公路工程隧道项目V级围岩预留核心土施工技术研究

张 佳

（山西工程科技职业大学,山西 晋中 030619）

1 公路隧道项目工程整体施工方案分析

某隧道项目工程施工单位有效结合施工区域的自然地形条件、工期要求、施工工艺使用标准等方面因素进行综合考虑和分析。本次项目工程隧道施工采用的是双洞双向开挖施工方式，双坑隧道施工采用的是双洞单向开挖方法，隧道工程内部施工顺序为基础开挖、隧道通风、渣土运输、隧道初期支护、隧道仰拱支护、填充结构施工、隧道基础防排水施工、拱墙衬砌施工等。另外，在隧道工程项目施工过程中，需要全面加强周围围岩结构的稳定性监控，做好隧道工程地质超前预报，记录和反馈施工过程中的关键性数据信息，采取动态化设计工作模式实施动态施工，有效保证隧道工程项目施工安全稳定进行。

在隧道工程二次衬砌浇筑施工中，施工单位使用的是定型钢模台车设备，混凝土材料在隧道洞以外集中拌和处理，并采取泵送入模的施工方法。在本标段项目工程建设过程中，采用的是新奥法隧道工程施工方式，预留核心土开挖V级围岩地段施工（见图1）。在隧道开挖施工过程中，围岩结构的支护施工采取了锚喷加锚杆联合支护方法，有效保证隧道工程项目整体施工的稳定性，避免出现危险结构破碎和坍塌等安全隐患。

图1 V级围岩开挖结构

2 隧道工程开挖施工工艺

在本次隧道洞口位置开挖施工过程中，施工单位对隧道工程项目施工原则进行确认，有效遵循管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤测量等开挖施工原则，有效保证了隧道洞口开挖施工效率和稳定性。

2.1 浅埋段洞口位置开挖施工

在本次隧道工程项目施工过程中，V级围岩开挖施工方法严格按照预留核心土的开挖施工技术标准，在开挖施工作业中以机械开挖施工为主，配合人工开挖，上部的弧形导坑应用的是风镐开挖施工技术。

2.2 开挖工作方式

在本次隧道工程项目洞口段V级围岩开挖施工中，施工单位采取预留核心土环形洞口开挖方法。在上台阶开挖过程中，对开挖施工量和开挖深度进行有效控制，下台阶开挖施工中，每循环的开挖进尺量不能小于2榀。在隧道工程项目施工过程中，洞身部分的V级围岩结构开挖施工应用预留核心土开挖施工技术，上台阶部分到开挖长度范围在4～7m之间预留核心，土长度为2～4m，下台阶开挖长度为15～30m，上台阶的开挖总高度为5.5m，开挖宽度为12.5m。隧道顶部位置预留核心土的总长度为2～4m，核心土的预留高度为4.5m，宽度大小为8m，核心土的总面积需要超过隧道上台阶总开挖面积的一半以上。隧道洞身为V级围岩结构，是需要通过人工配合机械设备进行开挖施工，在开挖工作中以机械开挖方式为主，同时，通过人工操作一些小型的机械设备，对机械开挖出现的一些遗漏部分进行补充，避免设备开挖过程出现超挖情况。如果在开挖施工中遇到一些比较坚硬的岩石或是一些大块地弧时，需要使用控制爆破或是弱爆破辅助开挖，有效保证整个开挖工作的稳定性和开挖效率。

2.3 开挖施工技术要点分析

在掘进开挖施工过程中，将开挖工作分为上、中、下以及基础面几个重要的环节，核心土的面积需要达到整个施工断面面积的50%以上。隧道上段面开挖施工长度要超过中部开挖长度3～5m，同时，中部位置开挖施工长度要超过底部位置3～5m，底面位置要保证超前底部10m左右。为了方便机械设备的正常作业，需要将上部开挖施工高度控制在4.5m左右，同时，中部台阶的高度大小应控制在5.0m左右，基础台阶开挖施工高度控制在3.5m左右。

上台阶支护工作完成后进行混凝土喷射，混凝土材料的强度大小必须达到预先设定的标准要求。为了有效防止上台阶初期支护结构出现不稳定的问题，可在上台阶的底部位置安装槽钢或是拖梁支撑体结构，保证脱梁与钢架之间形成整体性连接，并在钢架底部使用锚杆进行支护。台阶开挖工作结束后，应及时对周围的围岩结构进行混凝土材料喷射，厚度要达到4cm。同时，通过架设立型钢钢架结构或是左脚锚杆对其进行固定处理，经过反复地混凝土喷射后，保证混凝土可以达到标准的喷射施工厚度。

