彭佳蘭

摘要：在經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展的過程中，高速公路建設(shè)取得了較大的進(jìn)步，公路建設(shè)也成為國家基礎(chǔ)建設(shè)中的核心部分。在高速公路建設(shè)中，軟土路基施工是非常重要的環(huán)節(jié)，為了提高高速公路的安全性，必須做好軟土路基施工。文章結(jié)合高速公路軟土路基的發(fā)展概況，提出了主要的軟土路基施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟土路基；施工技術(shù)；公路建設(shè)；交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U238 文章編號：1009-2374（2016）11-0095-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.047

1 工程概況

K0+780隧道設(shè)計為雙連拱暗挖隧道，隧道長162m，經(jīng)過地段為低山丘陵區(qū)，屬淺埋偏壓隧道，最大埋深約24m。隧道進(jìn)口上方有兩座高壓電塔，1號電塔與隧道凈距8.70m，隧道埋深22m；2號電塔與隧道凈距3.42m，隧道埋深1.84m。隧道穿越區(qū)地質(zhì)情況：主要由全、強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖組成，全、強(qiáng)風(fēng)化層呈堅硬土狀、半巖半土狀，局部碎石狀；局部由混合花崗巖殘積砂質(zhì)黏性土及中風(fēng)化混合花崗巖組成。大部分巖土層遇水軟化，崩解，巖質(zhì)軟，強(qiáng)度低，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，防止冒頂和坍塌，局部地下水滲流，加強(qiáng)排水措施。

2 隧道開挖施工方案

隧道開挖施工方案為：以中導(dǎo)洞為主攻方向，中導(dǎo)洞以隧道進(jìn)口側(cè)向隧道出口側(cè)方向開挖，單向掘進(jìn)，隧道兩側(cè)導(dǎo)坑為輔助施工方向，中導(dǎo)洞貫通后，由隧道進(jìn)口側(cè)向隧道出口側(cè)澆筑中隔墻，待隧道進(jìn)口段中隔墻砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度、中隔墻頂部及側(cè)邊間隙回填密實后，由進(jìn)口側(cè)向隧道出口側(cè)進(jìn)行隧道主洞開挖施工。

2.1 施工順序

隧道洞身為全Ⅴ級圍巖，采用三導(dǎo)洞法施工，先中導(dǎo)洞及中隔墻、后左右側(cè)壁導(dǎo)洞預(yù)留核心土的施工順序。開挖施工順序如圖1所示：

1.中導(dǎo)洞開挖→2.中隔墻澆筑→3.左線洞側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖→4.左線洞側(cè)壁導(dǎo)坑下臺階開挖→5.左線洞主體上臺階預(yù)留核心土開挖→6.核心土開挖→7.左線洞主體下臺階開挖→8.左線洞仰拱澆筑→9.左線洞襯砌→10.右線洞側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖→11.右線洞側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖→12.右線洞主體上臺階預(yù)留核心土開挖→13.核心土開挖→14.右線洞主體下臺階開挖→15.右線洞仰拱澆筑→16.右線洞襯砌。

2.2 開挖施工方案

隧道施工難點主要體現(xiàn)在：隧道埋深淺、偏壓，隧道周邊范圍存在較多工廠及民居；爆破振動會影響地表建筑，噪聲影響居民生活；施工風(fēng)險高，下穿高壓電塔。為減少擾動及地表沉降，開挖禁止爆破，堅硬土層、軟巖層采用銑挖法開挖施工，較堅硬巖層用巖石先采用液壓潛鉆造Φ90mm劈裂孔供劈裂機(jī)劈裂，再用液壓碎錘破碎。

劈裂施工工藝：（1）先從具有臨空面的巖石或具有夾層的巖石部分開始，然后依次向巖層中推進(jìn)；（2）打孔：首先用液壓潛孔鉆在巖石上鉆垂直孔，孔距宜為30～40cm，孔深120cm，孔徑90mm；（3）插入劈裂槍：用劈裂槍將巖石分裂，放入90孔內(nèi)，務(wù)必保證活塞全部放入。啟動電源，換動手動換向閥至藍(lán)色油管進(jìn)油，活塞伸出，孔內(nèi)產(chǎn)生側(cè)向臨空面方向的推力，巖石表面出現(xiàn)分裂現(xiàn)象。液壓油表顯示壓力達(dá)到120MPa時，表示劈裂工作已完成?；赜突钊湛s，進(jìn)入下一循環(huán)；（4）破壞巖層結(jié)構(gòu)后采用破碎錘破碎，挖機(jī)清渣

