软岩复杂地质隧道有着特殊的保护作用。监控量测还可以更加了解工程的实际情况、总结出工程的底下变化规律及其变化特点，在施工过程中可借鉴并指导施工积累施工监测数据。

大断面隧道施工，围岩的承受应力分布比较大，围岩的变形监测是非常有必要的，并应加大监测力度，通过监测了解围岩的动态变化，準确发现围岩会出现危险地部位，并找出诱发此变形危害的因素，判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性，针对出现的问题采取对应措施保证施工安全。

在现场实测结果分析不足时可以把发现的问题及时反馈给设计部门，让其部门进行指导施工，或者修改施工方案，调整围岩级别、变形支护设计参数，验证支护效果，为施工提供可靠地依据，并防患于未然。通过初期支护监测，判断围岩的稳定性，还可以确定二次衬砌的施工时间。

在隧道施工中，掘进操作因发生爆破次数较为频繁，容易造成围岩变形。围岩一旦发生严重变形，会给隧道开挖带来安全隐患，同时也会影响隧道开挖质量。因此，在隧道掘进施工中，需要对围岩的变形量进行紧密监测，保证围岩变形在可控的范围之内。

二、大断面隧道变截面段施工中，应做好标准单线断面进入多线大断面施工

1、上台阶爬坡抬高施作达到设计标高再按平坡顺延施作长3m的纵导洞。

在进入多线大断面施工时，需要将导洞的尺寸进行扩展，进行初步扩展之后，剩下的导洞尺寸就按照扩展之后的尺寸进行。在衔接过程中，应做好导洞之间的平缓过渡，避免导洞变化过快影响施工质量，同时也避免因导洞问题给施工安全带来影响。

2、从纵洞向两侧开挖，横向弧形导洞与两侧大断面开挖轮廓线相吻合。

在进入大断面施工后，需要对纵向导洞进行扩充，其扩充的主要原则是向纵向导洞的两端开挖弧形侧洞，其开挖的尺寸需要与大断面开挖轮廓线符合。所以，做好纵向导洞的开挖以及纵向导洞的扩展是进入大断面施工的重要内容。

3、对大断面进行初期支护；

纵向导洞施工完毕之后，需要在横向的位置找准弧形导洞安装支护设备，对横向导洞进行有效的支护。由于横向导洞在开挖初期洞壁承载力小，容易发生坍塌事故，所以在做初期支护过程中应当提早进行支护，避免支护时间晚影响支护质量。

4、反向從起点方向开挖剩余断面

在大断面最后的截面开挖施工中，需要采用反向中隔壁法进行开挖，主要目的是将截面剩余的土开挖完毕，保证截面的开挖质量可控。采用反向中隔壁法开挖的好处在于可以解决截面的残土掉落问题，还能保证大断面变截面段施工质量达标。

三、大断面隧道变截面段施工中，应做好大跨、变截面衬砌

1、二衬施工作业时间的确定

大跨段施工常采用复合式衬砌，通常二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行施工。随到周边位移变形速度有明显的减缓也就是变形趋于稳定。在大断面隧道变截面段的施工中，需要控制施工速度，同时还要确定衬砌的时机，一旦时机选择不对，截面段的施工就会受到影响。在具体衬砌施工时机选择中，可以以隧道周边位移速度减缓为主要依据，保证二次衬砌施工质量达标。

2、衬砌施工方法

在二次衬砌施工中，要做好防水层的设置，还要采用台车施工，保证仰拱角度，通过拱墙的形式对全断面进行一次衬砌，保证衬砌质量达标。经过了解发现，在二次衬砌施工中，一次性衬砌的施工效果比较明显，可以达到一体成型的目的。

3、变截面二衬模架施工方法

变截面二衬施工采用截面模板台车洞内拼装，洞内模板台车由模板、门架、行走部分、支撑装置、液压系统等部件组成。

（1）用支架固定边模，再将顶模拆除松开门架定位插销，利用制动系统向外延伸适当长度；

（2）二衬主承力结构（含走行系统）要充分考虑各段断面变化尺寸要求，

承力部分结构一次性安装，成型模板可变动尺寸以满足整个大跨段二衬施工要求；

（3）相邻段断面相同，仅中线位置有所变化的二衬，通过调整走行轨道，台车前后移动就位。

在大断面隧道变截面段的施工中，二次衬砌模架施工是一种重要方式，在施工中往往能够达到预期效果。那么在实际施工中，我们就要对这一施工方法进行有效利用，根据变截面的施工实际进行二次衬砌模架施工。

五、结论

通过本文的分析可知，大断面隧道变截面段施工中，首先要做好大跨段的开挖与支护，完成这一部分施工之后，即进行标准单线断面进入多线大断面施工，最后进行大跨、变截面衬砌。在实际施工中，考虑到大断面隧道变截面段的施工难度，需要保证每一个施工环节的质量都能达标，避免因其中某一个工序不达标而引发系统质量问题。

参考文献：

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[2] 赵志强；贾后省；王志刚；樊龙；大采高超大断面切眼长锚杆锚索组合支护技术[J]；中国煤炭；2013年11期

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