相关公路隧道软岩地段快速施工技术

周越文

（中铁十二局集团二公司 太原 030032）

摘 要：本文总结了泰井高速公路的金硚隧道软岩地段快速施工的方法和技术措施，对今后类似的工程施工具有借鉴和参考意义。 关键词：公路隧道；软岩；快速施工技术

0 前 言

泰井高速公路金硚隧道位于江西省泰和县桥头镇津洞村，隧道全长4032.3m。设计为双线分离式隧道，隧道位于剥蚀低山丘陵区，山势陡峻，洞口为强风化砾岩，上部为第四系砾土、碎石、软土，岩质松散，地质条件差，围岩类别为Ⅱ类，属软弱围岩。如何做好软岩段施工，尽快进洞是确保隧道工期的关键。0.1围岩情况

隧道左右线各级围岩长度见表1。

表1 隧道各级围岩长度 左洞 右洞 围岩类别 Ⅱ Ⅲ Ⅱ Ⅲ 长度/m 773 1254 775.3 1230 所占比例/% 38.1 61.9 38.7 61.3 0.2软岩

隧道通过地段的特殊岩土主要有湿陷性黄土和膨胀岩。隧道进口第四系全新统冲积黏质黄土，且钻探取出的岩芯剥落现象明显，易崩解，具膨胀岩的特征，属膨胀岩。

0.3弱质岩

金硚隧道洞身通过地段的岩体复杂，隧道围岩主要以Ⅲ类围岩为主。主要包括强风化石英砾岩和强风化变质岩。呈灰白色、褐红色，岩质软弱，成岩性差，结构破碎，节理裂隙发育，裂隙水丰富，在隧道开挖后，易软化、风化及崩解，坍塌较严重，自稳能力差，主要为弱质岩。

1 施工概况

1.1施工方案

为了有效的控制围岩收敛变形，避免隧道开挖过程中出现坍塌，实现隧道不良地段快速施工，加强支护、快速支护、及时封闭、快速成环是关键。通过反复比选形成如下施工方案：小导管注浆、超前支护、锚杆支护、挂钢筋网、喷混凝土预加固处理、上部弱岩爆破法开挖、下部人工错挖马口、中部机械开挖、钢拱锚杆支护、仰拱快速封闭成环、及时衬砌。

1.2施工方法及措施

1.2.1七步开挖作业法施工 七步开挖作业法（图1）

要求在隧道全断面划分的7个部位同时开挖，由于7个部位分别处于7个里程，从而使一个开挖断面处的围岩暴露的面积减到最小。

第1步：拱顶在超前支护的保护下将传统的矩形上导坑改为弧形导坑，开挖后架设Ⅰ16工字钢架，喷混凝土，形成较稳定的承载拱。

第2、3步：在拱顶承载拱的支护下，分段扩大拱脚，以一定的时间差先后按同样的方法进行支护，使同一断面处于暴露的开挖面仅限于一侧。

第4步：拱部支护完成后中部拉槽。

第5、6步：在已完成拱部支护后，分段左右开挖马口，以一定时间差做边墙支护。

第7步：下台阶核心土挖除后落底并施做仰拱混凝土，二次衬砌紧跟。

说明:① 第1、2步:拱顶在超②①核心土弧形开挖,开挖结④⑤③②形成较稳定的承载拱。 第3、4步：在拱顶拱脚，以一定的时间差⑦⑥③④⑤⑧使同同一断面处暴露开 第5步：拱部支护完⑥⑦⑧B 第6、7步：在已完

挖马口，以一定的时间 第8步：下台阶开挖图1 正洞软岩开挖顺序示意图

紧跟。图四 正洞偏压段上弧导预留核心土施工示意图1.2.2超前支护 拱部采用Φ42小导管注浆超前支

护，小导管外径42㎜，壁厚3.5㎜，长4m，管壁四周按15㎝间距梅花形钻设φ8㎜ 压浆孔，钢管环向间距40㎝，纵向水平搭接长度不小于1m，外插角14°。小导管采用YT凿岩机钻孔、推进，小导管以紧靠开挖面的格栅钢架为支点，打入短钢管后注浆，形成管栅支护环。采用水泥-水玻璃双液注浆，水泥和水玻璃浆液比一般为1：1-1：0.5，水泥浆液浓度为1：1.25-1：0.8，水玻璃浓度为35Be′，缓凝剂掺量为2%-2.5%，浆液扩散半径50㎝。双液注浆泵注浆，注浆压力为0.5MPa-1.0MPa。

