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摘要：本文以平利至镇坪高速公路的控制性工程秋山隧道为例，阐述了特长隧道的施工技术方案，为确保隧道施工的进度、质量与安全等重要环节控制奠定良好基础。
关键词：特长隧道；施工方案；施工方法
1.隧道概况
平利至镇坪高速公路路基桥隧控制性工程LJ-6标段，起讫桩号为K26+950～K32+500，路线长5.55km，其中秋山隧道主洞长度为左线3997米，右线4030米，通风斜井长度为751米；路基挖方21.08万方，填方11.9万方，防排水工程4.4万方。秋山隧道为双向四车道高速公路分离式隧道，为曲线型特长隧道，是本合同段的控制性工程。隧道围岩级别为IV级和V级。隧道主洞内轮廓采用三心圆形式，单洞内轮廓净宽10.25m，净高5m。详见图1。
2.1.2主洞开挖施工工艺
①环形开挖预留核心土法
本隧道V级围岩采用环形开挖预留核心土法开挖洞身，其方法是在上部断面以弧形导坑领先，同时预留中部核心土，其次开挖下台阶中部，两侧边墙跳槽开挖。在施工时环形开挖预留核心土每部开挖进尺应为0.5～1.0m（按设计钢架间距为一榀，根据地质情况可进尺1榀到2榀钢架）；开挖完成后及时施作喷锚支护、安装钢架支撑，每两榀钢架之间采用钢筋连接，并加锁脚锚杆。上部弧形，左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开5～8m进行平行作业。
②上下台阶开挖法
IV级围岩采用上下台阶法开挖洞身，台阶长度小于3D且大于1.5D；上下阶风钻打眼，下台阶采用马蹄形开挖风钻打眼，后施工的一侧主洞开挖，尽可能减少对左右洞室之间岩体的扰动。
2.1.3隧道初期支护
初期支护要及时施作，早封闭，快成环，控制围岩变形。本隧采用的支护方式有超前大管棚、超前小导管、砂浆锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土等，具体施工工艺如下：
①超前小导管施工
隧道拱部范围设小导管注浆超前预支护。施工顺序：测量放样→钻孔→清孔→钢管插入→焊接→封口→注浆。
②超前锚杆施工
超前锚杆杆体采用Φ25mm螺纹钢筋，锚杆长度为4.5米。施工时锚杆垂直于岩石层面和节理裂隙面，尾部与钢架焊接。
③钢拱架的加工及安装
IV级围岩采用I16型工字钢，Ⅴ级围岩洞口加强段、Ⅴ级围岩浅埋段均采用I20a型工字钢，Ⅴ级围岩深埋段采用I18型工字钢加工成（钢拱架）。
a、施工顺序：钢架制作→安装→锁脚锚杆→纵向连接筋。
④钢筋网的挂设
钢筋网使用前清污除锈，现场点焊成网片，在围岩表面初喷一层混凝土后挂设，随受喷面起伏铺设，钢筋网与锚杆联结牢固，喷射混凝土时不产生晃动。网片铺设时应紧贴支护面，并保持30mm～50mm的保护层。
⑤喷射混凝土施工
混凝土的喷射采用湿喷法施工工艺，所使用的机械有潮湿式喷射机，混凝土由洞外拌和站集中拌料，混凝土运输车运到工作面。空气压缩机做为喷射混凝土的动力装置。见图5。
2.1.6施工的通风与除尘
本项目秋山隧道为特长隧道，施工中洞内有害气体、粉尘、噪声、高热、高湿环境对施工人员有较大危害，因此，施工通风效果的好坏直接关系到隧道内作业人员的健康和施工效率、工程进度与安全。
本隧道在1500m内施工时，设计采用传统压入式通风技术，在1500m长度以上施工时，设计采用巷道式通风方案。
2.1.7隧道施工防排水
隧道施工排水一般分为顺坡排水和逆坡排水两种。顺坡排水采用双侧排水沟与中心排水沟相结合的排水方式；逆坡排水采用逐段分级抽排方式，将洞内水引排至洞外污水经沉淀过滤等处理后排放。
秋山隧道，部分施工排水属于逆坡排水，排水采用高扬程大流量离心泵分段逐级接力机械抽排方式。在隧道洞壁右侧铺设200mm钢管作为排水主管道，首先将裂隙渗水和施工面弃水引排至洞内集水井中，再采用一台350m扬程的潜水泵抽排至各级积水仓中，每个积水仓中安装一台水泵接力引排至洞外处理厂，经沉淀过滤等处理后排放，积水仓每300米设置一个（长5米、宽2米、深2米），其上加预制盖板，以确保施工安全，同时积水仓位置可兼做掉头车道使用。
2.1.8隧道不良地质的防塌方技术措施
本隧道工程地质情况较差，隧道穿过区域主要为IV、V级围岩，围岩以中~微风化绢云母片岩、绢云母片岩、千枚岩为主，节理裂隙发育，岩体破碎，断层破碎带多。
要预防隧道施工坍塌，首先做好超前地质预报，对掌子面前方可能存在的软弱破碎带及不良地质体进行预判，以便提前选择相应安全合理的施工方法和措施。针对隧道施工中可能出现的断层破碎带等因素，施工主要采取以下技术措施：
对于易产生塌方地段及断层破碎带地段，先采取超前支护，然后开挖，开挖时要缩短进尺，采用台阶法或超短台阶法。软质围岩由人工采用风镐开挖，硬质围岩采用弱爆破，尽量减少对围岩的扰动。开挖后立即施工初期支护，以减少围岩暴露时间。加强监控量测工作，特别加强净空收敛量测及拱顶下沉量测。及时施作二次衬砌，使衬砌尽快成环，形成完全封闭体系，以防初期支护暴露时间过久。
