彭雷

[摘要] 高速公路屬于高等級(jí)公路,其建設(shè)情況代表著一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的交通發(fā)達(dá)程度、乃至經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的整體水平。為了加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)交通運(yùn)輸高速化、重載化，大力開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快， “安全、優(yōu)質(zhì)、快速、高效”地修建高速公路隧道,是所有建設(shè)者的共同目標(biāo)。本文闡述了高速公路隧道的開挖與支護(hù)技術(shù)。

[關(guān)鍵詞] 公路隧道噴錨構(gòu)筑法開挖與支護(hù)

我國(guó)高速公路建設(shè)的進(jìn)程速度加快，為避免“大建設(shè)、大破壞”的局面，更好地實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，更好地“構(gòu)建和諧交通”，必須重視高速公路隧道開挖與支護(hù)中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的合理運(yùn)用。公路隧道的施工方法有明挖法和暗挖法兩大類。先將地面挖開,在露天情況下修筑隧道結(jié)構(gòu),然后再覆蓋回填的方法是明挖法。施工時(shí)，不挖開隧道上面的地層,在地下進(jìn)行開挖和修筑隧道結(jié)構(gòu)的方法是暗挖法。暗挖法又分為礦山法、隧道掘進(jìn)機(jī)法和盾構(gòu)法等。隧道進(jìn)洞方案采用大斷面開挖的方式即明挖法，這種開完方法簡(jiǎn)單易行，土石方量很大，對(duì)周邊的植被破壞性較大。因?yàn)閷?duì)于埋深較大的隧道,采用“明挖法”施工將是難以想象和不能接受的，山嶺道路隧道必須采用礦山法施工, 噴錨構(gòu)筑法是礦山法中的最重要、最常用、最有效的一種開挖方法。下面就談?wù)勛约簩?duì)高速公路隧道的開挖與支護(hù)的膚淺看法。

1.噴錨構(gòu)筑法的內(nèi)涵

噴錨構(gòu)筑法常用于大斷面開挖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，通常采用光面爆破法或大中型機(jī)械進(jìn)行掘進(jìn)。初期支護(hù)參數(shù)要據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)提示的圍巖動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)來確定。為了增強(qiáng)圍巖的自承載能力，控制圍巖松弛變形，要對(duì)圍巖進(jìn)行加固，初期常用錨桿和噴射混凝土等柔性構(gòu)件組合加固。初期支護(hù)適應(yīng)性強(qiáng)，工藝較復(fù)雜，對(duì)圍巖的動(dòng)態(tài)量測(cè)要求較高。隨著挖掘的加深，可增加雙層小導(dǎo)管注漿支護(hù)。初期支護(hù)和圍巖共同構(gòu)成隧道的復(fù)合式承載結(jié)構(gòu)體系。[1]

1.1噴錨暗挖構(gòu)筑法的施工方案

噴錨暗挖洞體要嚴(yán)格執(zhí)行“管超前”“嚴(yán)注漿”“短開挖”“強(qiáng)支護(hù)”“快封閉”“勤量測(cè)”的十八字方針。當(dāng)洞體開挖面比較穩(wěn)定時(shí),施工順序是：開挖→柔性襯混凝土澆筑→施工量測(cè)(位移、應(yīng)力等量測(cè)) →錨桿施工→防水施工→二襯混凝土澆筑。

1.2 噴錨構(gòu)筑法的主要特點(diǎn)

噴錨構(gòu)筑法能有效地支護(hù)圍巖，同時(shí)又允許圍巖變形。錨噴支護(hù)可以應(yīng)用于破碎巖體、弱膠結(jié)的砂和石礫以及不穩(wěn)定的礫巖。也適用于微裂隙的，但很少粘土的巖體、強(qiáng)風(fēng)化的巖石、剛塑性的粘土泥質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r體。噴錨構(gòu)筑法先施做薄的輔助混凝土來做襯砌，監(jiān)測(cè)變形過程，待變形穩(wěn)定后才可修筑永久性支護(hù)，通過測(cè)量圍巖和支護(hù)變形動(dòng)態(tài)，控制隧道的穩(wěn)定性。 [2]

