杨学兵
（中铁十二局集团四公司，陕西，西安，710000）
【摘 要】随着我国基础设施建设步伐的加快，交通枢纽的数量不断增多，为了实现交通运输的高速化和重载化，需要大量修建公路隧道。大跨度公路隧洞洞挖施工中的开挖和支护成为了当前大跨度公路隧洞建设必须要考虑的问题。为此，本文对大跨度公路隧洞的开挖与支护施工技术进行了介绍，并以实际案例为依托，介绍其在工程中的实际运用。
【关键词】大跨度；公路隧道；隧洞洞挖；支护与开挖；施工技术
引言
二十一世纪是长达隧道工程发展的时代，也是大力开发利用地下空间的时代。公路隧道的长度、宽度和数量不断增加，我国当前建成的四车道公路隧道就有贵州凯里市大阁山隧道，全长为496米，时单洞双向四车道，最大开挖宽度为21.04米，高度为11.5米，净跨为18米，属国内较为罕见的大跨度隧道。在大跨度公路隧洞洞挖施工过程中，必须了解到开挖和支护阶段是最为重要的环节。
一、大跨度公路隧洞的开挖与支护施工方法
隧洞洞挖施工是处于复杂地质条件下的建筑施工，受天然形成的地质状态影响较为严重，如地应力、地质物理参数、地下水以及地质断层等，其次是受人工开挖操作的影响，如开挖方式、支护方式和支护时间等。而且由于隧道所处的地质环境有所差异，围岩特性也会有所区别，所以对应采用的开挖和支护方式也就不同。当前隧洞开挖的方式主要有全断面开挖法、台阶法和台阶分部开挖法、导航法、单侧壁导坑法以及双侧壁导坑法等，不同的开挖方法适应不同的围岩等级。而支护方法常常使用锚喷、锚网喷、锚喷网架、钢架支护、钢筋混凝土支护以及注浆加固和预应力锚索支护等，在实际应用中使用较多的是多次支护和联合支护等方式。
1.1隧洞开挖
隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定性或减少、避免对围岩扰动的前提下选择适合的方法开挖和掘进方法，并尽量提高掘进速度。简言之，可以归纳为两点，一是考虑隧道围岩的地质条件和变化情况，保持围岩稳定；二是考虑隧道范围内岩体的坚硬程度，减少对围岩的扰动。隧道的开挖方法实质上就是开挖成形的方法。全断面开挖法是根据设计图纸开挖断面一次成型的方法，适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩，适用于大型配套机械化施工，施工效率较高，施工组织和管理较为容易。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但开挖面积较大，威严的相对稳定性较低。台阶开挖法适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩，有利于开挖面的稳定。留核心土台阶法可以较快提升施工的安全性，可用于遇到短距离围岩变化时的情况。分部开挖法是将对到的断面分部开挖逐步成型的开挖方法，也可称为导坑超前开挖。分部开挖减少了各个隧道的跨度，能够大幅度提升隧道围岩的相对稳定性，而且局部支护较为快捷。光面爆破对围岩的破坏十分轻微，能够极好的提升围岩的稳定性。也能够大大降低隧道的超欠挖量，提升施工质量，节省大量混凝土。光面爆破后的围岩壁面平整，为喷锚支护提供了条件。
1.2支护方法
1.2.1喷射混凝土
向隧洞的内表面围岩喷射混凝土，可以将被裂隙分割开来的岩块体粘结起来，并保持岩块体的咬合与镶嵌作用，以此来防止围岩松动，壁面或者缓和了应力集中现象的发生，而且能够提升围岩表面的抗力和剪力，还可以防止不稳定的岩体坍塌。喷射的混凝土自身具有一定的刚度，可以抵抗一定程度岩体的坍塌，与其他支护方法共同使用后，还能够承受支护结构的受压变形。在施工过程中，要注意喷射混凝土的施工要点，材料方面要选用普通的硅酸盐水泥和化验合格的拌合用水，并严格按照配合比称重拌合，在施工工艺方面要在喷射前检查隧道的断面尺寸，并对岩面进行处理，喷射作业采用分段分块和自上而下的顺序开展，分层喷射的时间不得太短，需要及时进行喷水养护。
1.2.2锚杆支护
