李 毅

（山西远方路桥集团总公司，山西 大同 037005）

矿山法修筑公路隧道的施工方法

李 毅

（山西远方路桥集团总公司，山西 大同 037005）

山岭道路隧道施工一般采用矿山法施工，根据不同的围岩地质条件、机具设备、技术条件、施工经验等实际情况，文章介绍了几种常用的施工方法和这些方法的适用范围。

矿山法；公路隧道；施工方法

1 漏斗棚架法

该施工方法也称为下导坑先墙后拱法或称“六部”开挖法。

1.1 施工顺序

施工顺序见图1。图中开挖用阿拉伯数字表示，衬砌（或其他支护结构）用罗马数字表示。

图1 漏斗棚架法施工顺序

（1）一部为开挖下导坑：导坑开挖是隧道分部开挖施工中的先导，为了核实地质和水文地质，加快施工进度，更好地组织出渣、进料、排烟、排水等，导坑开挖要超前于其他部分的开挖。位于断面下部的导坑称为下导坑，下导坑一般宜超前50 m以上。在爆炸安全距离20～30 m外，设置漏斗棚架。

（2）二部开挖宜称为拉槽：距一部开挖50 m以外除了考虑爆破安全外，还考虑在期间存放一定数量的斗车以利出渣。

（3）三部为挑顶开挖：挖至拱部设计轮廓线（并考虑一定的预留沉落量），为了不与二部开挖相互干扰，且因三部落渣后，在棚架上堆得较高，不利于二部的排烟，故三部需离二部有足够的距离，一般为15～20 m。

（4）四部为两侧扩大开挖：与三部一样挖至设计轮廓线，为使施工相互不干扰，四部应距三部约20～30 m。

（5）五部为向下刷帮：五部与四部拉开的距离应保证出渣工作方便，并可存放一定数量的斗车，一般相距10～15 m。

（6）六部刷帮直至底面水平：如设置侧水沟，则同时挖出水沟断面，因四部开挖后要拆除棚架，为了不相互干扰，六部应距五部约10～20 m。

（7）七部为墙部灌注：此时，整个断面已经挖成，六部开挖时，爆破安全距离要比小断面中开挖要大，通常距六部约40～50 m。为避免围岩暴露时间过长，拉开距离太大，也是不适宜的。

（8）八部为修筑拱部衬砌。

1.2 漏斗棚架构造

漏斗棚架构造见图2。

图2 漏斗棚架构造

棚架一般由圆木、钢轨（或厚厚木板）、小圆木等构成。顶梁通常采用直径25～30 cm的圆木，立柱采用直径20 cm的圆木，上面纵向排列16～24 kg/m的钢轨，在运输线上方留有60～75 cm宽的纵向空隙，其间用长1 m，直径为10 cm的小圆木密排盖住。棚架构造应考虑所采用的出渣运输车所必须的安全运输空间，为避免爆破后石渣落下的冲击力打坏棚架，在放炮前棚架顶面应预留厚20～30 cm的石渣。二至五部开挖的石渣都先堆放在棚架上，故棚架要有一定的长度。爆破后石渣不能太大，要与漏斗口（即上述棚架顶部留有纵向空隙）大小相配合，同时要考虑装车方便及防止落渣砸坏装渣车辆。

1.3 漏斗棚架法的适用范围及特点

该法常用于围岩较稳定的坑道施工，一般适用于Ⅵ～Ⅳ类围岩石质隧道。该法将断面分成若干部分进行开挖，工作面拉开，可容纳较多人员同时施工，这对工作面空间窄小的地下施工、且无大型机械的条件下是可取的。除一部开挖外，均有较多的爆破临时空间，爆破效果较好。利用棚架及渣堆可不另作脚手架而完成整个断面的钻爆作业。棚架上石渣装出由漏斗口漏入车内，省力、速度快。这使该法能在无大型机具的条件下获得快速施工的效果。

该法衬砌施工是先墙后拱，因此，衬砌质量较好，施工中对于个别岩块松动，因有棚架，可便于架设临时支护。但该法由于每个开挖口需要60～70 m的漏斗棚架，需有大量木材、钢轨，棚架也易因爆破而损坏，六部开挖易损坏风水管设备，工作面拉开距离长，虽对配备劳力有利，但围岩暴露时间较长，对施工安全不利。

2 反台阶法

反台阶法由漏斗棚架法发展而来。当坑道开挖后，围岩稳定，不需要临时支护，且无大型装渣等施工机具时，可采用该法。因道路隧道跨度较大，漏斗棚架需大量木材、钢材。采用该法施工既能使工序减少、施工干扰少、下部断面可一次挖至设计宽度、空间大、便于出渣运输和布置管线，又能节省大量材料。

3 正台阶法

当围岩稳定性较好，开挖后不需要或仅需要局部临时支护的导坑，且有能力较强的装渣出渣机具设备。施工顺序先挖上部弧形断面（高一般为2.0～2.4 m），然后挖下面部分，下部也可分若干台阶，装渣机械有足够能力时，应尽量减少分层，以一次开挖为宜，这可使开挖面整平，便于爆破，减少反渣工作量。

