赵黔明
（中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳550081）
【摘要】随着城市经济建设及科学技术的全面发展，隧道的开挖技术是水电工程中重要的施工项目，本文以某工程为实例，介绍了工程概况、隧道暗挖支护措施和施工方案，总结了暗挖法的应用效果、特点和实际施工中应遵循的原则，供同类工程施工参考。
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关键词 水利水电工程； 隧道施工；初期支护；爆破设计
1. 工程概况
（1）本隧道工程总长约8.5Km，按照“新奥法”和“浅埋暗挖”城市隧道原理设计，断面形状主要是马蹄形，采用复合式衬砌结构。隧道围岩类别主要是V级，拱顶覆盖岩层、隧道穿越地层，隧道底板岩层从上到下依次为杂填土层、砂层和全风化含砾砂岩及砾岩、强风化含砾砂岩及砾岩，以及中风化含砾砂岩及砾岩。其中有一部分隧道拱顶距离砂层较近，个别位置隧道开挖轮廓线可能已经进入砂层。全段隧道拱顶覆盖岩层深浅不一、厚度不一，都分布有含水砂层。
（2）根据上述特点，结合同类工程的施工经验，本隧道工程采用暗挖法施工技术。暗挖法施工技术运用的是新奥法的基本原理，在隧道开挖中采用多种措施加固围岩，充分发挥围岩的本身承压能力，开挖前打锚杆，开挖后及时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地防止围岩过大变形。它是一种综合施工技术，主要靠人工施工，不需要使用大型机械设备，无噪声，施工对环境的影响较小，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道。
2. 隧道施工初期支护
初期支护体系主要是承受围岩压力。根据本隧道工程的断面形状、围岩类别、水文地质条件、结构受力特征等因素，并类比同类工程，采取的初期支护主要有超前大管棚、超前小导管、锚杆、钢筋格栅或钢架、钢筋网、喷射砼等。
2.1超前大管棚施工。
由于本工程地质条件差、地表沉降要求高，采用长管棚和钢架配合施工。洞身段超前管棚横断面布置其中左边图为?89 长管棚，在拱顶120° 范围布置，L = 10.0m，环向间距为0.4m，纵向搭接不小于2.0m。右边图实线表示?89mm 厚6mm 的钢管，虚线表示?89mm 钢花管。
2.1.1设计参数。
（1）钢管规格: 长管棚长度为10m，用每节长7m 的热扎无缝钢管(?89mm 壁厚6mm，拱顶120°布置) 以丝扣连接而成，同一断面接头不得超过钢管的50%，其中奇数编号采用钢花管，偶数编号采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管。钢花管上钻注浆孔，孔径为10 ～ 16mm，纵向布置3 排，孔纵向间距为15cm，呈梅花形布置，尾部留110cm 不设孔。
（2）当地面对沉降要求高时，导管内可增设钢筋索( 笼) ，钢筋索由4 根?22 主筋固定组成。管距环向间距中至中为30cm，倾角以1°～ 3°为宜。要求径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于10cm。长管棚注浆采用水泥浆液为1∶ 1，压力选用0.5 ～2.0MPa，注浆结束后用M7.5 水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
2.1.2管棚注浆工序流程。
管棚注浆工序流程如图2 所示。
2.2超前小导管施工。
（1）超前小导管是在未开挖前拱顶范围内超前加固隧道土体的一种措施，通过钻孔内插入?42钢管，再在管内注入水泥浆提高截面刚度和抗变形能力。针对本工程实际情况，采用强度较高水泥浆注入地层中扩散胶凝，在隧道周边形成一个固结圈，以达到加固的目的，这种支护方式无需专用设备，便于施工，易于掌握。注浆小导管的主要设计参数为: ?42 钢管长3.5m 或4.0m，搭接长度为1.1 ～ 2.2m； 间距环向为0.3m，纵向间距为2.5 ～ 3.0m。小导管外插角为10°左右，注浆材料采用水泥浆液水灰比为0.5 ～ 1.0，注浆压力为0.5 ～ 1.0MPa，施工机具为风钻、注浆泵。注浆小导管施工工艺流程如图2所示。
图2注浆小导管施工工艺流程示意