2.4 浅埋段洞口V级围岩单侧壁导坑施工

除了采取预留核心土开挖施工方法，还需要配合使用单侧壁导坑施工方法。施工中需要开挖隧道工程左侧区域导洞上半段面，同时，对隧道的拱部侧壁位置进行初期支护处理，左侧区域拱部下半断面部分直接进行开挖，右侧位置的导洞上半断面进行基础开挖，拱部位置进行初期支护，并对仰拱位置进行支护和浇筑施工。

2.5 开挖施工技术要点

在开挖施工过程中，施工人员应对隧道周围的支护变形情况进行全面控制，减小应力集中问题所产生的影响。同时，隧道底部标高应与钢架的接头位置保持一致，在各部分开挖工作结束后做好基础支护处理，避免产生围岩结构不稳定的情况。在侧向开挖断面完全形成后，应及时完成整个断面的初期支护和闭合处理工作。在开挖过程中，同一层面左右两侧区域的错开长度不能超过20m，同时，上部导坑开挖施工长度应控制在3～5m，每次循环开挖进尺量大小应控制在1～2榀。在各部开挖施工过程中，要保证在相邻位置进行混凝土材料的喷射，喷射强度应达到70%以上。在混凝土浇筑施工前，要逐段拆除临时支护结构，并在拆除过程中对两侧位置进行加强处理，一次性拆除长度要根据测量工作的结果进行确认，通常情况下，拆除长度不能超过15m。临时支护结构拆除工作结束后，应及时进行仰拱和二次衬砌处理。在隧道洞口开挖施工段，要尽可能采取机械开挖施工方法（见图2），如果必须进行爆破处理，可采取弱爆破施工方法，在后行洞位置有效控制先行洞的最大爆破振动速率，二次衬砌施工过程中要保证仰拱间距为20～30m，根据实际工作情况进行确认。

图2 隧道洞口开挖

3 预留核心土台阶法开挖施工

在隧道工程仰拱边墙位置有效结合预留核心土台阶开挖施工技术方法，先在第一节台阶的环形结构部分进行开挖施工，然后做好第一节台阶的初期支护工作。隧道工程需要做好临时仰拱施工，控制竖向支撑施工，对第三、第四、第五节台阶进行开挖和支护工作结束后，要使用混凝土进行仰拱喷射处理，最后进行矮边墙施工。从第二节台阶到第五节台阶位置开挖过程中，下部核心土随着开挖工作的开展逐级形成矮边墙，施工结束后就要进入到二次衬砌施工，二次衬砌施工完成后进入仰拱和填充混凝土施工，上台阶超前支护施工结束后需要进行上部预留核心土开挖处理。在施工支护工作中，要随着开挖进尺及时跟进，做好临时支护工作，随着开挖进尺的后续跟进，其主要作用是增加上台阶的刚性程度，降低基础面到开挖总量。上部核心土预留总长度为350cm，核心土使用锚杆和塑喷混凝土进行支护。在临时支护施工过程中，应控制锚杆的长度，保证上台阶开挖长度达到700cm以上，然后再进入下台阶开挖工作中，有效形成平行流水作业模式。

下台阶开挖施工中使用的是小导洞自上而下逐步进行扩大开挖处理。初期支护工作随开挖工作同步跟进，每次开挖工作的总长度控制在1m，每一节开挖施工长度需要达到2m，然后转入下一节台阶。在第四节仰拱结合位置的开挖过程中，开挖进尺量应控制在200cm左右，施工墙角和仰拱结合位置的混凝土施工需分三步进行浇筑处理：当左右位置的墙角仰拱结合施工长度达到600cm的情况下，应及时拆除临时性支护和下部核心土。然后进行钢筋安装施工和挂设防排水设施，台车就位后要立下台阶部分核心土，下台阶部分核心土使用锚杆和素混凝土喷射加固处理，随着环形台阶开挖进尺量的不同，应及时跟进，保证下部核心土施工的稳定性，施工长度控制在7m左右，在仰拱的成环条件完全具备的情况下进行施工，保证地层隧道在开挖工作结束后形成塑性变形条件，并逐渐趋于稳定状态，保证衬砌结构的安全性和稳定性。施工完成后，做好后续的隧道监测工作，测试断面的拱顶拱腰和边墙位置等稳定性情况，还需测定隧道洞口周围的变形和拱顶下沉情况，采取颗粒流计算方法，有效监测实际向前的大小，以保证隧道整体结构的安全性和稳定性，避免在后续的长时间使用过程中受到外部环境因素的影响而产生严重的安全隐患。

4 结语

综上所述，在本次隧道工程项目开挖施工过程中，通过采取预留核心土开挖施工方法，提高了施工效率和开挖工作质量，保证了隧道工程项目整体开挖工作的安全性和稳定性，没有出现任何安全隐患，加快了项目工程施工进度，同时，实现了工程施工单位的经济效益和社会效益。