外運(yùn)。

2.2.1 施工準(zhǔn)備。洞內(nèi)施工用風(fēng)、水、電、人員和機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備。

在開挖前，首先應(yīng)完成超前地質(zhì)預(yù)報工作，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報了解掌子面前方100～150范圍內(nèi)巖體情況、確定圍巖級別，根據(jù)圍巖級別優(yōu)化施工方案。由于銑挖機(jī)銑挖下的顆粒較細(xì)，造成洞內(nèi)粉塵較多，因而在銑挖施工時，可先進(jìn)行灑水，降低粉塵，銑挖過程中通風(fēng)以改善施工環(huán)境。

2.2.2 機(jī)械設(shè)備選型。根據(jù)隧道設(shè)計巖土層分層及工程特征，可知隧道各巖層特性如下：（1）中風(fēng)化混合花崗巖呈短柱或碎塊狀，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖質(zhì)硬，承載力基本容許值0.2MPa，飽和單軸抗壓強(qiáng)度為35.8～38.5MPa；（2）全強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖呈堅硬土狀、半巖半土狀，局部碎石狀，承載力基本容許值為300～500MPa，飽和單軸抗壓強(qiáng)度為6.7～11.6MPa。

根據(jù)實際巖性情況，選擇艾卡特3臺ER1500-1S型橫向銑挖機(jī)作為主要銑挖機(jī)械，另配置2臺ER-1500L縱向型銑挖機(jī)作為狹窄部位銑挖機(jī)械，其主要性能如下：ER1500-1s型銑挖頭直徑670mm，銑挖寬度1000mm，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速75轉(zhuǎn)/分，輸出扭矩17.5MPa，切割力52.2MPa，功率170kW。ER1500-1L型銑挖機(jī)頭直徑680mm，銑挖寬度680mm，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速75轉(zhuǎn)/分，輸出扭矩17.5Knm，切割力51.5Knm，功率170kW。

2.2.3 施工方法。

第一，中導(dǎo)洞開挖采用一臺艾卡特ER1500-1S型橫向銑挖機(jī)自中間向周邊、從下往上、自硬巖到軟巖的順序進(jìn)行施工。根據(jù)圍巖情況確定開挖循環(huán)進(jìn)尺。拱腳處開挖由專人指揮，預(yù)留10～20cm銑挖時應(yīng)厚風(fēng)鎬鑿除，以避免超挖，銑挖時應(yīng)注意使切削鼓碰撞或銑挖已成型超前支護(hù)和掌子面前成型輪廓。在中導(dǎo)洞、左右側(cè)壁及主洞頂部硬土層、中低硬度及以下巖層（抗壓強(qiáng)度在30MPa以內(nèi)）等合適部位可直接采取銑挖機(jī)切削施工。在破碎巖層、素混凝土中開挖量可達(dá)30m3/h。

中導(dǎo)洞巖層較堅硬（抗壓強(qiáng)度30MPa以上）地段采用劈裂法開挖，劈裂法是以高壓油作為動力能量源，應(yīng)用斜契原理，在油壓作用下劈裂力達(dá)到幾百噸，從而劈開巖石。液壓破碎錘適用于有裂縫和層理分明的地層，層理、節(jié)理發(fā)育及層理節(jié)理間有軟弱夾層巖層開挖。由于中導(dǎo)洞下部巖石較硬，銑挖效率低且刀片消耗量大，故底部4.0m以下采用液壓潛孔鉆造孔、巖石劈裂機(jī)劈裂，再由破碎錘破碎的施工方法。每循環(huán)1.2m，中導(dǎo)洞拱部采用銑挖機(jī)進(jìn)行輪廓修整，在拱腳及隧底等部位，采用人工配合風(fēng)鎬進(jìn)行輪廓修整。

第二，側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖銑挖方法同中導(dǎo)洞開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5～1.0m（1～2榀拱架）。由于上臺階洞室較小，銑挖機(jī)臂伸展須留足足夠長度，開挖上臺階超前下臺階5m左右，銑挖修整完成后駛離工作面，由人工風(fēng)鎬鑿除頂部及死角處修整，再由小型挖掘機(jī)裝土外運(yùn)。

側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖銑挖操作時先挖除預(yù)留上坡道附近的巖石，再緩緩向周邊靠近，逐步由下向上開挖，上坡道沿坡道自下而上銑挖。仰拱以上部位開挖自下而上開挖，仰拱需自上而下分層進(jìn)行，避免超挖。

