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时间：2014-09-25 22:10:00 阅读量：0次 所属分类：科技论文
摘 要：隧道工程所处地质往往变化较大，采用新奥法进行山岭隧道施工，应根据具体隧道工程的实际施工条件和不同围岩情况，通过合理变换施工方法以适应围岩的变化，尽可能减小对施工的不利影响。
摘 要：隧道工程所处地质往往变化较大，采用新奥法进行山岭隧道施工，应根据具体隧道工程的实际施工条件和不同围岩情况，通过合理变换施工方法以适应围岩的变化，尽可能减小对施工的不利影响。
关键词：新奥法 围岩 隧道施工
1.工程概况
某一隧道工程为双向交通直线隧道，长800m。隧道净宽13.5 m，隧道建筑限界净高5.0m(非机动车道净高2.5m)，横断面采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌，内夹防排水层。隧道通过段为剥蚀丘陵地貌，山坡坡度较陡，一般为25～40º，隧道范围内有发育的地质构造，隧洞沿线岩体，受构造及风化作用的影响，节理裂隙较发育。洞内围岩以Ⅱ类为主，局部地段为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。工程区地震动峰值加速度小于0.05g，相当于地震基本烈度小于Ⅳ度。
2.施工准备
为了满足施工的基本条件，在施工准备阶段完成交通道路畅通，场地平整完毕;风、水、电、燃料、爆破器材按计划供应到场;临时生活设施能满足基本要求;机械(凿岩机、风钻、装载机、湿喷机、注浆机、通风机、空压机、自卸汽车、拌和机、混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵、发电机、变压器等)进场整修完毕，设备运转正常;施工队伍人员进驻现场，机构组建完善;满足施工进度要求的工程材料已完备;施工复测及防线定位测量完毕、正确，并在施工过程中逐步完善。
3.施工方法
根据本工程特点、地质条件、隧道长度，结合机具设备、材料供应情况，隧道施工全面利用新奥法原理，按照无轨装渣运输模式组织施工。复杂破碎围岩地段以监控量测为主要手段，遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、控下沉、早成环、勤量测、紧衬砌”等施工原则。
3.1 洞身开挖
为减少对围岩扰动及减少超挖，采用光面爆破技术。施工作业顺序为测量定位→台车就位→钻凿炮眼→装药连线→台车后退顶→放炮爆破→通风找→锚喷支护→出渣运输→二次衬砌。
3.1.1 进洞方法
隧道进出口端针对Ⅴ、Ⅳ类围岩浅埋的地段特点，为保证洞口安全，均采用双侧壁导坑进洞。进洞前，隧道进口端先进行洞口土石方纵向拉槽开挖，然后施作拱部超前支护，在支护下进洞;隧道出口端洞口土石方较小，洞口土石方开挖后超前支护进洞。
3.1.2 Ⅴ、Ⅳ类围岩地段
Ⅴ、Ⅳ类围岩分布在隧道洞口浅埋地带。先行施作超前支护，Ⅴ类围岩采用Φ108×6管棚和注浆加固，管棚用热轧缝钢管，施工时钢管沿隧道周边以10º外插角打入围岩，采用管棚钻进并顶进长管棚钢管。管棚注浆选用1﹕0.5的水泥—水玻璃双液浆，注浆初压为0.5～1.0MP、终压为2.0MP，浆液扩散半径不小于0.5m。Ⅳ(S4A) 类围岩必要时采用Φ22超前锚杆加固，Ⅳ(S4B) 类围岩采用Φ42×4超前小导管加固。超前小导管用无缝钢管，采用多臂台车沿隧道周边5º～7º外插角打入围岩，小导管注浆参考管棚注浆工艺。而后采用双侧壁导坑法施工，右导坑超前左导坑15～20m。侧壁导坑大小选取4.5m×5.5m(宽×高)台阶法开挖，剩余部分为弧形导坑和核心土两步开挖。导洞边墙采用钢拱架、锚杆、挂网、喷射混凝土联合支护，导坑上台阶底部设工字钢横撑。上台阶采用人工翻渣，下部采用侧翻装载机装渣，自卸汽车出渣。每个工序开挖循环进尺控制在1.0m以内，台阶长度3～5m。
