苗 帅，张露露

（中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528400）

1 工程概况

大洪岭2号隧道位于G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段土建10标范围，为分离式变为小净距式隧道，全长4321m。土建10标负责该隧道左洞1869m、右洞1874m施工。隧道为不良地质隧道，Ⅴ级围岩占43.88%；Ⅳ级围岩占56.12%。共穿越4条断裂带，岩体稳定性极差，断层为储水、导水构造，破碎带可能产生突水、突泥；隧道部分路段埋深浅、存在偏压和高应力区，施工易发生坍塌及侧壁失稳，甚至冒顶和岩爆。

2 施工重难点

（1）超、欠挖及二衬背后空洞控制为该隧道的质量管理重点；（2）高地应力段和小净距段两部分的开挖难度较大；（3）洞口浅埋段埋深较浅，且主要以强风化层居多，结构稳定性不足，在重力、雨水冲刷等作用下易发生顺倾滑塌及楔形体滑塌；（4）小净距隧道施工中伴随较多的风险因素；（5）隧道围岩以Ⅳ级、Ⅴ级居多，地质条件欠佳，不利于安全施工；（6）洞身穿越断层破碎带位置，存在裂隙水（涌水）、塌方的风险，必须做好隧道监控量测和超前地质预报。

3 施工方案概述

该项目基于新奥法施工，实现机械化施工作业，采取无轨运输方式，引入光面爆破技术，考虑到部分区段围岩破碎的特点，以弱爆破为宜，或组织人工开挖。施工遵循短进尺、弱爆破、勤量测、紧衬砌等原则。

针对该合同段隧道地质特点，开挖拟采用台阶法、预留核心土弧形开挖法，在施工过程中彻底贯彻“新奥法”的设计思想，根据现场监控量测结果及时修正设计参数、调整施工方案[1]。（1）Ⅴ级及小净距Ⅳ级围岩采用台阶分步开挖法（环形开挖预留核心土法）施工。（2）分离式Ⅳ级围岩采用台阶法开挖；初期支护主要以喷锚支护为主，并辅以钢拱架、超前管棚、超前小导管等支护措施。（3）人行、车行横洞根据围岩级别其施工工艺及钻爆设计参照主洞相应段施工。Ⅴ级、Ⅵ级围岩上部环形开挖选择的是风镐与人工相结合的方式，安排专员卸碴并转移至隧底；核心土和仰拱两处施工以挖掘机设备为主，辅以人工作业；部分区段提出爆破需求，实施弱爆破方案。配备侧卸装载机，利用该设备装碴并转移至自卸车，从而运输至指定区域；喷锚作业借助湿喷机而实现；全断面安装锚杆、挂网、铺设防水层等作业采用作业台车。（4）通风。采用射流式风机压入洞内，风带口离掌子面间距严格遵照规范要求。（5）超前地质预测预报。委托符合资质要求的第三方做好此项工作，综合选用TSP地质超前预报系统、地质雷达等相关先进技术，实现高精度的超前地质预报，掌握前方特定距离的地质情况，以所得地质预报信息为依据制定施工方案。

4 施工技术要点

4.1 洞内外测量控制

洞外部分选择精密导线法，以设计院提供的GPS点为依据，精确测量并设置控制点导线网。施测选用全站仪，借助水准仪全面确保各控制点高程的准确性。洞内部分选择导线法，选定洞口投点，将该处视为起点并向洞内延伸。所形成的导线以多边形闭合导线较为合适，参考洞外测量控制坐标结果，进一步创建洞内控制系统。

4.2 超前地质预报

为确保隧道安全、顺利施工，充分掌握隧道掌子面的围岩情况，以采取科学、合理的施工方法指导隧道施工，该工程以隧道基本特点为依据，选择相适应的物探方法，如地质雷达、TSP法等，从而完成超前地质预报工作，获得准确的信息。结束隧道开挖作业后，加强对围堰的监测，及时掌握其稳定情况，选择相适应的支护措施，改进施工方案，为正式施工提供正确的指导。

4.3 洞口及明洞段施工

根据洞口浅埋的实际情况，首先施工好洞顶截水沟，保持洞口边坡稳定、安全。对于洞口边、仰坡两部分的开挖，需以设计图纸内容为依据测放中线和开挖边线，全方位清理开挖面杂物，通过挖掘机与人工相结合的方式遵循自上而下的流程完成开挖作业，避免上下垂直开挖。对产生的弃碴利用推土机收集并进一步转移到自卸车，将其运输至指定弃碴场。考虑到边坡的稳定性要求，施工中不可出现超欠挖现象，亦不可对边坡造成明显扰动；若部分施工段需爆破开挖，应合理调整爆破参数。结束边仰坡开挖后，及时采取防护措施。

