武 衛(wèi) 利

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

山西大寧縣南關(guān)隧道洞身開挖施工技術(shù)探討

武 衛(wèi) 利

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

以山西省G209線隰縣曹城至大寧前樓底段改建工程大寧縣南關(guān)隧道項(xiàng)目為依托，探討了公路隧道開挖工程施工工藝流程及質(zhì)量控制要點(diǎn),從而保證公路隧道施工質(zhì)量，且可以有效控制項(xiàng)目施工質(zhì)量及項(xiàng)目通車運(yùn)營后行車安全，為山西地區(qū)鐵路、公路等隧道工程施工項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)和參考。

隧道，洞身開挖，監(jiān)控量測(cè)，圍巖

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目位置

山西省臨汾市大寧縣南關(guān)隧道，位于山西省呂梁山南端，北與永和縣接壤，南同吉縣毗連，東與蒲縣、隰縣為鄰，西與陜西延長(zhǎng)縣隔黃河相望。

1.2 地形地貌

大寧縣地勢(shì)南北高，中間低，由東向西逐漸傾斜。南北群山環(huán)繞，中部丘陵、垣川交錯(cuò)，有“三川十塬溝四千，周圍大山包一圈”之說。

大寧縣內(nèi)山脈均系呂梁支脈，東南隅石頭山、海拔1 710 m，為縣內(nèi)最高峰；其次是南部二郎山主峰樺木山，海拔1 626 m；北部的石坪山海拔也在1 500 m以上。

1.3 項(xiàng)目氣候

大寧縣氣候?qū)倥瘻貛喐珊禋夂騾^(qū)，氣候溫和，四季分明，年平均日照2 466.7 h，年平均氣溫10.7 ℃，1月-7 ℃左右，7月23 ℃上下。氣溫年較差31.8 ℃，年平均降水量536.9 mm，年平均無霜期212 d。

1.4 項(xiàng)目水文

大寧縣境內(nèi)有昕水河、義亭河和岔口河三條河流。河流有昕水河，其支流義亭河發(fā)源于吉縣金崗梁，自東南向西北，在城關(guān)注入昕水河，全長(zhǎng)70 km。

1.5 南關(guān)隧道概況

G209線隰縣曹城至大寧前樓底段改建工程南關(guān)隧道是G209線的控制性工程，設(shè)計(jì)為單線隧道。進(jìn)出口位于山西省臨汾市大寧縣南關(guān)村，緊臨公路，交通便利。起點(diǎn)K671+280，終點(diǎn)K672+035，全長(zhǎng)755 m。隧道最大埋深為122 m，平面組成為：R—475(52)/R—∞(638)，隧道縱坡前170 m為0.3%。后585 m為-2.512%。隧道凈高7.2 m，凈寬10.5 m，建筑限界高度5.0 m。

2 南關(guān)隧道開挖施工準(zhǔn)備

1)施工人員準(zhǔn)備。

管理人員：技術(shù)負(fù)責(zé)人2人，質(zhì)檢負(fù)責(zé)人1人，安全負(fù)責(zé)人1人，試驗(yàn)檢測(cè)人員2人，領(lǐng)工員3人，共計(jì)10人。

勞動(dòng)力：掘進(jìn)工班35人，爆破工班6人，共計(jì)41人。

2)工程機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備。

開挖：電動(dòng)空壓機(jī)3臺(tái)、簡(jiǎn)易作業(yè)臺(tái)架2臺(tái)、礦用電動(dòng)變速巖石鉆2臺(tái)、YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)10臺(tái)、裝載機(jī)2臺(tái)、卡特320挖掘機(jī)1臺(tái)、自卸汽車5臺(tái)。

3)施工通風(fēng)及電力準(zhǔn)備：通風(fēng)機(jī)2臺(tái)、400 kVA變壓器1臺(tái)。

3 南關(guān)隧道開挖施工方案及質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 南關(guān)隧道開挖施工方案

