摘要 隧道工程洞身施工是隧道建設中的核心環(huán)節(jié)，其技術要點涉及多個方面，包括開挖方法、襯砌施工、超前小導管施工等。文章重點分析隧道洞身施工中的關鍵技術：在開挖方法上，根據(jù)圍巖級別的不同，靈活采用全斷面法、臺階法等多種方法；在支護技術方面，注重超前導管支護、格柵或型鋼鋼架的應用。通過深入分析此類技術要點，為類似隧道洞身施工提供一定技術支持。

關鍵詞 隧道工程；洞身施工；重點技術；

中圖分類號 U455 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）19-0109-03

0 引言

隨著城市化進程的加速和交通需求的日益增長，隧道工程在城市建設和交通網(wǎng)絡中發(fā)揮著越來越重要的作用。隧道洞身施工涉及眾多技術要點，在實際施工中，仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)和難點，如開挖、混凝土噴射、格柵鋼架制作與安裝工藝的控制等，文章旨在通過深入分析隧道工程洞身施工的重點技術，總結施工經(jīng)驗和技術創(chuàng)新，為相似隧道工程的建設提供有益的參考和借鑒。

1 工程概況

桂花隧道位于四川省南充市順慶區(qū)桂花鄉(xiāng)。該隧道為雙線隧道。洞內縱坡為（14‰，3 122 m）、（?3‰，100 m）的人字坡。樁號DK22+728～DK25+950，中心里程DK24+339，隧道全長3 222m。該隧道多處下穿水塘、房屋、道路，其中隧道出口下穿DK25+878～DK25+885水泥公路，埋深16 m，節(jié)理裂隙發(fā)育，粉質黏土覆蓋層厚，存在塌方風險。整體而言，隧道安全風險、環(huán)境風險較高，施工難度大。

2 洞身施工

2.1 洞身開挖

臺階法開挖施工方法：先進行上部開挖，進行上部噴錨支護，再進行下部開挖，隨即進行下部初期支護。開挖臺階長度根據(jù)施工機具條件與圍巖情況確定，當圍巖自穩(wěn)能力較好時，臺階長度宜控制在10～50 m以內，圍巖穩(wěn)定性較差時，臺階長度宜控制在31788a0924718b9824ecab270d33b9b5ee40a982b60aa950d6dac734b36e6a2a9～10 m[1]。施工工藝見圖1所示：

開挖中，各臺階長度、循環(huán)進尺、上下臺階高度應嚴格控制：開挖上臺階高度約5 m，上臺階長度約5 m，開挖下臺階高度約3 m，下臺階長度宜為20～30 m，仰拱開挖約2 m；在針對V級圍巖的臺階法開挖過程中，每個循環(huán)的開挖支護進尺須嚴格控制，不得超出單榀鋼架設定的間距。邊墻的開挖支護進度也需遵循相應規(guī)定，每循環(huán)的開挖支護進尺不超過兩榀鋼架間距的限制。在仰拱開挖作業(yè)開始前，鋼架鎖腳錨桿的固定工作已經(jīng)完成。每個循環(huán)的開挖進尺必須嚴格控制在3 m以內。隧道開挖后，初期支護工作應迅速展開并及時封閉成環(huán)，確保V級圍巖的封閉位置距離掌子面的距離不超過35 m。此外，二次襯砌的施工與掌子面之間的距離也應得到有效控制，不得超過70 m的限制。

針對不同級別的圍巖，開挖方法的選擇至關重要。在面臨Ⅴ級圍巖的洞口段和淺埋偏壓段時，優(yōu)先采用三臺階臨時仰拱法進行施工，對于一般Ⅴ級圍巖的深埋地段，考慮地質條件的相對穩(wěn)定性和施工效率的需求，則選擇采用三臺階法施工；Ⅳ級圍巖地段采用三臺階法施工；Ⅲ級圍巖地段采用臺階法。施工方法應根據(jù)地質條件、監(jiān)控測量結果進行適時轉換，并根據(jù)圍巖情況，及時修正爆破參數(shù)，以期達到最佳爆破效果，并形成整齊準確的開挖面。