在隧洞的岩土体中打入锚杆，可以有效约束岩土体的变形，并通过想围岩施加压力的方式使隧洞处于三轴应力状态，以此来阻止围岩体的刚度恶化，特别对于松动岩体的围岩刚度尤其有效。在岩土体中，通过系统锚杆的作用，形成了能够承受外部荷载的岩土体承载拱，能够提升岩土体自身的稳定性。在锚杆支护施工过程中，首先要确保注浆和锚固剂的质量，注浆与排气同时进行，以使浆液饱满，在确定砂浆的配合比时，需要依据锚杆的设计长度来确定选用先插后注还是先注后插的施工方法，一般而言，砂浆的配合比中水泥与砂的比例为一比一，水灰比为0.55~0.50之间。
1.2.3挂钢筋网
钢筋网一般与锚杆连接使用，两者连接同时发挥作用，能够减小由于单个锚杆失效而引发的局部坍落事故的可能性。钢筋网与锚杆之间的连接必须坚固可靠，在喷射的过程中时刻注意清理溅落在钢筋网上的混凝土，在喷射了一层5cm厚的混凝土之后，再铺设钢筋网。
1.2.4注浆导管超前支护
这种方法在超前支护的方法上的作用与超前锚杆类似，对导管内注浆和砂浆锚杆注浆，浆液渗透进入岩土体的裂隙中，形成了刚度较强的加固圈，提升了隧洞壁的稳定性。这种方法对裂隙发育的块状岩体效果最佳。通过向岩体内部注入浆液，不仅填补了岩体中的裂隙，还提升了岩体的力学性能指标，同时也起到了一定的防水作用。所以，这种方法对于含水率较高的岩土体也具有较好的支护效果。
二、工程案例介绍
2.1工程概况
某公路3号线隧道为大跨径小净距隧道，进口段的线路位于曲线之上，曲线的半径为100m，按照单向3车道和双向6车道设计，单幅横断面为15.382ⅹ7.90m。该地位于溶蚀盆地的外缘，属于中低山沟谷及溶丘地貌。经勘探发现，主要的工程不良地质有四种，即浅埋段、软质岩、岩溶和构造带。由于围岩受构造带的影响，节理裂隙发育，且无规律可循，围岩的自我稳定性较差，多成松散结构，再加上含水率的影响，构造带部分更容易发生坍塌事故。
2.2公路隧洞洞挖施工技术方案
在施工过程中，根据隧道工程地质、隧道水文条件以及地面环境条件，选用了对应的施工方法和辅助工法。选用的主要开挖方法为：进口明暗交界处使用大管棚超前支护，浅埋段使用正向单侧壁导坑法，上下台阶距离控制在15到20米之间，深埋段则采用该双壁导坑法与单侧壁导坑法相结合的方法，上下台阶距离控制与浅埋段相同。由于该工程隧道跨度大，而且局部地段的围岩条件较差，而单侧壁导坑法难以控制围岩的变形，所以可以大幅使用双侧壁导坑法。在实际施工过程中，基本采用了组合施工的方法，将正向单侧壁导坑法与台阶法组合进行施工。
2.3隧洞施工要点
在施工过程中，要注意监控量测工作的展开和组合施工方法的配合。由于隧道的开挖断面较大，监控量测必须作为施工过程中的重点工作来展开。监控量测的主要对象有围岩和支护状态的观察、周围位移和浅埋地段的下沉量、接触应力以及地质较差地段等，通过实际监控量测的结果判断当前围岩的状态是否稳定。对于组合施工来说，则主要需要注意各施工方法之间的有效衔接和结合，根据工程实况来选择最佳的组合状态。
三、结语
在大跨度公路隧洞洞挖施工过程中，遇到地质环境较差的地段，需要尤其注意，并使用特殊的应对措施，否则容易引发洞穴坍塌、剥落等问题，不利于施工的正常展开。在整个施工过程中，必须合理运用各种施工技术，将保证工程的安全和质量放在首位，其次才是施工的效率。
参考文献：
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[2]黄明波.大跨水工导流洞施工技术研究[D].西南交通大学，2006-05-01.
[3]谢江胜.岩溶地区大跨度公路隧道动态施工关键技术研究[D].同济大学，2007-03-01.
论文作者:杨学兵
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年6月总第211期
论文发表时间:2016/8/11
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