劉鑫

（貴州六枝特區(qū)交投運(yùn)營(yíng)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州六枝 553400）

1 隧道洞身開(kāi)挖施工技術(shù)概述

當(dāng)隧道開(kāi)挖一部分后，可根據(jù)隧道設(shè)計(jì)圍巖采取臺(tái)階法環(huán)狀挖留核心土的方式。在圍巖施工環(huán)節(jié)中，工作人員施工必須保證平臺(tái)空間作業(yè)面，同時(shí)工作人員施工要完全落實(shí)管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、快封堵、勤量測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。如果工程建設(shè)區(qū)的地質(zhì)條件較軟，需要通過(guò)人工操作與機(jī)器作業(yè)相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)鎬挖掘作業(yè)。在人工作業(yè)無(wú)法對(duì)隧道洞身進(jìn)行施工時(shí)，則可利用下臺(tái)階或手持風(fēng)鉆先在洞身鉆進(jìn)，隨后再使用松動(dòng)爆破的方法進(jìn)行對(duì)洞身的施工。

上下臺(tái)階的出渣工程作業(yè)與所用的機(jī)械處理方法是截然不同的，前者采用的是人工翻渣的方法，而后者是使用機(jī)器作業(yè)，如挖掘機(jī)、裝填手、自卸車等設(shè)備進(jìn)行出渣施工。當(dāng)挖掘洞身巖土?xí)r，必須限制每循環(huán)進(jìn)尺的挖掘速率，通常低至能架起約一榀鋼柱為止。在架設(shè)洞體中的拱處鋼梁后，必須盡快地完成縮腳錨索的施工，以防在完成下0.5 葉洞體的施工時(shí)，鋼梁發(fā)生懸而下沉問(wèn)題。同時(shí),施工者還必須進(jìn)行噴網(wǎng)保護(hù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)錨索的防護(hù)。

當(dāng)隧洞的V 型圍巖拱部初期保護(hù)施工完成后，還可通過(guò)弱爆破沖擊施工的風(fēng)鎬挖掘施工方法進(jìn)行隧洞基礎(chǔ)土的施工，避免后期施工過(guò)程對(duì)保護(hù)施工產(chǎn)生干擾與損傷。在具體施工時(shí)，必須按照施工圖紙的規(guī)定，在隧道洞體的上、下臺(tái)階中間留出相應(yīng)的自然坡度，保證與核心土頂板距離的實(shí)際寬度在2m 之內(nèi)。當(dāng)核心土施工完畢時(shí)，必須按照實(shí)際的地質(zhì)狀況構(gòu)造臨時(shí)仰拱，待完成斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)的完全封閉之后才能夠?qū)⑵湟瞥?/p>

在進(jìn)行隧道洞身結(jié)構(gòu)的上下臺(tái)階作業(yè)時(shí)，鉆孔爆破采用的是將人工作業(yè)與機(jī)器作業(yè)結(jié)合的方法，防止洞身結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中發(fā)生拱角的現(xiàn)象，以保證施工安全進(jìn)行。在進(jìn)行洞身施工之后，須根據(jù)施工計(jì)劃進(jìn)行底部鋼架、鋼筋網(wǎng)、錨索等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的澆筑，之后才能進(jìn)行洞身構(gòu)件的混凝土施工作業(yè)。在施工的后期，須適時(shí)做好隧洞下部構(gòu)件的支撐施工，按照設(shè)計(jì)條件進(jìn)行鋼筋的配置。同時(shí)，進(jìn)行水泥的澆筑，這樣就能夠做到與洞身拱壁初期支撐構(gòu)件的有效結(jié)合。

2 安全技術(shù)與防護(hù)的要求

隧道工程中存在著極大的風(fēng)險(xiǎn)，為保證建筑的安全性，必須有效消除其中的安全隱患。新施工人員要想正式進(jìn)入施工崗位，就必須經(jīng)過(guò)專門的培訓(xùn)與考核，待其考試合格后方可上崗工作。為了建立健全的火藥管理體系，對(duì)火藥的每次使用都必須經(jīng)過(guò)詳細(xì)的記錄與檢驗(yàn)，以防發(fā)生違規(guī)事故。在火藥破碎工作中，火藥包的制造必須嚴(yán)密依照預(yù)定的工程設(shè)計(jì)要求來(lái)完成。在制造火藥包時(shí)，周邊必須嚴(yán)禁煙火，不準(zhǔn)任何人員在周邊逗留。填藥工作完成后，須輕輕壓實(shí)。只有在檢測(cè)好起爆方網(wǎng)絡(luò)，完成相應(yīng)的炸藥破壞信號(hào)發(fā)布工作，并排除危害區(qū)域內(nèi)的所有工作人員后，方可開(kāi)展起爆方作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)爆破結(jié)束后的15min內(nèi)，由專業(yè)技術(shù)人員檢驗(yàn)安全情況后，施工方可進(jìn)駐爆破區(qū)。應(yīng)明確爆破中的預(yù)告信息、起爆標(biāo)志和警示解除標(biāo)志，施工應(yīng)嚴(yán)密根據(jù)標(biāo)志實(shí)施作業(yè)。