2.2 噴射混凝土

隧道初期支護噴射混凝土全部采用濕噴工藝。緊跟掌子面及時施作，并盡快封閉。將骨料、水泥、合成纖維和水充分攪拌混合均勻，各組分之間的比例和混合均勻度會直接影響到噴射物的強度、耐久性和其他物理特性。利用濕噴射機將混合均勻的物料壓送到噴頭處。在噴頭處，需要再次添加速凝劑。通過噴頭將添加了速凝劑的混合物料噴出，形成所需的噴射層。這一步驟需要精確控制噴頭的噴射角度、距離和速度。在施工過程中，密切關注混合物的狀態(tài)、噴射機的運行狀態(tài)以及噴射層的質量，及時調整施工參數(shù)，施工人員也需做好個人防護，避免吸入粉塵或接觸有害物質。噴混凝土料由洞外自動計量拌和站生產(chǎn)，混凝土攪拌車運輸，濕噴機噴射，噴射混凝土必須做無底試件或大板試件，貫入法測一天的強度。濕噴混凝土施工工藝流程見下圖2所示：

2.3 工字鋼和格柵鋼架制作與安裝

工字鋼鋼架與連接板接頭處焊縫及加強肋（角鋼）要求焊縫飽滿密實。型鋼鋼架對接接頭應設置加筋板滿焊密貼保證鋼架受力。在洞內用高強螺栓連接成整體。洞內安裝在初噴混凝土后進行，與定位筋焊接。鋼架之間設縱向連接筋，鋼架間濕噴混凝土填平。鋼架拱腳必須安放在穩(wěn)固的基礎上（現(xiàn)場一般要求墊設鋼板），拱腳兩側設鎖腳錨桿（管），架立時鋼架橫向、縱向偏差、垂直度均需符合設計規(guī)范要求。當鋼架和圍巖之間間隙過大時設置混凝土楔形墊塊（與初噴混凝土同強度）揳緊，再用噴射混凝土噴填。

Ⅴ級圍巖工字鋼架由12個單元組成，全環(huán)設置；Ⅳ級圍巖格柵鋼架由7個單元構成，拱墻設置；Ⅳ級圍巖工字鋼架由12個單元構成，全環(huán)設置。Ⅲ級圍巖格柵鋼架由7個單元組成，拱墻設置。鋼架單元在洞外預制，由主筋、聯(lián)系筋、角鋼（厚度12 mm）焊接而成，焊接接頭處焊縫為10 mm，各單元間以螺栓連接，螺栓孔眼中心間距公差不超過+0.5 mm，格柵鋼架單元在施工時根據(jù)實際情況調整單元長度，并相應調整接頭位置。格柵鋼架與初噴混凝土間務求緊密接觸，空隙處用混凝土墊塊揳緊。鋼架架設時可利用系統(tǒng)錨桿作為定位鋼筋，并在鋼架拱腳位置設置鎖腳錨桿，鋼架腳必須放在牢固的基礎上。鋼架在初噴后架設，再復噴至設計厚度。復噴支護面與二襯之間空隙用于二襯同級混凝土回填。

襯砌類型為Ⅴa的段落在架立鋼架后，設置I18臨時橫撐；襯砌類型為Ⅴb、Ⅴc架立上臺階鋼架后，設置I18臨時鋼架（橫撐），噴臨時仰拱。I18橫撐連接處或與鋼架連接處均設置鋼墊板（240×200×16mm），I18橫撐為臨時支護，施工中倒換使用。

2.4 超前小導管施工

（1）小導管采用Φ42 mm熱軋無縫鋼管加工，長度為3.5 m，環(huán)向每米3根，其縱向搭接長度不小于1 m，并注水泥砂漿預加固圍巖[2]。小導管施工工藝流程見圖3所示：

（2）施工方法：采用風動鑿巖機進行鉆孔作業(yè)是高效且精準的方式。人工安裝超前小導管，并與鋼架焊接固定，注漿作業(yè)采用注漿泵，注入水泥單液漿，注漿壓力控制在0.8 MPa。小導管前端為尖錐形，便于頂入孔中；尾部焊接有φ8 mm鋼筋加勁箍，增強了其結構強度；管壁上每隔15 cm交錯鉆眼，眼孔直徑為6～8 mm。