4.4 洞身段开挖施工

隧道围岩主要以Ⅳ级和Ⅴ级居多，此条件下的施工作业应注重对现场安全隐患的控制，营造安全施工环境。Ⅴ级围岩段较合适的是环形开挖中心留核心土法，在该段的上部预留核心土，其作用在于支挡开挖工作面，以便提高其稳定性；核心土及下部均采取初期支护措施，要求衬砌每循环开挖进尺控制在0.75m内，掌子面开挖过程中及时跟进初期支护作业，具体如图1所示。

图1 环形开挖中心留核心土法开挖示意图

工艺流程：环形开挖上断面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ→施作上断面初期支护①→开挖上断面核心土Ⅳ→开挖下断面Ⅴ→施作下断面初期支护②、③→仰拱初支封闭④→施作仰拱二次衬砌⑤→仰拱回填⑥→整体模筑二次衬砌⑦。

Ⅳ级围岩地段采用上下台阶法开挖施工，衬砌每循环开挖进＜2.0m，初期支护紧跟开挖掌子面，如图2所示。

图2 台阶法开挖示意图

工艺流程：开挖上断面Ⅰ→施作初期支护①→开挖下断面Ⅱ→施作相应初期支护②→施作仰拱③→仰拱回填④→整体模筑二次衬砌⑤。

4.5 超前支护

超前长管棚注浆预支护设于隧道进出洞口Ⅴ级围岩地段。超前小导管注浆预支护设置在隧道内无长管棚支护的Ⅴ级或Ⅳ级较差围岩段，施工顺序：测量放样→钻孔→清孔→钢管插入→封口→注浆→与钢拱架焊接。超前锚杆支护设置在隧道Ⅳ级围岩一般地段。

4.6 初期支护

该隧道采用的初期支护形式包括锚杆、钢筋网、钢拱架、喷射混凝土等。为维持围岩天然承载力的稳定性，尽可能缩短初期支护时间，主要流程：初喷混凝土4cm→支立型钢（格栅）钢架→挂钢筋网→锚杆施工→超前小导管（超前锚杆）施工→复喷混凝土至设计厚度。

4.7 防排水施工

衬砌背部的防排水施工选择的是EVA防水板，加强对防水卷材和喷射混凝土之间的处理，于该处铺设土工布，将其作为缓冲层，并发挥出衬背排水层的作用[2]。明洞背部施作黏土隔水层，将此部分作为第一道防水结构，并于明洞衬砌外设置第二道防水结构，选择的是土工布和防水卷材相结合的方式。该隧道在该标段内均为反坡排水，在洞内掌子面设置集水坑，在中间仰拱填充预先处理后单幅留出一段不浇筑填充混凝土，泵站集中汇水，并通过大功率水泵的作用将其排至洞外指定区域。

4.8 二次衬砌及仰拱施工

二衬施工选择的是钢筋混凝土衬砌，现场施工得到12m液压衬砌模板台车的支持，仰拱结构的施工遵循一次浇筑成型的原则。

5 应急预案

5.1 塌方

（1）超前地质预报工作应落实到位，注重对量测数据的整理与分析，创建时间-位移曲线图，依据实际情况灵活调整初期支护方式。（2）合理选择爆破装药量，遵循多打眼、少装药的原则，最大限度缓解对围岩的扰动性影响。（3）加强对施工质量的控制，通过超前预注浆的方式固结止水，检验格栅拱架、初支及衬砌，各项指标都要满足要求。（4）尽量缩短每循环进尺，减少围岩的暴露时间。（5）为确保掌子面稳定性，喷射混凝土需紧跟开挖作业，尽可能做到早封闭岩面，特殊情况下可喷射混凝土封闭掌子面，基于此方式提高支护结构强度[3]。（6）对于地勘结果显示的不良地质区域，此部分施工中应加大量测频率，以所得结果为依据判断围岩状况，要求其具有稳定性，灵活修正初期支护参数，以维持整体稳定为前提，缩短二次衬砌的循环长度。（7）严格按照标准化要求设置隧道门禁系统、逃生系统以及相应应急物资等。

5.2 岩爆

（1）施工过程中注意控制开挖顺序与掘进速度，采取台阶法开挖，使应力逐步释放，加大锚杆及钢筋网的防护强度，提高施工安全性。（2）结束隧道爆破作业后不可随即组织出碴作业，需给予至少2h的通风，待岩爆减弱后再通过洒水的方式处理掌子面，使该处塑性得以提高，避免岩体脆性过大的问题，随后找顶、喷混凝土。（3）对于岩爆较为严重地段，掌子面打设超前钻孔、注水以降低围岩表面张力，并喷射混凝土进行临时封闭。（4）做好超前地质预报工作，依据所得信息预判发生岩爆的概率，明确岩爆高地应力的范围和等级情况。

6 结束语

该隧道施工环境错综复杂，易受到不确定因素的干扰，文章详细分析了隧道的地质情况，并根据地质资料详细制定了不同围岩等级下隧道施工方案，确保隧道各环节施工作业在安全的条件下推进，并提高其质量，希望给类似工程提供参考。