3 案例分析

3.1 工程概況

3.1.1 項(xiàng)目位置

該項(xiàng)目位于山西臨汾市大寧鎮(zhèn)，位于呂梁山的最南端，北與永和市接壤，南同吉縣相連，東與蒲市、隰縣為鄰，西與陜西延長(zhǎng)縣隔黃河相望。

3.1.2 地形地貌

大寧縣地勢(shì)北高，中部低，由東到西逐漸減小。北面群山環(huán)抱，中央山巒縱橫交錯(cuò)，三川十塬溝四千，周圍都是丘陵。大寧縣境內(nèi)各峰為呂梁支脈，西南為隅石頭峰，平均海拔1710m，為全縣最高。其次是樺木山，位于西南二郎山，平均海拔1626m。最北的史平峰也超過(guò)了1500m。

3.1.3 項(xiàng)目氣候

大寧縣氣候?qū)倥瘻貛О敫珊禋夂?，氣候溫和，四季分明，年平均日?466.7h，年平均溫度10.7C，一月為- 7C，七月為23C。 全年年平均降水量536.9mm，常年無(wú)霜期212 天，年較差氣溫為31.8C。

3.1.4 項(xiàng)目水文

大寧縣有三條支流，即昕水河、義亭河和道岔河。其中，以昕水河為主，以吉縣金崗梁為主干支流，自東南偏東流入蘇北西部，匯入昕水河，全長(zhǎng)70km。

3.1.5 南關(guān)隧道概況

G209 線曹城至大寧前樓底段改造是隰縣G209 線路一期工程的重點(diǎn)項(xiàng)目，其主要施工內(nèi)容為：G209線。該項(xiàng)目起點(diǎn)為K671+280，終點(diǎn)K672+035，總長(zhǎng)755m。該隧道的最大深度是122m，其平面結(jié)構(gòu)是R-475(52)/R∞（638)，該隧道的側(cè)坡度為170m,0.3%。該隧道凈高7.2m，寬度10.5m，最大限高5.0m。

3.2 南關(guān)隧道開(kāi)挖施工準(zhǔn)備

3.2.1 施工人員準(zhǔn)備

管理人員：2 名技術(shù)主管，1 名質(zhì)量監(jiān)督，1 名保安，2 名試驗(yàn)檢驗(yàn)員，3 名領(lǐng)班，共計(jì)9 名。

施工工人：35 名掘進(jìn)員，6 名爆破工人，共計(jì)41 名。

3.2.2 工程機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

建設(shè)設(shè)備：3 臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)，2 臺(tái)簡(jiǎn)易高空作業(yè)平臺(tái)架，2 臺(tái)礦用電子變速式鉆機(jī)，2 臺(tái)YT28 式風(fēng)力挖石機(jī)，1 臺(tái)卡特320 式挖掘機(jī)1 臺(tái)，5 臺(tái)自卸車。

3.2.3 施工通風(fēng)和用電條件：通風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，400kVA 電力變壓器1 臺(tái)。

3.3 南關(guān)隧道開(kāi)挖施工方案及質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.3.1 南關(guān)隧道開(kāi)挖施工方案

IV 段圍巖施工，在做好前期防護(hù)工作的前提下，采用上下兩層正階梯法，施工質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

(1)施工前，采用4.2m 超前注漿錨索進(jìn)行超前支護(hù)，以確保工程的安全。

(2)IV 段采用上、下段梯形施工法，將開(kāi)挖面分成兩段，各段名稱分別為：上段施工、下段段開(kāi)挖段。

(3)采用挖掘機(jī)輔助人工開(kāi)挖，鏟斗上渣，自卸車出渣，施工后立即進(jìn)行初期養(yǎng)護(hù)，及時(shí)封閉圍巖，采用濕噴法進(jìn)行混凝土噴漿。

（4）在上臺(tái)階施工前沿，沿隧道縱斷面布置一根直徑為

φ

25mm 的預(yù)注漿錨，長(zhǎng)度為4.2m，外部角度為15，環(huán)形間距為40cm。先在開(kāi)挖面上噴入水泥，堵住開(kāi)挖面，接著進(jìn)行部分洞體臺(tái)階的施工。為了避免對(duì)隧道的圍巖造成嚴(yán)重的擾動(dòng)，造成拱部土體坍塌，需要人工修整，應(yīng)使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求的開(kāi)挖線，其進(jìn)尺不得大于100cm。

(5)上半段開(kāi)挖后，在原鑿巖區(qū)進(jìn)行人工開(kāi)挖，應(yīng)滿足原開(kāi)挖條件。下0.5 段的導(dǎo)坑方法與上0.5 段的施工方法基本一致，盡可能地采用人工開(kāi)挖，以減小對(duì)巖體的影響。

（6）每次施工完畢，立即噴6cm 厚的泥漿，封閉圍巖，安裝鋼筋拱架，打好錨桿，鋪設(shè)鋼筋直徑網(wǎng)片，按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行噴淋。每個(gè)階梯都有臨時(shí)仰拱支撐，以保證每次施工順利進(jìn)行。

