付国宏
中铁十二局集团第二工程有限公司 山西太原 030032
摘要：本文介绍了软弱围岩小净距公路隧道贯通段施工方法和工艺，重点阐述了四台阶CD法关键技术，对小净距隧道施工的应用推广提供理论依据和实践经验。
关键词：软弱围岩；小净距；公路隧道；贯通；CD法
一、工程概况
某公路隧道为分离式双向四车道隧道，左线全长1672米，右线全线1647米，围岩为花岗岩，在进出口掌子面距离100米时，围岩发生变化，裂隙发育，强风化层破碎，施工难度大，危险性较高，且进出口爆破已稍有影响。洞口段有一段小净距，小径距隧道设计里程范围为 ZK36+336～ZK36+458、长122m，其中明洞28m，小净距Ⅴ级加强81m，小净距Ⅳ级加强 13m；以及 YK36+275～YK36+339、长 64m，其中明洞 23m，小净距Ⅴ级加强 28m，小净距Ⅳ级加强 13m；中间岩柱厚度范围在 29m～31m之间。
二、施工技术方案
1、贯通段采用四台阶CD法，在单侧上台阶先行导洞底部增设临时钢支撑，并喷混硬化，使初期支护封闭，提高支护整体承载力。
2、对初期支护型钢拱架进行改造，采用扩大拱脚的方式，增大拱架落地面积。同时取消了传统CD法最下级台阶的临时中隔壁，使下台阶仰拱部位一次开挖成型，加快了初支拱架的封闭速度，总体降低了围岩变形值，经现场监控量测统计，本段拱顶沉降及收敛累积值降低约40％。
3、最后一次爆破的贯通体上方，从隧道两侧打设超前注浆小导管，形成交叉棚架，通过注浆，最终形成贯通体上方的保护壳体。
4、贯通体施工采用减振爆破工艺，在掏槽眼内增加减振爆破孔的布设，提高掏槽效果，减少对周边围岩的爆破振动扰动，确保施工安全。
三、软弱围岩小净距公路隧道贯通施工技术要点
（一）贯通前的准备
1、贯通前，由测量组严格复核掌子面的实际里程，并将里程情况要通报工区负责人及进、出口技术主管根据剩余长度情况及本方案的要求确认每茬炮的进尺，现场值班根据剩余长度情况通知施工作业班组采取应采取的爆破避让形式进行避让。
2、在进入离贯通20米时，进出口均要位于隧道中线上大跨以上3.5米处进行钻孔，每茬炮钻孔深度不小于5米，以确定掌子面剩余岩柱的实际长度。
（二）超前注浆小导管施工
1、超前小导管施工采用YT28型风动凿岩机按设计钻孔，小导管钻孔前，先进行孔位测量放样，孔位测量做到位置准确，钻孔严格按放样进行，避免造成串孔，影响注浆效果。孔位外插角度要符合设计要求为10～30°。
2、超前注浆小导管参数为：直径Φ42，壁厚3.5mm，长3.5m，外插角10~30°，注C30水泥浆，端部1m以外，打设Φ8注浆孔，间距15cm，梅花型布置。如下图所示。
图 超前小导管施工示意图
3、小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口，并喷射砼封闭工作面。采用注浆泵注浆，水泥浆液浓度为1：0.75～1：1单液水泥浆，注浆压力初始为0.5～1.0 MPa，终压为1.5~2MPa首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2min终压再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。
4、为保证超前导管形成交叉棚架，要求贯通体在3m左右。
（三）贯通段四台阶CD法开挖、支护施工
1、进行单侧1部开挖。首先施作1部超前注浆小导管；注浆强度达到设计标准后开挖1部土石方，每个步序的拱脚均为扩大拱脚；及时施作初喷4cm厚砼，支护1部临时支护；再安装型钢拱架，打设锁脚锚管，并注C30水泥浆；在1部拱部范围内打眼施作φ25中空注浆锚杆并注C30水泥浆，注浆初始压力0.5~1MPa，终止压力为1.5~2MPa；在拱部及临时中隔壁挂钢筋网，网格间距20×20cm；复喷C20砼至设计厚度32cm，临时中壁喷混厚20cm。
2、1部前进3~5m时，进行2、3部开挖、支护，2、3部形成3m的短台阶，能够保证中台阶接腿高度一次不会过长，而且接腿形成4个工作面，有利于隧道施工安全和施工进度。
