大跨度软弱围岩公路隧道施工技术实践

大跨度软弱围岩公路隧道施工技术实践

摘要：本文结合实际情况,详细介绍了软弱围岩大跨度隧道开挖施工的工法原理、施工工序、施工工艺和施工要点,总结了其开挖方法在施工中的实际运用。

关键词：软弱围岩 大跨度隧道 台阶法 核心土

目前,在我国高等级公路建设中，大跨度软弱围岩公路隧道在在紧急停车带通常采用传统的单侧壁导坑法，工序多且繁杂。本文主要分析浙江某高速公路隧道施工情况，其主要采用正常地段采用正台阶环形开挖法，人工配合挖掘机开挖，紧急停车带变传统的单侧壁导坑法为分部开挖法，取得了满意的效果。

1.工艺原理

在Ⅳ-Ⅴ级软弱围岩为主的大跨度公路隧道工程中，所采用的工法以岩体力学理论为基础，充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段。对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形。以监控量测数据为依据，按新奥法原理组织施工。

2.施工工艺流程及操作要点

2.1工艺流程

大跨度软弱围岩公路隧道施工工艺流程见图1。

图2数字编号所代表工序：① 超前支护；② 上部弧形导坑开挖、初期支护；③ 核心土及中槽开挖；④ 下部左右侧交错开挖落底，边墙初期支护回填至中槽底面；⑤ 仰拱及边墙基础开挖，模筑混凝土，仰拱回填；⑥ 全断面模筑二次混凝土衬砌。

2.2.2紧急停车带施工开挖

图3数字编号所代表工序：① 超前支护；② 左侧及拱部弧形导坑开挖、初期支护；③ 核心土及中槽开挖；④ 右侧拱腰开挖，初期支护；⑤下部左右侧交错开挖落底，初期支护，回填至中槽底面；⑥ 仰拱及边墙基础开挖，模筑混凝

土，仰拱回填；⑦ 全断面模筑二次混凝土衬砌。

2.3施工重点

2.3.1施工准备

做好施工场地的“三通一平”，隧道洞口边仰坡以“早进晚出”的原则处理，尽量少破坏植被，减少刷坡和防护工作量。边仰坡开挖后，及时进行“喷、锚、网、喷”支护予以封闭，并提前做好排水沟和截水沟。

2.3.2洞口地段加固处理

洞口采用φ108×6超前管棚预支护，管节长20m，环向间距50cm，注1：1水泥砂浆进行加固处理，确保进洞安全。

2.3.3正常段开挖

每循环进尺，IV级0.75m，V级0.5m，采用正台阶留核心土法。台阶长度控制在1～1.5倍设计断面宽度内。预留核心土，核心土长约3～5m，距两边开挖轮廓2.5m，拱部1.9m，以增加开挖工作面的稳定。考虑挖掘机作业，上台阶宽度宜为5.2m左右。下部利用挖掘机沿两侧交错开挖，及时接腿、封闭。开挖长度V级1m，IV级1.5m。下部开挖至基底，中间开挖时预留30～50cm作为保护层。

2.3.4紧急停车带开挖

紧急停车带因跨度较大，围岩含水量在18%～22%之间，每循环进尺0.5m，按图3所示进行分部开挖，左侧及拱部弧形导坑开挖后，架立钢支撑。右侧拱腰开挖采用跳挖法，下部左右两侧交错开挖，开挖长度控制在1.0m。

2.3.5初期支护

软弱围岩隧道初期支护一般由超前支护、钢支撑、锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。施工时，应严格按照初喷、施作钢拱架、超前支护、安装锚杆、铺设钢筋网、复喷的工序进行。

软弱围岩隧道锚杆钻孔较困难，宜采用KHYD75A型矿用电动岩石钻，钻一个孔约需10～15分钟，效率较高，可以解决了钻孔困难的问题。

2.3.6仰拱及填充施工

仰拱应及时施作，尽早封闭成环。为了不影响施工，仰拱宜采用挖掘机先进行半幅（3/5、2/5为界）开挖，预留30cm人工清底的方法，砼填充达到强度后，再施工另半幅。填充施工缝应与仰拱施工缝错开50cm以上，防止地下水上渗。

2.3.7防排水施工

1) 施工防排水

软弱围岩遇水软化，施工中选用电动岩石钻机，减少了开挖面的施工用水，加强对喷射混凝土用水的管理。

2) 结构防排水

防水层设计为防水板和土工布两部分，防水板采用无钉铺设工艺。施工时在土工布上贴上衬垫，然后用射钉枪钉上水泥钉，随后铺设防水板，用热合机焊接成双焊缝，每条焊缝25mm，防水板搭接宽度不小于10cm。防水板专用融接器热融在衬垫上，不能将防水板绷的太紧，以免拉裂。

2.3.8衬砌

边拱衬砌采用10.5m可调式自制衬砌模板台车，混凝土采用洞外自动计量拌合站拌制，砼运输车运至洞内，经输送泵入模。

2.3.9监控量测技术

现场监控量测是新奥法设计与施工的重要组成部分。通过对隧道进行监控量测,可指导施工、预报险情、确保安全。需进行的监控量测项目有地质及支护状况观察、周边位移、拱顶下沉、地表沉降，其监控原则主要隧道监控标准为主。

1）隧道周边允许位移值的判定

根据以往的经验，利用隧道周边允许位移值对本隧道的拱顶下沉、净空收敛位移值进行管理，详见下表1《隧道周边允许相对位移值》。

3)监测数据的分析及预测

取得监测数据后，要及时进行整理，绘制位移随时间或空间的变化曲线图，对监测结果进行回归分析，再预测该测点可能出现的最终位移值及结构的安全性，并评价施工方法，以确定施工措施。

3.结语

该工艺合理，经济高效，安全可靠，适用性较强。主要表现在开挖断面稳定

且封闭及时，同时通过科学的监测、勘探收集数据，对软弱围岩隧道围岩的应力-应变特性及其稳定性进行分析，做到了施工动态管理，安全可靠。开挖采用挖掘机辅以人工配合，不仅对围岩扰动小，还能有效地控制超欠挖。上下台阶可平行作业，施工干扰小，机械化程度高，施工工序衔接紧凑，具有较足够的作业空间和较快的施工速度。紧急停车带变传统的单侧壁导坑法为分部法，可节约临时支撑，经济高效。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。