2.隧道光面爆破施工

光面爆破是先爆除主體開挖部位的巖體，然后再起爆布置在設(shè)計(jì)輪廓線上的周邊孔藥包，將光爆層炸除，達(dá)到爆后壁面平整規(guī)則、輪廓線符合設(shè)計(jì)要求的一種控制爆破技術(shù)。應(yīng)用光面爆破技術(shù)對(duì)隧道實(shí)施全斷面一次開挖的一種施工方法。它顯著的優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制周邊眼炸藥的爆破作用，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持圍巖原有承載能力。圍巖壁平整，應(yīng)力均勻、防止局部落石，確保施工安全，同時(shí)，隧道成型規(guī)整，極大地減少了掘進(jìn)超挖數(shù)量和出碴工作量，加快了掘進(jìn)速度，節(jié)省了襯砌材料，提高了工程質(zhì)量和進(jìn)度，光面爆破可減輕振動(dòng)和保護(hù)圍巖，是目前在松軟及不均質(zhì)的地質(zhì)巖體中最成熟的隧道開挖爆破技術(shù)。采用全斷面開挖，地質(zhì)條件較差時(shí)可以采用分塊多次開挖，一次開挖長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)巖質(zhì)條件和開挖方式確定。開挖作業(yè)的內(nèi)容依次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風(fēng)、出渣等。

2.1 光面爆破層厚度

即最小抵抗線的大小，一般為炮孔直徑的10～20倍。巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育者，眼距應(yīng)小而抵抗線應(yīng)大； 堅(jiān)硬、穩(wěn)定的巖石上，眼距應(yīng)大而抵抗線應(yīng)小。

2.2 定位開眼

采用鉆孔臺(tái)車輔以風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，其軸線與隧道軸線要保持平行。就位后按炮眼布置圖正對(duì)鉆孔。炮眼深度的確定取決于巖石的性質(zhì)、鉆眼機(jī)具、循環(huán)作業(yè)方式、炸藥的類別等，對(duì)于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其它炮眼要高，開孔偏差控制在5cm以內(nèi)?？拙嘁话銥楣饷姹茖雍穸鹊?.75～0.90倍，巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育者取小值。鉆眼要 “平、直、齊、準(zhǔn)”。 所有周邊眼應(yīng)彼此平行，并且在其深度不比其它炮眼深。

2.3 循環(huán)作業(yè)方式

合理的炮眼深度應(yīng)與循環(huán)作業(yè)方式相適應(yīng)，保證實(shí)施正規(guī)循環(huán)作業(yè)，每班工作任務(wù)明確，便于組織和管理，配合錨網(wǎng)噴支護(hù)及其掘支作業(yè)方式，在合理的炮眼深度內(nèi)，力爭(zhēng)達(dá)到一班多循環(huán)或中深孔爆破一班一循環(huán)。

2.4 光爆施工

光面爆破是要使相鄰炮孔之間用裂隙連通起來，以形成平整的斷裂面?？湛椎淖饔弥饕菍?duì)裂隙的伸展起導(dǎo)向作用?？湛着c裝藥孔距離，一般在400mm以內(nèi)。裝藥前，用炮鉤和高壓風(fēng)將炮眼內(nèi)石屑、水及其它雜質(zhì)全部清理凈。裝藥需分片分組，按炮眼設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行，不得亂裝藥。所有炮眼用炮泥堵塞，長(zhǎng)度不小于30cm。起爆網(wǎng)絡(luò)采取孔內(nèi)延期微差、孔外簇聯(lián)的起爆方式，鄰近周邊眼的一排炮眼的藥量要比其他炮眼的藥量少，以控制圍巖爆震裂隙的發(fā)展。配合錨噴支護(hù)，光面爆破使開挖面平整、準(zhǔn)確，便于錨噴成形，并減少回彈量。

