中交一公局第三工程有限公司 北京 100024
摘要：相比于其它基建工程，隧道工程施工难度大，开挖地质条件错综复杂，如果开挖与支护关键技术使用不当，不仅会造成超挖难以控制，更会引起坍塌、冒顶等危及施工人员生命安全的事故。因此，为确保隧道施工质量和安全，特别是软弱泥质围岩隧道开挖支护可以顺利实施，本文将对开挖及支护关键技术的应用进行重点分析与探讨。
关键词：软弱围岩；隧道开挖；支护技术
引言：为加快我国偏远地区交通运输行业发展，解决民众基本出行需求，我国近年来加大了对山区高速公路的投资力度。山区高速公路隧道占比较高，隧道开挖以钻爆法为主，由于施工危险性高、难度大，开挖支护成为施工单位最为关注的重要环节。对于软弱泥质围岩隧道开挖工程来说，开挖及支护技术关键技术的选用和效果，直接关系整个工程质量。因此，施工单位必须要加强对软弱泥质围岩隧道开挖及支护关键技术的研究，找准施工难点，掌握关键技术控制要点，共同提升我国隧道工程的施工质量。
一、工程概况
某条高速公路隧道中，存在长度近2km的软弱泥质围岩施工区域，围岩以中风化、强风化泥岩为主，泥质结构，薄-中层状构造，节理、溶蚀裂隙发育，岩体破碎、较破碎，围岩呈松散碎裂结构，地下水含量一般。施工单位针对围岩性质，选择合理的开挖与支护施工技术，并组织专家对施工方案的安全性和可行性进行评审，实施阶段严格按照评审过的方案开展施工。
二、软弱泥质围岩隧道开挖及支护关键技术
1、确定施工方案
为确保软弱围岩开挖支护安全进行，在确定施工方案时，首先组织人员对掌子面围岩进行实地查看，收集围岩岩性、产状、裂隙发育情况和地下水情况等信息，以收集的信息数据为基础制定针对性的施工方案，并合理选择支护技术，保证施工安全和质量。隧道围岩以泥岩为主，结构松散破碎，具有薄-中层状结构，围岩自身稳定性很差，开挖后掌子面需要有反力支撑，采取预留核心土是行之有效的方法。由于结构破碎，裂隙发育，宜采用超前小导管注浆或中空注浆锚杆将松散围岩连接成整体，开挖进尺以1-2榀拱架为宜。
2、开挖施工方法
结合隧道围岩地质情况，选择环形开挖预留核心土法，见图1，具体施工顺序为：环形开挖上断面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ→施作上断面初期支护○1→开挖上断面核心土Ⅳ→跳槽开挖下断面Ⅴ→施作下断面初期支护○2→跳槽开挖下断面Ⅵ→施作下断面初期支护○3→施作仰拱○4→仰拱回填→整体模筑二次衬砌。
.png)
根据施工方案要求，上断面Ⅰ开挖进尺为1-2榀拱架，核心土Ⅳ至下台阶Ⅴ、Ⅵ长度小于15m，至二次衬砌一般情况下保持50m。下断面跳槽开挖，初期支护双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空，单侧每次落底长度一般情况下不大于3m。施工过程中加强超前地质预报和监控量测，通过数据支撑及时调整施工方法。为减少隧道超挖，上断面开挖进尺严格按照方案执行，周边眼间距和装药量根据围岩破碎情况进行动态调整，间距控制在40-60cm，采取间隔装药和不耦合装药，适当设置空孔，保证光面爆破效果，减少对围岩的扰动，从而保证支护结构安全。地下水发育一般，遇水时以防水板汇集至环向半圆管进行引排。
3、支护施工关键技术
3.1 锚杆支护
锚杆打设应在初喷混凝土结束后方可进行。在钻孔前，施工人员要对钻孔位置进行定位并作出标记，采用锚杆钻机进行钻孔，锚杆孔应与围岩垂直。在钻孔作业结束后利用高压风枪清孔。中空注浆锚杆必须保证注浆压力，确保注浆效果。药卷锚杆边插入锚杆边涂抹药卷，不得随意在尾部少量涂抹。在混凝土复喷作业结束后，便可安装锚杆垫板。施工人员不得敲击设置好的锚杆，同时也不可将系统锚杆作为风水管和风袋的挂钩，确保锚杆不因外力作用而导致形变，从而影响施工质量。
3.2 钢架及钢筋网