Ⅳ級(jí)圍巖段開挖在做好超前支護(hù)的基礎(chǔ)上，采用上下斷面正臺(tái)階法開挖，施工質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

1)施工前采用長(zhǎng)4.2 m的超前注漿錨桿作為超前支護(hù)，保證了開挖面的穩(wěn)定。

2)Ⅳ級(jí)圍巖段采用上下斷面正臺(tái)階法開挖，將開挖面劃分為以下2個(gè)部分，其各工作面名稱如下：a.上臺(tái)階開挖支護(hù);b.下臺(tái)階開挖支護(hù)。

3)采用挖掘機(jī)輔以人工開挖，挖掘機(jī)裝碴，自卸車出碴，開挖后立即初期支護(hù)，及時(shí)封閉圍巖，濕噴法噴射混凝土。

4)在上臺(tái)階開挖前沿隧道縱向開挖輪廓線布φ25的超前注漿錨桿，長(zhǎng)度4.2 m，外插角15°，環(huán)向間距40 cm。開挖面先噴射混凝土封閉開挖面，再對(duì)超前注漿錨桿注漿，然后開始洞身上臺(tái)階部分開挖。挖機(jī)斗不得有大的震動(dòng)，以避免對(duì)圍巖的擾動(dòng)過大造成拱部土的坍塌，然后采用人工修邊，以達(dá)到設(shè)計(jì)開挖線，開挖進(jìn)尺為不大于100 cm。

5)先開挖上半斷面，對(duì)挖機(jī)開挖不到的位置采用人工修鑿，以達(dá)到設(shè)計(jì)開挖線；下半斷面導(dǎo)坑施工與上半斷面導(dǎo)坑施工方式相同，盡量采用人工修鑿成型，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

6)每一臺(tái)階開挖完成后，及時(shí)噴射6 cm厚的混凝土對(duì)圍巖進(jìn)行封閉，設(shè)立鋼拱架，打好錨桿，后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，再噴射混凝土。各臺(tái)階設(shè)臨時(shí)仰拱加強(qiáng)支護(hù)，完成一個(gè)開挖循環(huán)。

3.2 光面爆破技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)

光面爆破技術(shù)，就是根據(jù)不同圍巖類別以及斷面形狀設(shè)計(jì)出炮眼位置、間距、個(gè)數(shù)、裝藥量等。在施工前先測(cè)出開挖斷面中線、水平和斷面輪廓線，用紅色噴漆標(biāo)出炮眼位置，經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)要求后方再進(jìn)行鉆眼施工。

爆破光面的形成，起至關(guān)重要的是掏槽眼和周邊眼的設(shè)計(jì)。

掏槽眼：是為輔助眼提供新的自由面，是后續(xù)爆破效果能夠達(dá)到良好條件的基礎(chǔ)，直接影響隧道爆破的循環(huán)進(jìn)尺和掘進(jìn)效果。

周邊眼則直接關(guān)系著到隧道開挖邊界的超欠挖大小和對(duì)保留圍巖損害的程度。

輔助眼進(jìn)一步擴(kuò)大掏槽眼的空間，破碎隧道巖體，為后續(xù)爆破提供新的自由面。

1)炮孔布置位置與形式。

掏槽眼一般布置在斷面的中下方，主要有楔形掏槽和桶形掏槽，多用楔形掏槽方式；有水平楔形與垂直楔形之分。周邊眼布置在設(shè)計(jì)輪廓線上，通常為斜眼，眼底落在設(shè)計(jì)輪廓線上或外擺10 cm，一般采用楔形掏槽。

2)各類孔孔間距取值原則。

a.掏槽孔的夾制作用大，爆破條件差，炮孔應(yīng)較密；

b.輔助孔(崩落孔)經(jīng)過掏槽孔、擴(kuò)槽孔爆破后，自由面條件較好，孔距應(yīng)較大；

c.距掏槽空間越近排距越大；

d.周邊孔的作用是控制開挖輪廓，孔間距必須小于排間距；周邊眼要適當(dāng)加密，才能有效地形成光面裂隙。若孔距過大，孔間導(dǎo)向作用消失，光面裂隙就不能形成；而孔距過小，又會(huì)增加鉆孔費(fèi)用和爆破工作量，還可能使藥量偏大，光面效果不好；