3.1.3 Ⅲ类围岩地段
Ⅲ类围岩分布于隧道洞身浅埋段，采用短台阶法开挖，台阶长度为5～8m，上台阶配备5～6台风钻打眼，下台阶利用多臂凿岩台车钻眼，人工装药，斜眼掏槽、非电毫秒雷管光面爆破。Ⅲ类围岩地段每循环进尺为2.0m。
3.1.4 Ⅱ类围岩地段
Ⅱ类围岩分布在隧道洞身深埋地段，采用全断面开挖，使用多臂液压台车钻眼，五大孔直眼掏槽、多功作业平台辅助人工装药，非电毫秒雷管光面爆破。Ⅱ类围岩地段开挖循环进尺为4.0m。
3.2 隧道出渣
隧道出渣及运输按照无轨运输模式进行组织，装渣采用轮胎式装载机装渣，自卸汽车输。为防止运渣车辆污染环境，施工场区门口设洗车台，所有离开施工场地的车辆均使用高压水冲洗，车箱加盖封闭，严禁水渣混装。
3.3 初期支护施工
确定隧道开挖尺寸时，应预留必要的初期支护变形量，其量值根据围岩条件、支护刚度、施工方法等确定，本工程对Ⅴ级围岩开挖预留12cm，Ⅳ级围岩开挖预留8cm，Ⅲ级围岩开挖预留5cm，并应量测校正，初期支护以锚杆、钢筋网、喷混凝土、钢拱架(局部路段)组成联合支护体系。
3.3.1 中空注浆锚杆及砂浆锚杆
Ⅴ类围岩采用Φ25×5中空锚杆长4.0m,环向、纵向间距0.8×0.8m;Ⅳ类围岩为Φ25×5中空锚杆长3.5m，环向、纵向间距1.0×1.0m;Ⅲ类围岩为Φ25×5中空锚杆长3.0m，环向、纵向间距1.2×1.5m;Ⅱ类围岩为Φ25×5中空锚杆长2.5～3.5m(局部设置)。采用锚杆台车钻眼，注浆泵灌注水泥浆液。
3.3.2 钢拱架
Ⅴ类围岩采用20a工字钢拱架间距0.5～0.75m，Ⅳ(S4A) 类围岩采用14#工字钢拱架间距0.75～1m，Ⅳ(S4B) 类围岩采用14#工字钢拱架间距0.75～1m。在洞外分片加工，放大样检验，洞内利用液压式钢支撑组装平台安装。每榀钢架安装时，均在其底部设一块“托板”，以增大受力面积，减少下沉量。
3.3.3 钢筋网
Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ类围岩采用Φ6.5间距15×15㎝的焊接钢筋网，Ⅱ类围岩为Φ6.5间距25×25㎝。钢筋网在系统锚杆施作后人工安设，与初喷射混凝土面间隙不大于3cm，钢筋网与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。
3.3.4 喷射混凝土
喷射混凝土采用湿喷法施工。喷射混凝土分段、分片自上而下顺序进行，每段长度不超过6m，喷射混凝土前先清理喷射面，发现松动的石块等及时清除，然后采用湿喷机进行喷射混凝土作业。当岩面有较大坑洼时，先喷凹处找平。分层喷射时后一层喷射在前层混凝土终凝后进行，并按规定洒水养护。
3.4 防排水设施施工
本隧道初期支护和二次衬砌之间设置防水层(400g/m2土工布和1.2mm厚隧道专用防水卷材)，使漏水能从衬砌背面通过排水滤层排至墙脚，再由墙脚处衬背纵向盲沟集水,通过φ100mmUPVC引水管引至中央排水管排出洞外。衬背纵向盲沟采用φ100mm软式透水管外裹200g/m2土工布，盲沟应设置在防排水层外面，固定在喷混凝土面上。施工缝采用膨胀止水条、沉降缝采用中埋式止水带防水。
3.5 二次衬砌施工
衬砌结构采用复合式支护结构形式，二次衬砌为C25泵送自防水混凝土结构，低碱性膨胀水泥混凝土或普通水泥掺加膨胀剂，抗渗标号为S8，采用模筑钢筋混凝土结构。
3.5.1正洞衬砌
隧道二次衬砌应在围岩及初期支护变形基本稳定后进行施工。二次衬砌按照仰拱、铺底先行，衬砌紧跟的次序施作。道施工时应严格遵守现行施工技术规范的有关规定，二次衬砌正线隧道应采用液压模板台车,泵送混凝土浇筑工艺。二次衬砌模板拆除时，脱模时间要求严格控制，不宜过短，模筑混凝土强度必须达到2.5MPa以上，且必须超过24h。