導管外露部分不超過20 cm。進漿速度要進行嚴格的把控，每根導管內的漿液進量維持在每分鐘不超過30升的范圍內。在處理軟弱圍巖地段時，特別注意小導管的安裝，小導管應沿格柵鋼架的中部打入，與鋼架進行焊接，從而形成一個穩(wěn)定的預支護體系。在注漿操作之前，為了防止?jié){液外泄，要在掌子面上均勻地噴射一層5～10 cm厚的混凝土，形成一道止?jié){墻。在注漿過程中，關注單孔注漿量的變化。一旦單孔的注漿量達到預設的設計注漿量標準，即表示該孔的注漿作業(yè)已完成，可以結束注漿操作。

2.5 襯砌施工

（1）仰拱施工

桂花隧道為III、IV、Ⅴ級圍巖，襯砌采用曲墻帶仰拱襯砌斷面形式，仰拱及其與邊墻的連接形式是影響隧道結構整體強度的重要因素，Ⅴ級圍巖距掌子面距離小于35 m。為保證洞內車輛和機械的通行，在施工地段設仰拱棧橋，仰拱棧橋采用工字鋼制作，一端支撐在枕木垛上，另一端支撐在已澆筑完的混凝土上，下面設橡膠墊對混凝土面進行保護。仰拱棧橋移動利用機械牽引，橋下預留滿足仰拱、填充及鋪底鋼筋綁扎或混凝土澆筑施工需要的空間。澆筑前，對隧底進行清理，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后澆筑。為保證仰拱曲率，該隧道采用大塊定型鋼曲模，曲模上口采用絲杠調整開口尺寸，通過鋼管、頂托與棧橋相連防止曲模上浮。混凝土澆筑采用罐車直接澆筑，從前到后一次澆筑成形，附著式振搗器搗固。

（2）仰拱填充

仰拱和填充分次澆筑，待仰拱混凝土強度達到規(guī)定要求后進行填充混凝土施工，為提高仰拱混凝土的早期強度，仰拱混凝土在拌制時可按試驗確定的配合比摻加早強劑。

（3）拱墻襯砌施工

在洞外設立攪拌站，對混凝土進行集中拌制，通過混凝土攪拌運輸車運輸至洞內，混凝土在運輸過程中防止出現(xiàn)離析、分層等現(xiàn)象。在泵送過程中，控制好泵送速度和壓力，避免對模板和鋼筋造成過大的沖擊。插入式振搗器可以通過振動使混凝土中的氣泡排出，振搗過程中，注意控制振搗時間和強度。灌注時采用兩側對稱灌注的方式，控制兩側灌注高差，防止因側壓力過大而導致臺車移位。

當混凝土灌注至拱頂時，采用擠壓式泵送混凝土灌注。輸送泵在供混凝土時應盡量保持連續(xù)運轉。輸送管的布置應盡量保持直線，減少轉彎。在泵送前，對管道進行潤滑處理，以減少摩擦阻力，提高泵送效率。此外，根據(jù)氣候條件、混凝土強度等因素制定合理的養(yǎng)護方案。

3 結論

隧道洞身施工的成功與否，關鍵在于是否根據(jù)地質條件和圍巖級別的不同，靈活選擇和應用開挖方法。全斷面法、臺階法等多種開挖方法的合理運用，能夠有效提高施工效率。支護技術在隧道洞身施工中占據(jù)重要地位。超前導管支護、格柵或型鋼鋼架等支護措施的有效實施，對于防止圍巖變形具有至關重要的作用。

參考文獻

[1]吳楊.公路隧道洞身開挖施工技術[J].交通世界，2024（Z2）：209-211.

[2]莫振謹.不同圍巖級別下的隧道洞身開挖施工方法分析[J].西部交通科技，2018（8）：151-155.

收稿日期：2024-06-13

作者簡介：唐剛（1992—），男，本科，工程師，主要從事鐵路施工工作。