光面爆破設(shè)計(jì)：當(dāng)炮孔直徑為40 mm～50 mm時(shí)，間距一般可取400 mm～600 mm；但在巖石節(jié)理裂隙發(fā)育的地區(qū)，或者對(duì)光面爆破的質(zhì)量要求高的部位，其中孔距還應(yīng)該更小一些。本工程就應(yīng)該取較小值，推薦在400 mm～500 mm。

e.擴(kuò)槽孔、內(nèi)圈孔、二臺(tái)孔、底板孔的孔距應(yīng)比掏槽孔和周邊孔大，但是比崩落孔要密，其間距或抵抗線一般為崩落孔的70%左右，因?yàn)閿U(kuò)槽孔的作用是進(jìn)一步擴(kuò)大槽腔，為后續(xù)炮孔的爆破提供良好的臨空面條件，應(yīng)適當(dāng)加密炮孔，以保證爆破效果；

f.內(nèi)圈孔距離開挖面較近，應(yīng)適當(dāng)加密，使炸藥能量在內(nèi)圈孔一帶均勻分布，減少對(duì)圍巖的爆破破壞。

4 監(jiān)控量測(cè)方案及質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 南關(guān)隧道監(jiān)控量測(cè)方案

成立專職監(jiān)控量測(cè)小組和地質(zhì)預(yù)報(bào)小組，制訂詳細(xì)的工作計(jì)劃并嚴(yán)格組織實(shí)施，及時(shí)分析反饋信息，利用反饋的隧道圍巖和支護(hù)力學(xué)動(dòng)態(tài)信息結(jié)果，及時(shí)改變施工方法和調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以指導(dǎo)施工作業(yè)，確保施工安全。

4.2 南關(guān)隧道監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及方法

監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及方法一覽表見表1。

表1 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及方法一覽表

4.3 南關(guān)隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析及預(yù)測(cè)

取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，要及時(shí)進(jìn)行整理，繪制位移隨時(shí)間或空間的變化曲線圖。對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，預(yù)測(cè)該測(cè)點(diǎn)最終位移值及結(jié)構(gòu)的安全性，評(píng)價(jià)施工方法，確定工程措施。地表下沉量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置示意圖見圖1，監(jiān)控量測(cè)布置示意圖見圖2。

5 結(jié)語

本文以山西省G209線隰縣曹城至大寧前樓底段改建工程大寧縣南關(guān)隧道項(xiàng)目為依托，淺析公路隧道開挖工程施工工藝流程及質(zhì)量控制要點(diǎn),保證公路隧道施工質(zhì)量，可以有效控制項(xiàng)目施工質(zhì)量及項(xiàng)目通車運(yùn)營后行車安全，為山西地區(qū)鐵路、公路等隧道工程施工項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)和參考，與公路工程業(yè)界同仁共同探討和學(xué)習(xí)。

[1] JTG F60—2009,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG F80/1—2004,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] JTG F90—2015,公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S].

OnconstructiontechniqueforcaveexcavationofNanguanTunnelinDaningCountyofShanxi

WuWeili

(ShanxiNo.1RoadandBridgeEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Taking the Nanguan Tunnel in Daning County for the reconstruction project at Loudi Section from Caocheng to Daning in Xixian County along G209 in Shanxi as the example, the paper explores the construction procedure and quality control for the road tunnel excavation, so as to ensure the construction quality of the road tunnels, have the effective control over the construction quality and the traffic safety after the operation, and provide some reference for the tunnel construction for railways and tunnels in Shanxi Province.

tunnel, cave excavation, monitoring measurement, surrounding rock

1009-6825(2017)23-0177-02

2017-06-07

武衛(wèi)利(1972- ),男，工程師

U455

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