袁俊、方聰

（湖南省高速公路集團有限公司益陽分公司，湖南益陽413000）

0 引言

隨著我國交通工程項目建設施工規(guī)模的提升，隧道工程項目的施工量也在不斷加大，在隧道工程施工中，不可避免會產(chǎn)生一些安全隱患問題。由于我國某些地區(qū)存在大面積巖溶地質條件分布，當隧道穿越巖溶地質條件環(huán)境時，受到地質條件復雜因素的影響，會對整個隧道工程施工造成較大的難度和阻礙。因此，需要對高速公路隧道工程關鍵性施工技術方法進行合理選擇和應用，比如通過三臺階七步法施工技術的應用，可以有效提高隧道工程項目的整體施工效率和穩(wěn)定性，實現(xiàn)項目工程建設單位的良好經(jīng)濟效益和社會效益。

1 工程概況

某高速公路工程建設施工，主線段施工總長度6.75km，其中包含一處隧道工程施工，隧道工程Ⅴ級圍巖總長度520km，Ⅳ級圍巖總長度1445m，Ⅲ級圍巖總長度635m，加寬帶和交叉口位置總長度260m。結合此次隧道工程項目施工區(qū)域的地質條件特性構成，在隧道開挖施工中對各種不同類型的開挖施工方法進行了全面分析和研究，其中主要包含上下臺階法、三臺階七步法全斷面法等。使用進出口兩端平行的開挖施工方式進行隧道開挖施工。隧道開挖工作主要是以人工鉆爆施工制作方法為主，通過使用自制臺車有效配合手持鑿巖鉆機設備來進行鉆孔處理，應用光面爆破施工工藝技術、裝渣運輸車輛、無軌運輸?shù)龋褂猛诰驒C設備、裝載機設備進行施工，將開挖完成之后的土渣直接運輸?shù)街付ǖ臈壨翀龆逊臶1]，見圖1。

圖1 隧道工程項目

2 隧道工程項目洞身段開挖施工技術方法

此次隧道工程項目施工洞身主體結構，由北東朝著西南方向延展，隧道的進口段主體走向方位角為211o，出口段的走向為170o，整體呈弧形分布，隧道工程項目施工使用的是分離式隧道工程施工技術方法，其中左幅隧道總長度2890m，右幅隧道總長度2910m，隧道工程項目最大的埋深施工量為226m。隧道工程項目施工區(qū)域邊坡沉積物，主要是以殘坡堆積含砂類粉質黏土，隧道工程項目的基礎巖體結構，主要包含玄武巖、灰?guī)r、泥質粉砂巖地質條件為主。

Ⅴ級Ⅳ級圍巖結構緊急停車地段，開挖施工中采用的是環(huán)形開挖施工技術方法，在開挖施工過程中采用預留核心土進行處理，如果遇到土質邊緣結構或圍巖周圍破碎程度相對較高，則可以使用三臺階七步開挖施工方法。距離較短的Ⅲ級圍巖和Ⅳ級圍巖結構，則可使用雙臺階開挖施工方法，長段Ⅲ級圍巖結構可以使用全斷面開挖施工技術方法。如果施工區(qū)域的地質條件穩(wěn)定性不足，則可以使用上下臺階直接開挖施工技術。在項目工程施工中需要基于施工區(qū)域圍巖結構的實際情況展開動態(tài)化調整和開挖施工，有效保證開挖施工的質量和穩(wěn)定性。

3 軟弱破碎圍巖隧道三臺階七步開挖施工方法

3.1 三臺階開挖施工

為了有效控制隧道工程項目圍巖結構產(chǎn)生的變形問題，同時保證隧道工程項目的整體開挖施工進度，根據(jù)項目工程設計工作文件和控制工作標準，對隧道工程項目Ⅴ級圍巖結構、Ⅳ級圍巖結構、緊急停車段或者圍巖結構破碎段，可以使用三臺階七步直接開挖施工技術方法，將隧道工程項目分為七個開挖面，相互之間形成錯開狀態(tài)，同時基礎面的開挖支護方法需要保持相同，形成一個完整的支護結構整體，并且逐步朝著縱向深度方向推進。十字圍巖結構段使用的是三臺階段直接開挖施工方法，將隧道工程項目分為三部分，等開挖到特定的長度之后在跳槽開挖中臺階以及下臺階地段，形成一個上中下三個臺階結構，并且保證可以同步施工[2]，見圖2。

圖2 隧道通視圖

3.2 開挖施工原則

通過使用三臺階七步直接開挖施工方法展開隧道工程項目施工，通常情況下需要減短下層開挖臺階的實際施工長度，并且通過使用初期支護結構，有效保證周圍圍巖結構的施工強度和環(huán)境條件達到適應性效果。與此同時，隧道工程項目二次襯砌結構施工需要盡早完成，快速有效地形成穩(wěn)定的支護閉環(huán)結構體。

3.3 開挖前的超前支護施工技術

3.3.1 超前小導管設計參數(shù)分析

此次隧道工程項目建設施工過程中，超前小導管設計工作參數(shù)主要包含熱壓無縫鋼管材料參數(shù)、壓漿孔直徑參數(shù)、鋼管布置間距長度以及插入角度等相關參數(shù)內容。通過使用水泥水玻璃漿液進行材料注漿施工，水玻璃和水凝漿材料的體積比大小為0.5∶1，水泥漿液設計水灰比例為1∶1，設計水泥標號大小為32.5。在此次隧道工程項目注漿施工當中需要穩(wěn)定注漿施工壓力，將注漿壓力范圍保持在0.5～1.0MPa之間，小導管注漿擴散半徑大小控制為0.3m 以上[3]。