1.2.3上导开挖与支护 上导开挖高度为3.8m，中

导开挖高度为3m，上导采用钻爆法施工，YT28风动

凿岩机钻孔，光面爆破，每次进尺约1.0m。每开挖循环进行一次初期支护。支护型式为：4肢格栅钢架1榀/1m，2.5m长Φ22钢筋系统砂浆锚杆，网喷混凝土厚15㎝。

1.2.4下导开挖与支护 下导距上导5m-7m，中、下

导断面相距10m，采取先下接拱架后挖中间土的方式开挖。下接拱架采取左右错开，隔4挖2，以人工风镐下挖马口方式施工，中间土采用J750振动锤破碎岩层，挖掘机、装载机出渣。人工错挖马口不影响上导的施工，下导开挖也是在上导凿眼钻孔的时间内进行。因此，下导的开挖与支护不影响上导的掘进、支护，是隧道快速施工技术措施之一。

1.2.5仰拱 施工实践及测量资料证明，仰拱封闭前

围岩收敛变形较大，且发展速度快，很难稳定，而施作了仰拱后，围岩与支护很快趋于稳定，可见仰拱及时封闭是关键。为了不影响前面的掘进与支护施工，仰拱施工采取风镐配合挖掘机左右跳槽开挖，必要时辅以弱爆破，开挖到位后先施作仰拱初期支护，初期支护型式为1榀/0.5mⅠ16钢支撑、单层φ6钢筋网和20㎝喷射混凝土。初期支护施作完毕后，即可立模浇注仰拱混凝土。通过采用上述措施，既确保了安全，又保证了进度指标的实现。

1.2.6二次衬砌 在不良地质地段根据量测资料，在

支护变形，基本稳定的情况下进行二次衬砌。二次衬砌采用整体式模板台车衬砌，混凝土集中拌和，输送泵输送，泵送入模。在围岩变形发展加快或不稳定，出现安全隐患的情况下，采取衬砌紧跟的措施，以确保隧道施工安全。在开挖时发生坍塌或围岩支护变形很大，长期不能稳定的情况下，应征得设计同意，采取加强衬砌措施以确保隧道安全。

1.2.7套拱 当围岩或支护收敛变形较大或增长加快

时，在初期支护内缘套Ⅰ16形钢拱架，并在拱墙 脚打锁脚锚杆，与其一并焊牢。

2 设备优化配置

机械设备组织本着“先进、科学、配套”的原则，重点配套好钻爆、装运、支护、混凝土施工等主要机械化作业，同时也配套好供风、供水、排水、供电、通风等辅助机械化作业。机械设备配套见表2。

表2 机械设备配用

序号 设备名称 规格 技术性能 数量（台） 1 凿岩机 YT-28 耗气量.3l/s 136 2 内燃空压机 Vy-9/7 9m3/s 17 3 挖掘机 CAT320L 1.2m3 2 4 挖掘机 PC220 1.0m3 2 5 装载机 ZL50 3.0m3 2 6 洒水车 东风-135 6000L 2 7 自卸汽车 东风 15t 10 8 通风机 2×55 4 3 结 语

（1）金硚隧道地质条件复杂、工期紧，要实现其快速施工，采取稳妥的爆破开挖和支护施工技术措施，是确保软岩快速施工的前提。

（2）开挖后及时使围岩封闭成环，有效地控制围岩收敛变形，避免出现坍塌，是实现快速施工的关键。

（3）在隧道施工中，采用TSP203隧道地质超前预报系统对隧道地质情况进行超前预报，将分析结果及时反馈到施工中去，采用超前支护措施，改变施工方法，是实现软岩快速施工的有效手段。

（4）按照“先进、科学、配套”的原则对机械设备进行优化配置，是实现软岩快速施工的必要条件。

（5）金硚隧道是目前江西省公路交通工程的重点工程项目，地质构造复杂，施工难度大，工期紧，任务重。通过合理的工序安排以及技术攻关，解决了影响工程进度的技术难题，安全质量和施工进度得到了保障。