3.3.2 光面爆破技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)

光面爆破是指根據(jù)不同巷道的圍巖類型、斷面特征，采用不同的炮眼高度、距離、數(shù)量、裝藥量等工藝參數(shù)。在施工時(shí)，首先要對(duì)中線、橫線、剖面等進(jìn)行測(cè)量，然后用紅色油漆進(jìn)行炮孔位置的標(biāo)識(shí)，檢查符合設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行鉆孔的安裝。

在爆破后的破碎光面成型過(guò)程中，挖槽和周圍孔的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。挖槽是為了增加副井的新開(kāi)孔，對(duì)爆破作業(yè)的效果和通風(fēng)透光有很大的影響，同時(shí)對(duì)爆破作業(yè)的采掘速度有很大的影響。

外圍孔與隧道開(kāi)挖邊界的超前性挖掘和保留圍巖的破壞程度密切相關(guān)。副眼擴(kuò)大了掘溝孔的活動(dòng)范圍，對(duì)巷道的圍巖造成了嚴(yán)重的破壞，為以后的爆破開(kāi)辟了新的自由面。

（1）炮孔布置位置與形式

挖槽孔一般布置在斷面中、下段，常用楔形和桶形槽，多數(shù)采用楔形的開(kāi)槽法，有水平楔和豎直楔兩種類型。外緣眼位于設(shè)計(jì)等高線，一般為斜視，眼底在設(shè)計(jì)等高線或后擺10cm 處，一般采用水平楔形挖槽。

（2）各類孔孔間距取值原則

（a）挖槽口夾持作用大，爆破條件差，因此，必須要有足夠的密度。

（b）當(dāng)挖孔、擴(kuò)孔等爆破后，副孔（崩落孔）對(duì)自由表面的要求更高，所以孔間距要大。

（c）離凹槽空間越近，行間距越大。

（d）外圍孔的作用是對(duì)開(kāi)挖剖面進(jìn)行控制，鉆孔間距應(yīng)與排距相等；對(duì)周圍的孔進(jìn)行合理的封閉，可以使光面裂縫的形成合理化。若孔距過(guò)大，則孔隙導(dǎo)引效應(yīng)會(huì)削弱，則不能形成光面裂縫；若孔間距太短，會(huì)增加鉆機(jī)成本，損失爆破工作量，同時(shí)也會(huì)造成藥量偏大，光面效果不好。

光面爆破破碎機(jī)：一般在40～50mm 的孔徑下，距靶材一般為400～600mm；而在巖體節(jié)理裂縫發(fā)育處，或者在光面下要求爆破時(shí)，一般需要更小的孔距。在此項(xiàng)目中，應(yīng)選用最小的數(shù)值，一般為400～500mm。

（e）擴(kuò)溝孔、內(nèi)環(huán)孔、二臺(tái)孔、底板孔等的孔間距應(yīng)該大于孔和周圍孔，孔的距離或阻力線通常不超過(guò)孔的70%，所以孔的作用是逐漸擴(kuò)大孔，為以后的爆破提供有利的環(huán)境，同時(shí)適當(dāng)?shù)卦黾涌椎木嚯x，以增加爆破的破壞效果。

（f）內(nèi)圈的鉆孔與開(kāi)挖面之間的距離很短，必須進(jìn)行合理的密封，這樣才能保證內(nèi)環(huán)洞區(qū)內(nèi)的炸藥分布均勻，可以減少爆炸對(duì)圍巖的破壞。

3.4 監(jiān)控量測(cè)方案及質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.4.1 南關(guān)隧道監(jiān)控量測(cè)方案

建立一支監(jiān)測(cè)測(cè)量工作隊(duì)伍，制定工作方案，并嚴(yán)格落實(shí)，及時(shí)分析監(jiān)測(cè)的成果，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的巖體、支護(hù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工方案、支護(hù)參數(shù)、指導(dǎo)施工，保證工程的安全。

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

得到測(cè)試數(shù)據(jù)后，應(yīng)迅速將其匯總，繪制出位移與時(shí)間、氣流等的變化關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，采用了回歸分析方法，預(yù)測(cè)最后的測(cè)點(diǎn)位置和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以便評(píng)價(jià)目前的施工技術(shù)，提出相應(yīng)的施工措施。地表沉降量測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1，監(jiān)控量測(cè)布置見(jiàn)圖2。

圖1 地表下沉量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖2 監(jiān)控量測(cè)布置示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

隧道洞身施工是比較復(fù)雜的施工過(guò)程，多數(shù)情況下不能僅選擇一種施工方法，必須針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圍巖實(shí)際狀況結(jié)合，使用各種施工方法綜合治理、控制施工，如使用全截面面施工法，以便保證生產(chǎn)安全。所以，工程建設(shè)單位應(yīng)做到提前預(yù)測(cè)，這對(duì)開(kāi)挖工期十分重要，同時(shí)應(yīng)選擇科學(xué)合理的開(kāi)挖方式與工序，才能保證隧道洞身開(kāi)挖施工質(zhì)量。