3.3.2 施工準備

在超前小導管施工過程中，在項目工程施工前期需要根據(jù)工程項目施工區(qū)域的地質條件情況，有效建立起專項的項目工程建設施工方案，同時繪制工程施工圖紙，對鉆孔實驗檢測等相關設備運行情況進行檢查和分析，保證設備處于正常的工作狀態(tài)。

3.3.3 小導管加固和安裝施工

此次項目工程建設施工過程中，小導管使用的是熱軋無縫鋼管材料，鋼管前端需要進行直接切割和加工，前端呈尖錐形狀，小導管的管壁周圍需要設置出一定數(shù)量的注漿孔，直徑大小為8mm，注漿管的末端位置預留一定長度，作為止?jié){段長度大小為35cm。根據(jù)設計圖紙當中的相關要求，有效確認小導管的安裝施工位置，通過使用YT-28 風鉆鉆機進行開口，開孔直徑大小需要超過鋼管材料直徑大小3～5mm。

3.3.4 注漿施工

嚴格依照項目工程設計工作標準和要求，對水泥將材料進行拌和處理，在材料投放過程中需要同時注入水和緩凝劑，但是需要對水體的使用量進行有效控制，需要達到標準的材料注漿施工要求，方可進行后續(xù)的材料攪拌，實際持續(xù)時間不能小于1min。注入水泥材料之后再進行后續(xù)的攪拌處理，持續(xù)時間不能小于3min，要保證材料充分攪拌均勻，緩凝劑參數(shù)量大小需要控制在水泥含量到2%～3%之間。

3.4 開挖施工步驟

3.4.1 上部圓弧段導坑開挖施工

環(huán)向開挖施工段項目結構設置出環(huán)形的導坑結構，并且預留核心土寬度大小為隧道工程項目開挖施工總量的1/2，開挖工作結束之后需要及時展開混凝土噴射施工、錨桿支護施工鋼筋網(wǎng)片和拱架支護施工，鎖腳錨桿和鋼架焊接加固施工，復噴混凝土施工達到標準的設計工作厚度。

3.4.2 中臺階開挖施工

在中臺階開挖工作中，需要對實際的開挖進尺量大小進行嚴格控制，需要對初期支護的鋼架間距大小進行合理調整。在此次施工過程中開挖進尺量小于2m，開挖高度大約為3m，隧道工程項目右側區(qū)域臺階錯開量為4m，立刻噴射混凝土進行加固處理。在開挖工作完成之后需要及時進行混凝土噴射施工、錨桿支護工作，同時配合使用鋼筋網(wǎng)片和拱架來進行徹底加固，打設手腳錨桿保證鎖腳錨桿和鋼體支撐架結構之間形成固定焊接，最后再進行混凝土噴射施工。

3.4.3 下臺階開挖施工

下臺階開挖施工過程中，實際開挖進尺量大小需要根據(jù)初期的支護鋼架間距大小來進行確認，通常情況下需要控制在小于2m 左右，實際開挖施工高度為3m 左右，側區(qū)域的臺階開挖施工錯開總量大約為4m，然后立刻噴射混凝土進行后期的加固處理。在開挖工作結束之后需要及時進行混凝土材料噴射施工、錨桿支護、施工鋼筋網(wǎng)片和拱架支護施工，在完成鎖腳錨桿和周圍的鋼架加固焊接處理之后，進行混凝土表面噴射支護處理工作，上中下三個臺階開挖工作需要分開進行并且需要預留核心土，如圖3所示。

圖3 三臺階七步開挖法施工

3.4.4 隧道底部開挖施工

在隧道底部開挖施工過程中，每循環(huán)開關施工程度控制在3m 左右，在開挖工作完成之后需要及時進行仰拱的初期支護施工和處理，除此之外，在完成兩個隧道底部開挖和支護處理工作之后，需要及時進行加固和支護處理，保證整個開挖斷面結構穩(wěn)定，然后進行下一個環(huán)節(jié)的施工。

4 開挖施工過程中的技術重點分析

第一，上臺階的循環(huán)開挖進尺量三級Ⅳ級圍巖結構，不能超過2 榀拱架的間距大小，Ⅴ級圍巖結構開挖施工量不能超過1 榀拱架間距大小。第二，上臺階的開挖施工長度，不能超過隧道開挖施工寬度的1.5倍，為了盡早使用初期支護封閉成環(huán)，可以有效控制臺階開挖施工距離范圍保持在3～5m 之間。第三，下臺階開挖施工過程中，配合使用左右錯向前進開挖施工方法，保證側槽的一次開挖施工符合工程施工要求。通常情況下隧道工程側槽開挖長度相對較短，靠近邊墻施工區(qū)域范圍內，需要使用風鉆、風鎬，手動開挖施工使用人工清理周圍的廢棄殘渣，防止對上臺階初期支護結構形成影響，提高開挖工作的穩(wěn)定性。第四，下臺階在上臺階混凝土噴射施工，達到預先設定標準強度的70%以上時進行正式開挖工作，當巖體結構穩(wěn)定性不足的情況下，需要合理縮短施工進度，先施工邊墻位置展開初期支護工作然后再開挖中間的土體部分，保證開挖工作的整體效果。

5 結語

綜上所述，針對此次高速公路工程施工段隧道工程項目，對軟弱破碎圍巖結構采用的是三臺階七步開挖施工技術方法，工程施工單位對該項開挖施工技術流程加以明確，對施工人員進行精心組織和安排，對其中的關鍵性施工工序和施工工藝要點進行合理排布，充分保證項目工程施工的質量和穩(wěn)定性，使軟弱破碎圍巖安全開挖支護施工效果達到了預先設計的目標，全面提高隧道工程項目的整體施工效果，杜絕產(chǎn)生意外安全事故，實現(xiàn)項目工程建設單位的良好經(jīng)濟效益和社會效益。