（2）为了保证小导管内注浆密实，浆液沿管外侧扩散并压入周围松散体的裂缝内，42 钢管中间梅花型开孔成为花管，孔径为1cm，纵向间距为15 ～ 20cm，并将花管端头压成圆锥形以利于插入孔中。
2.3格栅钢架安装。
格栅钢架是开挖后对隧道侧壁松散岩体形成环向支护的结构物，施工步骤如下:
（1）清理隧道侧壁松散岩体，特别是对欠挖部分进行处理，使岩壁平顺，以利于格栅钢架安装。
（2）按设计的预制钢筋笼型式进行拼装，接头处钢筋与钢筋间、钢筋与角钢间采用焊接连接。
（3）相邻钢架间用?22 纵向钢筋焊接，钢架安装时外表面要预留4cm 的喷砼保护层。
2.4砂浆锚杆( 管) 、锁脚锚杆和钢筋网施工在拱顶范围内或隧道腰线部位设置?22 的砂浆锚杆或?50 的注浆锚管。砂浆锚杆材质为B22 螺纹筋，长度为3.5 ～ 4.0mm； 砂浆锚管材质为?50、壁厚为3.5mm 的带孔钢管，长度为3.5m，按设计要求间隔梅花形布置。
锚杆注浆水泥标号为42.5R，灰砂比为1∶1 ～ 1∶1.5，水灰比为0.38 ～ 0.45，锚杆强度满足后按规范规定的比例进行抗拔力检测，锚固力不低于50KN。自钻式锚杆施工参照相关规范进行。拱顶锚杆采用注浆方式有时施工不便，根据类似隧道工程的施工经验，可采用药卷式锚固剂替代锚杆孔内注水泥砂浆的锚固方式。药卷式锚固剂在插入锚杆孔前先用水浸泡20 ～30s，然后分段塞入锚固剂( 总长度为锚杆孔深的1 /4) ，迅速插入锚杆体，直到锚杆孔口有少量浆液流出为止。
2.5喷射砼施工。
本隧道工程的初期支护结构中均包含喷射混凝土，标号为C25，厚度为0.10 ～ 0.35m。在地质较差地段，开挖后为防止暴露岩面风化过快，迅速喷4cm 砼封闭岩面。喷砼时为降低隧道内粉尘污染，采用湿喷法的工艺施工。为了保证喷砼施工的质量，要合理确定喷管与受喷面之间的距离，并选择好二者之间的角度，喷砼中避免出现大量回弹和成片脱落。每次喷砼的分层厚度一般为8 ～ 10cm，最后一层砼表面要符合平整度要求。
3. 隧道爆破方案设计
3.1根据施工经验，本隧道工程根据地质条件分别采用全断面光面爆破和上下台阶光面爆破施工方法。
3.2采取“短进尺，弱爆破”的原则，严格控制炮孔深度。针对本工程隧道施工部位围岩多为中风化或强风化砂砾岩的特点，拱部和墙部采用光面爆破、核心采用控制爆破、掏槽采用抛掷爆破的综合微震控制爆破技术，尽可能减轻对围岩和周围构筑物的扰动，以维护围岩自身稳定性，从而达到良好的轮廓成形。
（1）爆破方案选取。
针对本工程处于不同岩层以及不同的施工方案采用不同的爆破方案，爆破方案按照表1 选取。
（2）爆破参数确定。
本隧道工程在参数选取过程中综合运用工程类比、计算2 种方法，参考类似工程的成
功爆破经验确定，并在实际施工中根据现场试验加以调整。具体参数如表2所示。
（3）爆破施工。
本暗挖区间隧道爆破采用台阶法和全断面法施工，对于围岩较差的地段采用分步开挖。
4. 施工中应注意的问题
结合隧道的施工经验，在地质不良情况下的施工方法选择应注意以下几点:
(1) 在地质围岩较差的情况下，应优先考虑先上部开挖方式。开挖时，一定要将拱顶开挖到位，并及时进行拱顶支护，同时应加强围岩周边位移及围岩应力的检测，并及时对异常部位进行相应的处理。
(2) 隧道开挖前，提前预备一定数量的支护材料，包括钢支撑或钢格栅，以备急用。
(3) 塌方发生后，不要仅盲目的采用常规的喷锚支护处理方式，应根据现场围岩情况选择合理的支护或加固方法，以免贻误支护时机，扩大塌方范围，增加处理难度。
(4) 塌方处理一定要连续，直到完全处理稳定为至，并做好后续开挖的超前支护。
(5) 地质围岩条件较差的洞室，在喷锚等支护完成后，应尽可能尽早进行混凝土衬砌、灌浆等施工作业，以保证成型洞室的稳定安全。
5. 结语
水电项目隧道建设受地形条件限制， 其场内交通主要以大型隧道群构成， 大型隧道群施工具有平交段洞室跨度大、施工难度大、施工安全隐患多等特点， 是制约隧道施工总体工期的主要因素，由于本隧道工程采用了暗挖法，严格按照上述方法和流程，在实际施工中遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、弱爆破、勤量测”的施工原则，施工过程顺利、开挖质量好； 效率高、超挖少； 地表影响轻微，无安全事故发生，环境污染小。
［文章编号］1006-7619（2014）11-04-724
［作者简介］ 赵黔明(1964-)，职称：高级工程师，一直从事水利水电工程管理体工作。