1、淺談軟弱圍巖隧道施工技術1 工程概況洛欒高速玉皇廟隧道為山嶺區高速公路上下行分離四車道雙洞小凈距隧道+獨立雙洞隧道;設計行車速度為100km/h; 隧道限界凈寬： 10.75m ， 限界凈高： 5.0m; 隧道最小間距為 15.2m ，左線長 815m ， 右線長 809m 。 左右線位于直線、緩和曲線和 R=1000m 的圓曲線上。路線縱坡采用單向坡， 右線設計縱坡為 -2.5% 、 -2.99% ， 左線設計縱坡為 -2.7% 、 -3.0% 。其中大里程端400m為V級圍巖，占隧道總長的49%,圍巖主要為強風化 全風化安山巖，節理發育，呈碎塊狀，巖體強度低，手可掰斷;且施工時正值雨季，圍

2、巖富含水，巖體遇水軟化嚴重;巖體有構造痕跡，夾綠色泥狀夾層。開挖時掌子面掉塊、塌方嚴重，且初期支護變形較大。本工程采用三臺階法開挖。主要支護參數為：拱部140 °范圍長4.5m42 X4超前導管，環向間距0.3m，縱向間距2.4m，外插角5 10度;26cm厚C25噴射混凝土，25中空錨桿，間距100（環）X 60（縱）cm , L=3.54.5m,梅花形布置；工20a鋼拱架縱向間距0.6m; 二次襯砌為P6級C35模筑防水鋼筋硅，雙層配筋，主筋采用22 鋼筋，間距為 20cm 。因有地下水滲流，二次襯砌采用防水混凝土，抗滲等級不小于 P6 。 初期支護與二次襯砌間設置分離式EVA

3、防水板，厚度1.5mm , 土工布重量A350g/m2;防水混凝土結構的襯砌厚度不應小于 45cm; 環向施工縫設置中埋式橡膠止水條， 沉降縫處設置橡膠止水帶等多道防水措施。2 施工方法臺階法視臺階長度大體分為長臺階法、 短臺階法和超短臺階法三種， 三種方式中的臺階長度是依初次支護形成 閉合斷面的時間決定的，圍巖越差，閉合時間要求越短。對于一般的隧道斷面，適當的選擇臺階長度， 能適應從土到巖質比較廣泛的地質。 長臺階法是將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分進行開挖，一般上臺階超前50m 以上或大于5倍洞徑，上端面和下端面相距100150m左右，可采取循環開挖，也可采取平行開挖。短臺階法的臺階長度

4、在20 50m 左右，一般臺階長度小于 5 倍但大于 1 1.5 倍洞徑，兩個斷面比較接近， 作業之間會有干擾。 由于短臺階法可縮短支護結構閉合時間， 改善初次護的受力條件， 有利于控制隧道收斂速度和量值， 所以使用范圍很廣，H - V級圍巖都能采用，尤其適用于1¥ 一V級圍巖，是新奧法施工中的主要方法。超短臺階法的臺階長度一般都小于坑道跨度，約在 3 5m 左右，由于超短臺階法初次支護全斷面閉合時間更短，更有利于控制圍巖變形和控制地表沉降， 所以， 更加適用于膨脹圍巖及土質圍巖等要求及早閉合斷面的場合。 這種方法的缺點是上下斷面施工干擾大，生產效率低， 施工速度慢。采用超短臺階法施

5、工時應注意以下問題，在軟弱圍巖施工時，應特別注意開挖工作面的穩定性，必要時采取輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小鋼管，對開挖面進行預加固或預支護， 為減少變形， 采用臨時仰拱法進行初期支護臨時封閉等。本工程經研究確定采用三臺階預留核心土法施工+ 預留核心土法：各部開挖及支護自上而下分成三個小單元進行開挖縮小開挖斷面，步步成環，及時封閉。各分部封閉成環時間短，有效發揮初期支護整體受力效果， 臨時仰拱能有效阻止支護結構變形， 減少隧道圍巖變形。3 三臺階臨時仰拱法施工工序采用分部開挖法開挖，如圖所示，施工工序如下：第一步：利用上一循環架立的鋼架施作隧道超前小導管;第二步、第三步：開挖上部

6、臺階，上臺階核心土高度離已初期支護鋼架不得大于 1.8 米，長度不得小于 5 米，每循環進尺控制在0.6米左右;施作部洞身結構的初期支護，即初噴 4cm10cm 厚混凝土，架立 20a 鋼架，并設鎖腳錨管，為了防止初期支護變形，在拱架兩側離設計鎖腳錨管以上 60100cm 處各增設鎖腳錨管1 組，以替代該處的中空錨桿;鉆設系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度，如為注漿環節，則在掌子面噴 10cm 混凝土封閉第四步、第五步：上臺階領先中臺階3.6 米時，開挖中部左側臺階，每循環進尺控制在1.2 米左右;架立20a 鋼架，并設鎖腳錨（管）桿，為了防止初期支護變形，在拱架兩側離設計鎖腳錨管以上60100c

7、m 處各增設鎖腳錨管1 組，以替代該處的中空錨桿 ;鉆設系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度，完成中部左側臺階初期支護 ;第六步、第七步：中部左側臺階領先右側臺階3.6 米時，開挖中部右側臺階，每循環進尺控制在1.2 米左右 ;架立 20a 鋼架，并設鎖腳錨 （管）桿;鉆設系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度，完成中部右側臺階初期支護;第八步：開挖中部核心土，施作中臺階臨時仰拱 ;第九步、第十步：開挖下臺階，每循環進尺不大于 1.2 米，完成下臺階初期支護及仰拱初期支護;第十一步：澆筑仰拱混凝土及仰拱填充 ;第十二步：根據量測結果分析，待初期支護收斂后，利用襯砌模板臺車一次性灌筑二次襯砌（拱墻襯砌一次施作