3.隧道支護(hù)方法

3.1 噴射混凝土支護(hù)

噴射混凝土是按一定比例，將水泥、沙、石、水及外加劑，經(jīng)過特定工藝方法混合攪拌再噴射到受噴面上，在短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)、硬化后達(dá)到一定強(qiáng)度的快速支護(hù)方法。向洞室內(nèi)表面圍巖噴射混凝土，使被裂隙分割的巖塊體粘接起來，保持巖塊體的咬合和鑲嵌作用，緩和了應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生，防止圍巖松動(dòng)，噴射混凝土自身有一定的剛度，能夠抵抗巖土體的坍塌。噴射混凝土施工簡(jiǎn)便，具有加固、止水等效果。能夠和其它支護(hù)方法共同作用，承受支護(hù)結(jié)構(gòu)的受壓變形。噴射混凝土支護(hù)是現(xiàn)代隧道施工中最常用的方法之一。

3.2 雙層小導(dǎo)管注漿支護(hù)

在隧道洞門開挖施工中廣泛應(yīng)用雙層小導(dǎo)管注漿支護(hù)。沿隧道拱部周邊環(huán)向打雙層小導(dǎo)管，小導(dǎo)管里的注漿液，通過小導(dǎo)管上的梅花孔擴(kuò)散到松散巖體上，利用漿液使巖體固結(jié)和小導(dǎo)管形成穩(wěn)定的固結(jié)拱體。外層較大角度的小導(dǎo)管主要發(fā)揮較大范圍的注漿作用和斜錨桿作用，來固結(jié)松散巖體，提高圍巖的承載力。內(nèi)層較小角度的小導(dǎo)管除漿液通道作用外，主要發(fā)揮“梁效應(yīng)”，鋼管起到超前管棚和注漿加固的雙重作用。將淤泥層的水疏干，使淤泥由液塑狀態(tài)變?yōu)楦捎矤顟B(tài)。為加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度，在小導(dǎo)管內(nèi)安裝φ22錨桿后注漿，解決小導(dǎo)管剛度不足的問題。錨桿從拱架中穿過，并與前后環(huán)超前焊接，與拱架形成整體受力，防止隧道斷面拱部發(fā)生坍塌。[3]

3.3 管棚支護(hù)

管棚支護(hù)是一種在軟弱圍巖中進(jìn)行隧道掘進(jìn)的超前支護(hù)技術(shù)。為防止隧道或地下硐室開挖引起的地表下沉和圍巖松動(dòng)，在洞口部位施工管棚，在開挖的外輪廓線采用直徑較大的鋼管超前布置，超前的距離較大，形成縱向鋼梁的作用，減小由于巖土體自重產(chǎn)生的側(cè)向壓力，穩(wěn)定前方地層。開挖掘進(jìn)前沿開挖工作面的上半斷面設(shè)計(jì)周邊打入厚壁鋼管，鋼管壁厚以10～30毫米、管徑以80～180毫米為宜。如不進(jìn)行大管棚超前支護(hù)，一般都會(huì)在頂部產(chǎn)生邊挖邊塌的現(xiàn)象，甚至引起邊坡的大面積失穩(wěn)，對(duì)施工造成很大的威脅。在軟巖隧道施工中穿越破碎帶、松散帶、軟弱地層，涌水、涌砂層發(fā)揮了重要作用。為后續(xù)的隧道開挖奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，工期短、施工快、安全性高，作用在開挖面上的滲透力顯著降低。被認(rèn)為是隧道施工中解決冒項(xiàng)的最有效最合理的施工方法。

總之，隧道施工主要包括開挖和支護(hù)兩大部分。開挖是隧道施工的龍頭，是隧道主要控制方法，開挖符合要求，支護(hù)才有一個(gè)順利的保證基礎(chǔ)。變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，以達(dá)到堵水、引水、排水、防止?jié)B漏。隧道洞口采取恰當(dāng)?shù)氖┕すに?，發(fā)揮超前支護(hù)作用，增加了施工安全性，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。