黃嘉潤

摘 要：隧道進(jìn)出口、淺埋段、斷層破碎帶或局部的流沙地段，通常圍巖軟弱，地下水豐富，在開挖過程中如果支護(hù)不當(dāng)，極易發(fā)生塌方冒頂事故。筆者在多年實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在地下水豐富的軟土地段，必須采取管棚等措施先護(hù)后挖，開挖后及時使用鋼拱架等措施進(jìn)行強(qiáng)力支護(hù)；但是，采取了上述支護(hù)措施后，塌方事故仍然時有發(fā)生，究其原因，一是隧道開挖時通常將掌子面挖成垂直面，掌子面坍塌后引起管棚失穩(wěn)而導(dǎo)致塌方；二是地下水引排不暢，導(dǎo)致管棚上方水壓力過大而將管棚壓垮。筆者在軟土地段改用斜面開挖法，并改用槽鋼（朝上）作插板進(jìn)行超前支護(hù)（兼排水），簡單而又安全有效地解決了問題。

關(guān)鍵詞：隧道；軟土地段；斜面開挖；槽鋼；插板支護(hù)

中圖分類號：U456.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0116-01

1990～2010年間，筆者先后在東深供水三期擴(kuò)建工程雁田隧洞、東深供水改造工程走馬崗隧洞、越南廣南省昆江2水電站引水隧洞、廣東省樂昌峽水利樞紐導(dǎo)流隧洞等工程中從事隧道開挖技術(shù)工作，在多年實(shí)踐中，筆者體會到，隧道進(jìn)出口、淺埋段和斷層破碎帶，其共同點(diǎn)，是在軟土圍巖中進(jìn)行隧道開挖。軟土地段屬于V類圍巖，像豆腐般嬌嫩，沒有地下水還好，有地下水時通常是邊挖邊塌，甚至不挖也塌。其施工難點(diǎn)有二：

（1）掌子面塌方。

（2）拱頂與側(cè)面塌方。

筆者在施工中使用“斜面開挖法”和“插板支護(hù)法”，能較好地解決這個問題，茲簡介如下，并請有關(guān)專家指正。

1 軟土地段、掌子面塌方的特點(diǎn)與對策（斜面開挖法）

隧道開挖正面，俗稱掌子面。在隧道開挖中，掌子面通常開挖成垂直面。為什么掌子面要開挖成垂直面呢，沒人深究。

筆者發(fā)現(xiàn)，在軟土地段，掌子面若開挖成垂直面，必然塌方。而掌子面又不宜支護(hù)，因?yàn)橄乱徊竭€要繼續(xù)開挖。那么，最簡單而且最有效的辦法，就是將掌子面開挖成斜面——這個方法，俗稱隧道“斜面開挖法”。

據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，在硬土地段，無地下水時，掌子面宜保持1：0.5～1：0.7的坡度；有地下水時，掌子面宜保持1：0.7～1：1.0的坡度。

在軟土地段，無地下水時，掌子面宜保持1：0.7～1：1.0的坡度；有地下水時，掌子面宜保持1：1.0～1：1.5的坡度。這樣做可以保持掌子面的臨時穩(wěn)定，使拱頂與側(cè)面的支護(hù)施工有充裕的時間。

斜面開挖法的最大缺點(diǎn)，就是鋼拱架要緊貼掌子面傾斜安裝，才能為已開挖出來的拱頂與側(cè)面提供及時支護(hù)，而鋼拱架傾斜安裝是一種離經(jīng)叛道的做法，直觀感覺就是傾斜的鋼拱架本身處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，所以參建各方往往難于接受。實(shí)際上，在軟土地段，通常使用鋼拱架、超前錨桿（或插板）、徑向（橫向）錨桿與噴砼進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，鋼拱架雖然傾斜安裝，但與插板（或超前錨桿）焊接后，是穩(wěn)定的。為增強(qiáng)鋼拱架的穩(wěn)定性，可用槽鋼做斜撐，與鋼拱架用電焊連成一體。如圖1所示。

