东欧复理石地区高速公路隧道开挖支护施工技术浅析.docx

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东欧复理石地区高速公路隧道开挖支护施工技术浅析

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摘要：本文结合东欧黑山南北高速公路隧道施工现状，针对在复理石围岩条件下，对隧道洞口及洞身开挖与初期支护施工技术进行了分析。

关键词：高速公路隧道；复理石;开挖支护;施工技术

1、工程概况

黑山共和国Bar-Boljare高速公路Smokovac-Uvac-Matesevo段建设项目第4标段,共有6座隧道总长7029单幅米，主要是Ⅳ级、Ⅴ级复理石围岩,主要由多泥岩、砂质泥灰岩、页岩组成，薄层状结构，强风化、节理发育破碎，断层、褶皱较为发育，泥质胶结，遇水具有泥化现象,围岩整体性和自稳性较差,给隧道施工带来巨大的安全质量风险，所以隧道开挖支护施工是黑山南北高速公路工程中的一个重点、难点。

2、洞口开挖施工技术

2.1截水天沟施工技术

截水天沟施工采用人工开挖和人工砌筑的方式，施工前,首先由测量人员根据图纸放出边仰坡开挖边线,并在开挖边线至少5米外放出各种形式水沟标高点，施工时,应自低处向高处分段开挖和施工，水沟基地采用小型机具夯实，确保基础密实、平整，水沟采用MB30现浇混凝土，并根据设计图纸要求结合现场实际情况进行分段，分段长度不大于15m，并且必须在边仰坡施工前完成，确保坡面稳定。截水天沟横截面如下：

2.2边仰坡施工技术

边仰坡开挖根据现场实际情况，采用人工配合机械的方式开挖，开挖方式采取自上而下,分层开挖，每2-3m开挖高度为一循环，随挖随支护，并随时检查山坡稳定情况。挖掘机开挖后预留20～30cm进行人工修坡，确保每次边坡的坡度和坡面平顺符合设计要求。

每层边坡开挖后，便进行喷射混凝土防护，工艺流程如下：初喷2-3cm混凝土→挂设钢筋网→钻孔→安装砂浆锚杆及排水管→复喷至设计厚度→安装锚垫板及螺栓（复喷后12小时或不迟于2个循环作业），施工要点包括：

（1）每一循环开挖后地质工程师需要进行地质素描，对边坡地质情况分析，并与主设计进行对比，由隧道工程师根据地质素描结果适时对边坡防护参数进行调整。

（2）喷射混凝土必须在2小时内完成，并且在喷射混凝土完成12小时后方可进行下一层开挖。

（3）边仰坡自上而下开挖，开挖后及时进行防护工程施工等,确保边坡的稳定性。

边坡支护如下图所示：

钢筋网片搭接如图所示：

长管棚采用顶进法施工，洞口开挖（上半断面）完成后，预留核心土，然后开挖护拱下部基础，并对周围喷锚防护，及时施作混凝土套拱并作为管棚导向墙，浇筑前，安装洞口导向墙工字钢拱架，钢架采用HE180A及HE160A工字钢，并用锁脚锚杆锁定锚固，然后将长2m的φ133*5mm（V-PC）或长2mφ75*4mm（IV-PC）导向管按照5°的外插角由Φ20mm连接钢筋牢固焊接在钢架上，经测量检查合格后安装模板浇筑套拱混凝土；用钢管脚手架搭设钻机平台，钻机定位后按设好的孔口管方向平行进行钻孔，并对每个孔进行编号，用高压风将孔口清理完毕后，用装载机或挖机在人工配合下顶进已加工好的钢管，最后进行管棚注浆工作。为保证注浆质量，管棚下管结束后，吹出杂质，以免堵塞，注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。注浆顺序应从低向高进行，当注浆量达到设计要求时停止注浆。

管棚施工见下图所示：

3、洞身开挖支护技术

3.1洞身开挖施工技术

(1)开挖方法及工艺

本标段隧道地质主要以Ⅳ～Ⅴ级复理石围岩为主，主洞洞身均采用两台阶法开挖；洞口段及浅埋地段开挖时上台阶掌子面预留核心土；紧急停车带加宽部分一次性开挖。附属洞室及横通道在主洞开挖支护后开挖；仰拱开挖时采用栈桥避免对掌子面施工产生干扰，左右洞相同工序错开施工。

隧道主要采用悬臂掘进机开挖，若施工过程中遇到较硬围岩，开挖效率低，经济效益差时，则采用钻爆法作为备选方案。

(2)悬臂掘进机开挖

隧道悬臂式掘进机是一种综合掘进设备，集切割、行走、喷雾灭尘于一体，能切割任意形状的巷道断面，切割出的表面精确、平整，便于支护，是一种高效率开挖方法。悬臂掘进机开挖的总体施工组织方案如下图：

作业步骤及控制要点如下：

①激光测量定位。

②隧道掘进机就位后，在上台阶选择一侧开始施工。先进行扫底作业，而后根据一定切割路线切割。

③当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法；当截割稍硬岩石时，可采用由下至上从左到右截割的方法；当断面节理较发育时，应沿节理方向切割，大致切割顺序为自下而上、S型或者Z型切割，悬臂掘进机开挖方法示意。

④根据围岩情况，确定首次掘进距离。该距离因围岩等级而异，目的是确保施工过程中不出现塌方，为安全起见，首次以0.5m为尝试掘进距离，而后可按0.1m递增掘进距离，直到符合快速掘进的目标值。

⑤在遇到较差隧道围岩时，可以环形开挖，预留核心土。

⑥若有大量泥岩，且地下水丰富时，选用螺旋叶片式截割头，配长型截齿，避免泥岩粘附于截割头表面。