8、） 。3 施工技術3.1 超前地質預測預報隧道施工中要加強超前地質預測預報工作，特別是斷層破碎帶。若探明的工程地質條件與設計不符， 要立即停止施工， 把相關的情況上報給建設單位、 設計單位及監理單位， 以便根據具體的情況采取相應的處理措施。 超前地質預測預報采取的措施有全斷面地質素描、 探地雷達探測、水平鉆孔探測。3.2 套拱該隧道進洞施工時采用了 2m 套拱， 即在明、 暗洞交接處首先施作一個類似明洞的暗洞，逐步向洞內方向推進，直到完全嵌入山體。該隧道采用 I20a 工字鋼作為內模支撐，再澆注 80cm 厚 C25# 鋼筋混凝土，將120a工字鋼一起澆注在混凝土中，并在澆注前預埋中150mm

9、 鋼管作為超前長管棚施工的定位、定向套管。在套拱砼兩側回填貧混凝土至套拱外拱頂標高，然后回填土。這樣，洞口的邊仰坡幾乎不會受到破壞， 而且， 套拱與回填的貧混凝土形成整體支護作用，有效地保證了洞口段及邊仰坡施工的安全3.3 超前支護在軟弱圍巖隧道施工中， 一般須進行超前大管棚支護。 本隧道洞口采用108mm熱扎無縫鋼管長管棚注水泥單漿液進行超前支護，導管長 32 米， 節長 4 米， 兩節之間用“ V ” 型對焊， 環向間距 40cm ，注漿終壓為 2Mpa（ 注漿孔孔徑為 16mm ，間距為 20cm ，呈梅花型布置 ） 。3.4 開挖待超前支護注漿強度達85% 后，方可開挖。考慮處于偏壓、

10、淺埋及軟弱圍巖段，雖已進行超前支護，但也不能大意，因此,采用預留核心土開挖方法， 即先沿隧道輪廓線開挖， 每循環進尺0.61.2m ，待錨噴支護達到一定強度后，再開挖核心土。開挖外輪廓時，采用風鎬配合人工開挖，局部遇到堅石時，為減少對周邊圍巖的擾動，采用弱爆破將堅石震裂后用風鎬開挖。 核心土采用挖掘機開挖， 局部堅石采用弱爆破將堅石震裂后用挖掘機開挖。3.5 初期支護3.5.1 開挖成型并經過人工修整無欠挖后立即初噴 4cm 厚混凝土封閉巖面。3.5.2 施設錨桿，掛設鋼筋網。錨桿呈梅花型布置，徑向施作，個臺階初期支護連接處左右兩側均需設不少于 2 根鎖腳錨桿， 確保初期支護穩定。鋼筋網為0

11、8的鋼筋焊接而成，網格間距為20cm ,鋼 筋網應隨受噴面的起伏鋪設，并與錨桿連接牢固。3.5.3 安裝鋼拱架。 鋼架必須落到原狀土上， 并用 I20 槽鋼墊起，鋼架垂直隧道中線，并與縱向連接筋和錨桿焊接牢固。3.5.4 拱部按設計參數施作下一循環超前小導管支護，并把該支護的尾端焊接在鋼架上。分層噴射混凝土，每層厚度為56cm ，先噴拱架與輪廓之間的間隙，再噴剛拱架周圍，最后是拱架之間。鋼架保護層不小于 2cm ，整個噴射混凝土要平順。3.6 襯砌隧道拱墻及仰拱均設置雙層鋼筋，混凝土為 C35 泵送混凝土，采用行走式全液壓襯砌臺車襯。4 施工控制要點4.1 軟弱圍巖采用工字鋼支護， 當初期支護

12、結束后， 如發生初支侵線，換拱處理非常困難， 特別是在圍巖變形還未穩定的情況下，其安全風險大。所以為確保初支不侵線，必須對拱架進行放大，放大量考慮施工誤差5cm ,圍巖沉降（V級12cm、IV級10cm）,及二襯臺車放大的5cm ,并在每根拱架安裝時加強測量放樣。4.2 加強監控量測施工時務必做好明洞段邊仰坡、地表及暗洞內的監控量測工作，密切注意邊仰坡變形情況， 對可能產生滑移的邊仰坡及時加強噴錨支護或加大邊坡坡率，保證邊仰坡穩定;對于已經產生滑移的邊仰坡先清除掉開裂部分的巖層，調整邊坡坡率，重新對邊坡加強防護。對暗 洞內監控量測反饋數據顯示變形過大、 可能產生坍方地段， 先暫時停止掌子面的施工， 及時疏散施工人員， 并組織專業技術人員結合工程地質情況、地下水情況、施工因素等具體分析病害發生的原因 ;同時采取徑向注漿加固圍巖、 加密加強初期支護鋼架支護、 加密系統錨桿的間距、 加長系統錨桿長度、 補噴鋼纖維混凝土等措施對初期支護進行補強，減小意外發生的可能性，待分析出具體原因后，針對不同情況，采取切實有效的措施。4.3 支護作業中的安全控制軟弱圍巖地段的支護作用中立柱應加設墊板或墊梁， 并加木楔塞緊;對小裂隙在四周應加密錨桿，加多層鋼