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沈大高速改扩建工程金州隧道施工技术

1工程概况

沈（阳）大（连）高速公路改扩建工程中金州隧道是全国第一座大跨度的公

路隧道，最大开挖跨度为22.482m，最大的开挖高度为16.104m。隧道位于大连

市金州区北部约6.5km处，原沈大高速公路右侧，是沈大高速公路改扩建工程

中的一个关键工程、控制工程。隧道采用单洞四车道隧道形式，起讫桩号为

K344+670～K345+156.5，全长486.5m，纵坡为1.6%，隧道位于R=5500m的圆

曲线上。隧道轴线方向进口218°、出口210°，横穿金州山体，对应段上行线为

原沈大高速公路。

2工程地质、地貌、水文情况

隧道区地层属于古生界寒武系下统（∈1）页岩与灰岩或泥灰岩与灰岩互层。

第四系坡积层分布于地表，厚度不大。该区地形较为复杂，冲沟发育，以强烈风

化剥蚀作用为主，绝对高程为105m-189m，相对高程为84m，属丘陵地貌类型。

隧道测区内无地下水溢出，地下水位于隧道底板高程以下，降雨将在冲沟内形成

洪流，对进出口边坡及基坑的安全影响较大，洞内围岩节理、裂隙发育，岩层倾

角较陡，大气降水会渗入到隧道段形成渗水或滴水现象，对围岩的稳定性有不利

影响。

3施工方案

隧道共分为三种围岩类别，Ⅱ类围岩63m，Ⅲ类围岩100m，Ⅳ类围岩257

m。原设计采用双侧壁导洞法施工，但此方案速度较慢、成本高、很难保证工期

要求，所以我们根据地质勘察资料及地质超前预报情况，经过多方论证，决定采

用上、中、下台阶法施工。这样，既能保证工期又能降低工程成本。

3.1洞口段

洞口段属于QM2类围岩，根据我们的施工经验和现场实际，确定采用长管

棚注浆超前支护加固围岩，然后进行弱爆破、短进尺长台阶法开挖。锚、喷、钢

拱架联合支护，并加强地表和洞内监控量测。

3.2洞身段

在QM3类围岩中，我们采用小导管注浆超前支护预加固围岩长台阶法开挖，

锚、喷、钢拱架联合支护并加强地表和洞内监控量测。

在SM3类围岩中，采用超前锚杆加固围岩长台阶法开挖，锚、喷、钢拱架

联合支护并加强地表和洞内监控量测。

在SM4类围岩中，局部采用超前锚杆加固围岩长台阶法开挖，锚、喷、钢

拱架联合支护并加强地表和洞内监控量测。

4围岩超前支护施工技术

4.1长管棚注浆超前支护

洞口段属于QM2类围岩，强风化，节理发育，稳定性极差，故使用长管棚

注浆进行超前支护。长管棚采用φ108×6mm热扎无缝钢管加工，进口段每根长

18m，出口段每根长33m，在拱部L=25.4m范围内设计开挖轮廓外侧25cm布

置，环向间距40cm，钢管轴线与隧道轴线空间夹角为4°。

1）导向墙施工。在施作长管棚之前，在开挖线外侧布设长管棚范围内浇注

一座径向1.0m、纵向1.0m的混凝土导向墙，在导向墙中按照长管棚的位置预

埋φ127×5mm钢管作为长管棚的导向管。在这里导向墙既可起导向作用又可起

止浆墙作用。

2）钻孔。用潜孔钻机钻孔，钻孔按a=4°外插角钻进。

3）清孔、检孔。钻孔达到设计深度后钻机退出，用高压水冲洗钻孔，并对

孔深进行检测，保证施工中没有出现坍孔、堵孔现象。

4）长管棚安装。将预先加工制作并经检验全格的长管棚打入。

5）注浆材料。普通水泥—水玻璃浆液。水泥：水玻璃=1：0.5，水灰比0.7～

0.9（根据实际情况调整），水玻璃模数m=3，玻美度Be=35。

6）注浆。将长管棚装入后，用早强高强砂浆堵塞，长度≥30cm，与已完导

向墙（导向管）形成整体。待全部长管棚安装完成，砂浆强度达到设计强度后，

开始向孔内注浆。注浆压力0.5Mpa，终压2.0Mpa，待压15min后停止注浆。

注浆结束后用30号水泥砂浆充填，以增加钢管的强度和刚度。

4.2小导管注浆超前支护

1）小导管孔眼定位。在QM3类围岩范围内，使用小导管注浆超前支护技

术。小导管采用φ50×5mm热扎无缝钢管加工，每根长度5m，在拱部L=24.66m

范围内，沿设计开挖轮廓外侧19cm布置，环向间距

40cm，每循环65根。想念两循环小导管纵向撒拉长度不小于1