2.2隧道通风斜井施工
2.2.1隧道通风斜井概况
秋山隧道通风斜井是秋山隧道辅助设施之一，是解决特长隧道通风要求而设置的。该通风斜井位于镇坪县曾家镇星明村东南3KM处，相对于主线路里程桩号为K28+970附近，起讫里程桩号：K0+000～K0+751，斜井主体坡度30.27%，斜井走向平行与隧道主洞，在K0+751位置与主洞K28+200相接。
通风斜井工程主要由洞口工程的洞门、风塔、斜井、联络风道、风机洞室工程构成。斜井排风口净空断面：8.48×6.2m。送风联络风道净空断面：3.8×4.65m；排烟联络风道净空断面：4.48×4.95m。
斜井围岩组成为微风化云母石英片岩、绢云母片岩、千枚岩，岩性复杂，相变较大，受多期构造运动影响，岩体产状倾角多变，节理、片理及裂隙较发育，岩体呈镶嵌碎裂结构。分别为IV、V级围岩。
2.2.2隧道通风斜井的施工方案
斜井按新奥法原理组织施工，并作好隧道开挖以及监控量测工作，Ⅳ级围岩地段采用上下台阶法开挖，V级围岩地段采用分部台阶法（预留核心土）开挖；通风斜井采用有轨运输，采用2.5米单机双筒大型绞车，设计铺设单线轨道，轨距900mm，洞内左侧设1m检修人行道；采用有轨运输矿车提升运输方式，130挖机装渣，10m3侧翻式单车矿车，车板底部设有刮板式或链式转载机构，便于将整体车箱装满和转载或向后卸碴；碴运至洞口御碴台，用自卸车二次转运至弃碴场；施工期间洞内排水采用集水坑分级抽水，准备足够的备用抽水设施以防突水事故的发生；弃碴通过运输汽车转运到指定的弃碴场地，在施工过程中要特别注意作好环境保护工作；
2.2.3 洞内设施布置
斜井洞内按单线轨道布置到斜井终点，联络风道和排烟联络风道洞碴采用机械设备倒运到侧翻式矿车提升到斜井洞外。
轨距900mm，洞内右侧设1m检修人行道，右侧设0.5m排水沟及风水管线，照明线、通讯线和动力电缆分别布置在井壁两侧，斜井布置见图1-30。斜井内设抽水泵站和集水仓，安装抽水管路进行抽水。井身每隔30～50m设避车洞（宽1m，高1.8m，深1.2m），供人员躲避和临时存放工具、材料用。安装摄像头随时监控，另安装直通电话与井口和绞车房联系，随时掌握井上井下的运输情况。
在斜井轨道设大滚轮、小滚轮。大滚轮设在坡道入口处，小滚轮设在斜井井身的坡道上，每隔15-20m设一个，用螺栓固定在轨道枕木间地基上。
2.2.4掘进施工
首先进行洞口土石方及仰坡施工，做好截水沟，然后采用小导管注浆预加固。洞口60米Ⅴ级围岩段采用台阶分部开挖法（环形预留核心土开挖）施工，风动凿岩机钻孔，弱爆破、短进尺；斜井其余地段、送风联络风道、排风联络风机洞室采用采用台阶开挖法施工，自制组装工作台架，风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管起爆，减少围岩扰动，确保围岩原稳定。
2.2.5 出渣
洞内出渣采用有轨运输，安装2.5米单机双筒大型绞车，设计铺设双线轨道，轨距900mm，洞内右侧设1m检修人行道；采用有轨运输矿车提升运输方式，130挖机装渣，10m3侧翻式单车矿车，车板底部设有刮板式或链式转载机构，便于将整体车箱装满和转载或向后卸渣；渣运至洞口御渣台，用自卸车二次转运至弃碴场；斜井底联络风道在条件容许时可以采用无轨运输。
2.2.6初期支护
通风斜井的初期支护主要φ22砂浆锚杆，22～26㎝厚C25网喷混凝土，施工工艺同正洞。斜井掘进施工严格按照设计及规范施作初期支护，确保围岩稳定和有足够的支承时间。对设计预测之外的地层变化段增设相应强支护，施工时预备足够原材料，确保地质变化地段顺利通过。
2.2.7洞内排水
斜井排水共设两级排水，掌子面设置临时集水坑，尺寸为2m*1.5m*1.5m；二级集水坑尺寸为3m*3m*3m；斜井掘进后第一个集水坑距离斜井口90米，其余每100米设置一个；斜井正常抽水需要7台扬程为50m抽水量为350m³/h的潜水泵，进入正洞开挖后，分别设置2台30米，抽水量为350m³/h的潜水污水泵。正洞开挖时，由掌子面临时集水坑直接把水抽至斜井二级集水坑内。
3结语
特长隧道施工具有技术含量高、工艺要求严、施工难度大的特点，施工技术方案选择的合理性将对后续工作顺利开展产生较大影响。在选定施工方案之前，多多借鉴以往施工经验，根据不同围岩特点，从适用范围、进度、质量、安全等方面综合考虑，做出合理选择，以保证隧道施工的顺利进行。
参考文献：
[1]谭青山；隧道斜井施工组织与安全要点[J]；《湖南交通科技》；2005（04）
[2]张成刚；长大隧道斜井施工技术[J]；《铁道建筑》；2009（6）
[3]张颖；公路隧道施工技术探析[J]；《科技创新与应用》；2013（34）
论文作者:生显伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：斜井论文; 围岩论文; 隧道论文; 洞内论文; 台阶论文; 风道论文; 混凝土论文; 《基层建设》2017年第8期论文;