2 軟土地段、拱頂與側(cè)面塌方的特點(diǎn)與對策（插板支護(hù)）

軟土地段地質(zhì)嬌嫩，在隧道開挖時必須先護(hù)后挖，通常要用超前錨桿、超前管棚、超前固結(jié)灌漿等措施進(jìn)行超前支護(hù)，以防止拱頂或側(cè)面出現(xiàn)塌方。

先護(hù)后挖的觀點(diǎn)是正確的。問題在于，當(dāng)有地下水時，軟土變成泥漿，用超前錨桿（或超前管棚）往往支護(hù)不??；用超前固結(jié)灌漿，效果也很差。

筆者在實(shí)踐中，使用“插板法”來代替超前錨桿，效果不錯。做法如下：

（1）插板制作。插板用8#槽鋼制作，插板長度要大于2倍鋼拱架的間距，如鋼拱架的間距為1m，則插板長度為2.4m。插板頭部切割成尖形即可。如圖2所示。

（2）插板安裝。插板安裝在鋼拱架上方，凹面朝上，用液壓法壓入（或用錘擊法打入）。用液壓法時，常將挖掘機(jī)卸去挖斗，借用挖掘機(jī)前臂油缸來頂入。插板壓入后，插板與鋼拱架之間用電焊連接。

插板安裝坡度為：

插板安裝坡度=（拱架的鋼梁高度+插板槽鋼高度）/拱架間距

施工中插板常用8#槽鋼制作，鋼拱架常用20#工字鋼制作，當(dāng)鋼拱架的間距為1m時，插板安裝坡度為1：0.25。插板安裝后，進(jìn)行隧道開挖時，插板下方的巖土必然塌落，相應(yīng)的隧道技術(shù)性超挖厚度為0.25m，超挖部位宜用噴砼回填。

3 軟土段隧道開挖的工藝流程（斜面插板法）

3.1 開洞口的工藝流程

（1）坡面修整——（2）在坡面淺挖洞口——（3）安裝首個鋼拱架（斜放在坡面）——（4）安裝插板（代替超前錨桿）、并與鋼拱架焊接——（5）鋼拱架周邊噴砼加固。

3.2 軟土段隧道正常開挖的工藝流程

（1）挖掘機(jī)開挖（注意掌子面保持斜面）——（2）隧道周邊規(guī)格修整（注意洞型、尺寸、軸線、標(biāo)高要符合設(shè)計要求）——（3）安裝鋼拱架（斜放在掌子面），并焊接斜撐——（4）安裝下一排的插板、并與鋼拱架焊接——（5）徑向錨桿鉆孔、注漿、插錨，并與鋼拱架焊接——（6）鋼拱架之間（包括拱上超挖部位）用噴砼填滿。

4 施工要點(diǎn)

用斜面插板法，在軟土地段進(jìn)行隧道開挖，其施工要點(diǎn)是：

（1）要先護(hù)后挖，使用插板（槽鋼制作）作超前支護(hù)。

（2）用挖掘機(jī)開挖，掌子面要挖成斜面，并保持斜層推進(jìn)；要遵循短進(jìn)尺、勤支護(hù)的原則，視地質(zhì)條件，每個循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在0.5～1.0m之間，并與鋼拱架的間距相等。

（3）開挖后及時用鋼拱架、徑向錨桿以及噴砼等進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。要注意，插板和徑向錨桿的排距，要與鋼拱架的間距相等，如不相等，要通過監(jiān)理提請?jiān)O(shè)計單位酌情修改。要注意插板、鋼拱架、徑向錨桿之間要電焊連接。

（4）由于鋼拱架是傾斜安裝，當(dāng)隧道（或隧道上部）為圓形時，鋼拱架（或上部鋼拱架）應(yīng)變?yōu)闄E圓形。

（5）為增強(qiáng)鋼拱架的穩(wěn)定性，鋼拱架之間宜用槽鋼作斜撐，斜撐與鋼拱架之間要電焊連接。軟土地段結(jié)束時，最后三個鋼拱架應(yīng)逐步調(diào)整到垂直狀態(tài)。