钢拱架和钢筋网片在钢筋加工厂集中加工，拱架圆顺度、连接钢板锲合度和螺栓孔对位均应进行严格控制。不同规格或同种规格钢拱架定期进行试拼。在拱架安装前，施工人员要对拱脚底部杂物进行清理。拱脚采用混凝土预制块进行支垫，上断面拱脚支垫后还应采取石渣少量覆盖，避免喷射混凝土包裹连接钢板，造成下断面开挖后钢拱架不易连接。按照设计位置搭设锁脚锚杆，与钢拱架牢固连接。钢架安装结束后，施工人员要对其间距、标高、倾斜度、连接质量等进行查验。钢筋网片搭接长度要与规范要求相符合。环向拱架连接钢筋间距1m，钢筋与拱架之间应采用满焊。
3.3 喷射砼
喷射混凝土分初喷和复喷，初喷在开挖完成后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落。复喷混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚之后整体受力，以抑制围岩变位。初喷前用高压风清除杂物和浮尘。喷嘴与岩面的距离为80-120cm，太近或太远都会增加回弹量。喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以直径方向喷射，受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。一次喷射厚度不宜超过10cm，第二次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为15-20min。喷射作业分片进行，一般分为2m长，1.5m宽的小片。按照从下往上施喷，呈现“S”形运动，直至喷平。
3.4 超前小导管注浆
在围岩特别破碎地段，采取小导管注浆进行超前预加固。小导管一般在拱顶120°范围内设置，如遇拱腰位置围岩破碎，可适当增加小导管数量或调整小导管布设位置。导管尾端焊接在钢拱架外侧，外插角10-15°，间距40cm，排距和长度以2.4m和4m为主。小导管注浆采用1：1水泥液浆，可适当掺入水玻璃调节凝结时间，注浆压力0.5-1MPa。
4、隧道开挖与支护的安全技术措施
隧道开挖和支护直接关系到施工安全、成本、质量、进度等方面，是项目隧道管理的重中之重。务必采取切实可行的安全技术措施，确保工程建设顺利进行。主要采取以下措施：
（1）严格执行隐患排查制度。
根据施工作业特点识别作业风险，对关键工序和部位进行重点控制。技术人员及班组长在开挖前必须详细查看围岩情况，如遇紧急情况立即撤离。根据监控量测数据和超前地质预报结果动态调整施工方法。支护前排查开挖排险是否彻底，防止掉块伤人。对洞内施工台车、施工机械、临边防护定期进行检查和维护。洞内临时用电线路及配电箱应定期检查，杜绝违章操作和私拉乱接。洞内高压风水管、风袋、照明设施做好检查和日常维护，确保施工安全和保障作业环境。
（2）贯彻落实安全质量制度
所有作业人员必须进行安全教育，特种作业人员持证上岗，安全技术交底覆盖率100%。每工班进行班前讲话，将施工内容、安全隐患和防治措施详细告知。施工时严格执行三检制和工序交接，厘清安全质量责任。爆破作业必须由专业爆破人员负责，加强民爆物资进出库及使用储存管理。逃生管道设置必须保持常态化。洞内视频监控系统和人员设备定位系统必须全天候开启。安全防护用品佩戴齐全，定期组织安全体验和教育培训。项目部按照要求开展月度安全质量检查和日常巡查，发现的问题必须定人定期整改。将班组长纳入质量管理体系并开展考核。
总之，在隧道工程施工过程中，由于不同地区围岩情况存在差异，在山区修建高速公路隧道时，为保证施工质量，施工单位要特别注意软弱泥质围岩隧道开挖以及支护施工。根据地质情况选择合理的开挖方法，加强初期支护施工质量控制，对关键工序和重点部位进行严格控制，保证隧道工程施工质量满足设计要求，确保施工有序、高质量的开展。
参考文献：
[1]赵如愿.浅析复杂地形条件下高速公路双线隧道施工技术[J].民营科技，2017，0（12）：83-83.
[2]张高鹏.探究高压旋喷注浆技术在富水砂层隧道中的应用[J].山西建筑，2017，43（36）：167-168.
[3]牟智恒，严涛，田明杰，张佳鑫.邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道施工工法及合理开挖工序研究[J].土木工程学报，2017，0（S2）：203-208.