開挖后應(yīng)盡快施作初期支護(hù)，盡快封閉成環(huán)，每循環(huán)進(jìn)尺0.5～1.0m（1～2榀拱架）。仰拱初期支護(hù)完成后，在低洼處回填碎石渣，保證行車道平整。

第三，側(cè)壁導(dǎo)坑下臺階巖層較堅硬地段先用巖石劈裂機(jī)劈裂，再由液壓破碎錘破碎，劈裂主要為下臺階上坡道（坡道坡腳及坡頂銑挖），每循環(huán)進(jìn)尺2.32m。

第四，主體上臺階開挖與側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖相似；下臺階開挖滯后上臺階10m左右，主體下臺階開挖銑挖操作時先挖除預(yù)留上坡道附近的巖石，再緩緩向兩邊靠近，逐步由下向上開挖，上坡道沿坡道自下而上銑挖。上下臺階每循環(huán)進(jìn)尺0.5～1.0m。

上臺階銑挖修整后退至下臺階銑挖，完成后由人工風(fēng)鎬進(jìn)行鑿除修整，再由小型挖掘機(jī)裝土外運(yùn)。

仰拱開挖應(yīng)先中間拉槽開挖后向兩側(cè)擴(kuò)挖，開挖自上而下分層進(jìn)行，避免超挖。開挖后迅速施作仰拱初期支護(hù)，盡快封閉成環(huán)。仰拱每循環(huán)進(jìn)尺3m。上臺階銑挖修整后退至下臺階銑挖，完成后由人工風(fēng)鎬進(jìn)行鑿除修整，再由小型挖掘機(jī)裝土外運(yùn)。

第五，主體下臺階（進(jìn)洞后開完成斜坡狀，作為行車上坡道，坡道坡腳及坡頂采用銑挖）巖層較堅硬地段采用巖石劈裂機(jī)劈裂，再由液壓破碎錘破碎，劈裂采取斜坡劈裂，每循環(huán)進(jìn)尺2.32m。

2.2.4 圍巖支護(hù)。銑挖機(jī)開挖在施工中應(yīng)遵循“少擾動、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、襯砌緊跟”的原則，開挖前根據(jù)設(shè)計施作好超前長管棚支護(hù)，開挖后要及時用噴射混凝土對開挖面進(jìn)行封閉、架立鋼拱架、打設(shè)錨桿，每次開挖循環(huán)進(jìn)尺根據(jù)開挖面巖層自穩(wěn)情況確定，一般為0.5～1.0，即為1～2榀鋼拱架間距。另外二次襯砌施作時間應(yīng)等初期支護(hù)完全穩(wěn)定后再操作，應(yīng)對二次襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，盡早施作，避免出現(xiàn)初期支護(hù)作完后停留時間過長而發(fā)生持續(xù)變形導(dǎo)致侵限現(xiàn)象發(fā)生，一般二次襯砌距主體掌子面距離控制為50～70m。二次襯砌適時緊跟可有效控制初期支護(hù)變形，有利于掌子面的穩(wěn)定。

2.2.5 循環(huán)掘進(jìn)。銑挖機(jī)開挖完成后，銑挖機(jī)退出工作面（需對機(jī)械進(jìn)行檢查與保養(yǎng)），然后開始裝渣、出渣與噴、錨支護(hù)，待噴錨支護(hù)工作完成后開始下一循環(huán)掘進(jìn)工作。

3 施工機(jī)械配置

針對不同巖層硬度、銑挖刀片磨耗率、作業(yè)空間的大小，采用不同的機(jī)械組合。鉆孔采用兩臺履帶式液壓潛孔鉆。巖石劈裂機(jī)單洞取9臺，每臺配置4把劈裂槍頭、1個油泵。破碎錘采用金山重工JSB2800S型，安裝在小松360挖掘機(jī)上。

4 結(jié)語

在K6+780隧道開挖施工中，銑挖法適合于中低硬度的巖石，而劈力機(jī)配液壓破碎錘適合于中硬巖石開挖作業(yè)；一臺ER1500-1s銑挖機(jī)工效可達(dá)15～20m3/h，在有振動和噪聲限制的地區(qū)采用機(jī)械法開挖施工不但振動小、噪聲低，而且安全環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

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[2]公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ F60-2009）[S].

[3]公路隧道設(shè)計細(xì)則（JTG/T D70-2010）[S].

作者簡介：童崢嶸，男，湖南岳陽人，中國水利水電第十四工程局有限公司廣東分公司工程師，研究方向：水電、公路、鐵路和市政施工技術(shù)管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）