第一步开挖不宜超前过多，以免石渣积聚在台阶上，这样可以减少翻渣工作，加快循环作业。

当采用人工翻渣时，该法宜台阶数多些，多层台阶可使上部断面钻眼与下台阶翻渣工作同时进行，使整个循环时间缩短。台阶高度和宽度一般为高2.0 m左右，宽1.5 m左右。台阶斜度为1∶0.3～1∶0.6。

该法工序少、干扰小、爆破效果好。但在围岩条件变化较大而需变换为其他施工方法时，则比较困难。

4 全断面开挖法

在围岩稳定、完整、开挖后不需临时支护，施工有大型机具设备的情况下，可采用全断面开挖法。

钻孔台车钻出全部炮眼，一次爆破成洞。通风排烟之后，用大型装渣机及配套的运载车辆迅速出渣，衬砌为先墙后拱，一般配备有活动模板及衬砌台车灌注。当采用喷锚支护时，一般由台车同时钻出锚孔。

该法的特点是：工序简单，断面一次挖成，能够较好地发挥深眼爆破的优越性，提高钻爆效果；各道工序干扰小、空间大、便于大型机具的应用；各种管线铺设便利并较少被爆破损坏，运输、通风、排水等条件均有利，便于施工组织与施工管理。

由于应用大型机具，就需要相应的施工便道、组装场地、检修设备、足够的能源，因此该法的应用往往受到条件限制；而且当隧道较长、地质情况多变时，变换施工方法需要较长时间。该法一般适用于Ⅴ、Ⅵ类围岩的石质隧道施工。

5 上下导坑先拱后墙法

该法适用于Ⅵ类和Ⅲ类围岩的石质或土质道路隧道施工。

5.1 施工顺序

先挖上部断面，然后把拱圈修筑好后，在拱圈保护之下开挖下部断面，然后再修筑边墙等。

上导坑位置应考虑到围岩压力增长，有可能顶部支撑不能拆除，在永久支护修筑之前支撑有一定的沉落，因此，支撑需架设在设计轮廓线之外，并根据地质情况预留沉落量。沉落量的大小，土质隧道为30～60 cm，软石隧道为20～40 cm。

5.2 防止拱圈下沉的措施

在拱圈保护下开挖下部断面，施工较安全，但当挖去边墙出围岩后，拱圈会因“悬空”而下沉，导致拱圈开裂，严重时甚至整段拱圈下落而发生事故，因此需采取以下措施：

（1）拱圈混凝土达到70%设计强度后进行下部开挖，以防拱圈因大小不均匀下沉及开裂。若工期紧迫，则应采用高标号水泥、使用早强剂等措施。

（2）控制下部开挖时的炸药用量，避免拱圈因爆破受损，开挖中层应在拱角处留0.3～1.0 m平台。围岩稳定性差时，应分段跳跃开挖，不宜一次挖通。

（3）边墙部分围岩开挖采取“挖马口”方式。拱圈是不分环节灌注的，施工缝处的链接较弱，隧道拱圈被施工缝分割为一段一段，为避免开挖边墙处围岩时使整段拱圈悬空，需采用跳槽施工，即称为马口开挖。为防止拱圈下沉，马口开挖长度予以控制，Ⅵ～Ⅳ类围岩中一般不宜超过10 m，Ⅰ～Ⅲ类围岩中不宜超过4 m。

（4）拱角悬空后需加强临时支撑，围岩稳定性差时，拱角应设置托架。

（5）适当加厚拱脚处衬砌，呈大拱脚状，边墙部分开挖后，拱脚仍有部分支撑在围岩上，以至于完全悬空，防止拱圈下沉。围岩较稳定时，大拱脚拱圈下部马口开挖可减少步骤，在围岩稳定的情况下（硬石质隧道）还可采取对开马口方式，每次挖4～8 m。由于不必来回跳跃，既加快了进度，又可提高衬砌质量，甚至因大拱脚而使边墙受力状况改善，可减薄边墙，节省混凝土用量。

5.3 上下导坑先拱后墙法施工的特点

该法的最大优点是施工安全。设两个导坑，运输、通风、排水、管线路布置等都易于解决，能拉开工作面，便于使用小型机具、遇到地质情况变化，变换施工方法较容易。

马口开挖影响进度，并使衬砌而质量低，整体性差，边墙与拱脚处封口不易密实。该法工序多、干扰大、施工管理不便，两个导坑也增加开挖费用。

The Mine Law Constructs Highway Tunnel’s Job Practice

Li Yi

The top pipe tunnel is the road and the railroad constitution separate grade crossing one kind ofspecial structure，specially the road and the railroad grade separation uses frequently，this article introduced the top pipe tunnel’s history and goes against the culvert often to use the job practice，the labor pit and the slide function and the manufacture technology.

tunnel top pipe；development；construction technique；slide

U459.2

A

1000-8136(2011)05-0029-02

李毅，男，1972年2月出生，山西大同灵丘人，1994年7月毕业于大同高等专科学校工民建专业，2005年7月毕业于北京交通大学公路工程专业，工程师。