3.5.2 仰拱及填充
仰拱每隔6～8m为一段进行浇筑，在施工区段搭设工字钢栈桥保持洞内交通畅通。仰拱钢筋在洞内人工绑扎。为保证仰拱的设计线形，仰拱顶模采用浮放式拱形模板。仰拱浇筑完成后方可填充混凝土。
4.控制措施
4.1洞身控制测量
洞外采用全站仪设置精密三角网，洞口投点纳入控制三角网内，并进行导线附合测量。洞内布置支导线，根据洞口投点向洞内作引测，每2Om左右布设导线点进行导线闭合测量。洞内每隔50m布设水准点，导线点及水准点桩位应在两边墙上将点号、里程标注清楚，加强保护，定期复核，确保隧道中线、高程误差符合规范要求。洞内水准测量主要是掌握开挖及衬砌高程，每50m左右布设水准点，无论水准点和临时水准点，均应与两个以上已设水准点联测闭合。每环衬砌中线，水平测量后并应与上一环进行复核，避免出错。
4.2施工监控量测
在隧道开挖过程中，使用各种量测器具对围岩变化情况和支护结构状态进行量测，及时提供可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并依据量测结果确定二次衬砌施作时间。每次爆破及支护后，仔细观察围岩状况、地下水状况、支护结构外观以及地表是否发生变化，并将其作好记录。洞口附近及埋深较浅地段每5m～8m设一断面，一般地段每10m～20m设一断面，每断面埋设4点，起拱线以O.5m一对，轨面以上2.5m一对，用收敛仪每天量测l～2次，每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之比为相对收敛，据此可以计算收敛变化速率来判断围岩的稳定性。
4.3不良地质地段施工措施
松散地层结构松散，稳定性差，施工采用短台阶开挖，自钻式锚杆注浆超前支护，将松散地层固结为整体，格栅钢架、挂网、环向锚杆和喷射混凝土联合支护等措施，采用“短进尺、强支护、早封闭”的原则，可安全通过松散地层。断层破碎带的充填物情况复杂，多有地下水，稳定性极差。当隧道开挖接近断层时，超前钻探，预先了解断层的地质情况，确定是否出现大量涌水。当无涌水时，可采用松散地层的施工方法;当断层地段出现大量涌水，采取“排堵结合”的治理措施和 “弱爆破、强支护、快衬砌、早封闭”的原则，超前锚杆、格栅钢架、挂网、环向锚杆、喷射混凝土联合支护。若断层较宽，则采取大管棚方案。
4.4注浆异常现象的处理
在注浆过程中，经常发生浆液从其他孔流出的串浆现象。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆;无条件时应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。液注水泥浆压力突然升高，则可能发生堵管，应停机检查。当堵管时，要敲打或滚动以疏通注浆管，无法疏通时要补管。液注浆进浆量很大，压力长时间升不高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。
5.结束语
隧道所穿越的底层条件复杂多变，相应的围岩表现出形态各异，以致对隧道施工造成不同程度的影响。但是，只要根据隧道工程具体的实际施工条件和围岩级别特性，采用新奥法进行隧道施工，通过超前地质预报，合理变换隧道洞身开挖和支护的方式，就能够确保隧道施工顺利实施，实现均衡文明施工，达到优质、安全、快速和经济的施工效果。
参考文献：
[1]孙立功，刘杰.隧道工程[M].成都：西南交通大学出版社，2009.
[2]黄成光.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2009.