3、完成一侧的1、2、3部后，进行另一侧4、5、6部的施工，现场根据监控量测及偏压情况，调整左右侧台阶距离，一般控制在5~10m。
4、待隧道监测周边位移及拱顶沉降稳定后，拆除临时中隔壁，一次拆除长度不应超过8m，施工仰拱拱架，封闭初期支护。
5、贯通段15m内单方向开挖，开挖1部后，增设I20b型钢临时横撑，横撑加工成弧形，喷C20混凝土硬化，并用渣土掩埋，防止挖掘机碾压，破坏。
（四）贯通体打设探孔
1、1部开挖至剩余贯通体为3m左右，停止掌子面开挖，并将2、3部削成台阶，以便挖掘机爬行。
2、采用手持式浅孔钻机打超前探孔，量测贯通体实际厚度，根据贯通段围岩情况及实际体积进行爆破设计，保证一次爆破能使1部形成贯通孔，之后采用挖掘机排险，并进一步扩孔。及时支护型钢拱架。
（五）爆破设计
根据爆破经验和工程类比方法，以炸药单耗、线装药密度、断面面积、炮孔间距为前提确定掌子面炮孔数目。以该工程隧道为例：取炸药单耗为0.5～0.6kg／m3、周边孔眼距为40～50cm、线装药密度为0.12～0.15kg／m、采用多炮眼、分散装药的原则，掌子面炮眼数目为46个（其中周边眼15个），断面面积约为18m2。
（六）施工监控量测
监控量测是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为喷锚支护和二次衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，达到安全、高效、经济、快速施工。
首先根据公路隧道施工技术规范及设计图纸要求，编制隧道监控量测专项方案，明确监控量测必测及选测项目，选定监测仪器，确定布点位置及监测频率，数据分析及信息反馈流程等。
贯通段施工监测必测项目：地质和初期支护观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉（浅埋段）。
现场采用全站仪、反光靶标测点等仪器采集数据。每导洞1个断面布设3个拱顶沉降点，2组周边位移收敛点，纵向布点间距3～5m，具体视现场监控量测情况而定。
爆破开挖后2h内布点并采集初值，按照规范要求的频率进行数据采集。
（七）安全、质量保证措施
1、严格执行爆破联系制度，建立爆破预警机制，坚决杜绝未通知对方而擅自响炮。
2、严格控制爆破进尺，在离贯通面不足5米时，每茬炮的进尺不得超过1米，同时要严格进行探孔制度，确定前方岩柱的长度后进行钻孔。同时在最后一茬炮前要使初期支护紧贴掌子面，减小悬挑长度。同时贯通后要立即进行初喷和初期支护的施工，减小围岩的裸露时间。
3、项目部测量工程师、进出口测量组必须严格复核隧道的中线与里程、高程，确保贯通的精度。
4、在离贯通面20米时进行超前探孔时，在掌子面的中部要增设探孔，以确定掌子面的实际里程。
5、封闭掌子面后，要杜绝任何人员进入警戒区，并且在接到对方响炮通知后必须对洞内施工人员进行清除，全部转移至安全地带后方可回复对方可以响炮。
6、当离贯通不足15米时，必须实行双向单工序掘进，需要响炮时必须待另一方掌子面初期支护完成后方可响炮。
7、若双方技术主管或工区负责人无法联系时，值班人员可通知项目领导，必须得到对方技术主管或工区负责人明确回复后方可响炮。
8、进出口技术主管全面协调，并及时向工区负责人通报隧道贯通距离。
结语
综上，在小净距隧道贯通阶段，往往施工时为了求进度，提前贯通，造成了很多质量安全事故，而通过采取以上的安全技术措施，该公路隧道虽在贯通面围岩破碎，又在工期的要求下，安全顺利贯通，取得了良好的贯通效果，积累了一定的施工经验。
参考文献：
[1]廖剑峰.小净距隧道施工技术应用探讨[J].交通世界（建养.机械）.2010（12）
[2]杨晓光.关于大跨径小净距隧道施工的几点体会[J].黑龙江交通科技.2012（03）
[3]王建华，陈力华，张蕾.浅埋偏压小净距隧道开挖顺序研究[J].公路交通技术.2011（01）
论文作者:付国宏
论文发表刊物:《基层建设》2015年13期供稿
论文发表时间:2015/12/23
标签：隧道论文; 围岩论文; 导管论文; 注浆论文; 超前论文; 台阶论文; 里程论文; 《基层建设》2015年13期供稿论文;