沈海复线福柘工程A3标段秀村隧道新奥法施工技术探讨

GXF360 2017-06-20

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沈海复线福柘工程A3标段秀村隧道新奥法施工技术探讨

郭美霞

（中铁十八局集团轨道交通工程有限公司，湖北武汉 430000）

摘要：文章以秀村隧道新奥法原理施工实践为例,从隧道复合衬砌，锚杆、湿喷混凝土、钢拱架，二次衬砌，防排水施工等详细介绍了隧道施工工艺特点及相应措施，可以为提高公路建设质量提供有效的理论参考。

关键词：新奥法；隧道施工；技术探讨

秀村隧道为分离式隧道，结构采用新奥法原理设计，隧道结构采用复合衬砌，初期支护采用锚杆、湿喷混凝土（钢筋挂网）、钢拱架等形式，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土（抗渗等级大于或等于S6），并在两次衬砌之间敷设土工布及防水板。辅以进洞超前管棚、超前注浆小导管、超前锚杆等为施工辅助措施。

1 洞口施工

隧道出口左线、右线采用超前大管棚预加固。管棚采用热轧无缝钢管φ108×6.0mm，外插角1～3°，环向间距50cm。

隧道出口段及有断层穿过，围岩为薄层坡积粘性土层及较厚层全-强风化岩，岩体极破碎。自稳能力差，易坍塌。根据以往施工经验，该地段施工采用的对策是“先排水，再开挖；土方开挖合理分层、分块，随挖随护；短进尺、强支护、快封闭进行暗洞浅埋段施工；认真进行洞口施工的监控量测，及时进行洞口衬砌和洞门施工”。

2 洞身施工

2.1 Ⅴ级围岩段施工方案

隧道Ⅴ级围岩设计采用超前小导管注浆预支护，CD法施工。对软弱围岩不良地质地段的施工采用“早预报、勤量测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、紧衬砌”的原则。

（1）超前小导管施工要注意保持环与环间的设计搭接长度。

（2）在完成初期支护施工后及时对仰拱及填充层进行施工，二衬施工紧跟其后施作，灌注混凝土施工采用搭设通行平台防干扰技术。

（3）开挖台阶施工长度控制在3～5m，开挖掌子面及时支护，尽早施工仰拱，及时封闭整个开挖断面形成初期支护。

（4）二次衬砌要在初期支护后尽快施做，发挥二次衬砌承载能力，增加支护整体刚度，确保初期支护和施工的安全。一般初期支护后在1～2倍洞径处（小于20m）浇筑二次衬砌，滞后时间小于1个月。

2.2 Ⅳ级围岩段施工方案

Ⅳ级围岩地段采用台阶法施工方案，并辅以φ22早强砂浆锚杆等措施防止坍塌，先护后挖，微震光面爆破，装载机和自卸车出碴。

2.3 Ⅱ、Ⅲ级围岩段施工方案

Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法开挖施工。

3 主要项目施工方法及施工工艺

3.1 超前管棚

超前管棚施工采用C25混凝土套拱内埋设3榀工18型钢,工字钢与长管棚孔口导向管焊成整体。管棚钻机就位，按由高到低顺序，在钢架上沿隧道开挖轮廓线，按设计外插角纵向钻设管棚孔(土层采用风动干钻法)。开孔时先低速慢压，正常后加压到1.0～1.5MPa；钻孔过程中，用高压风（水）及时清孔，以利安管顺利。钻孔检查合格后，由钻机旋转顶进将管棚装入孔内。用麻丝和锚固剂封堵钢管管口与孔壁间空隙，并喷砼封闭开挖面。管口安装注浆塞，注浆泵压注水泥浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，逐渐升高，达到设计终压并继续注浆15min以上后，方可停止。

3.2 光面爆破施工

为了减少对围岩的扰动，较好的控制超欠挖，对Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面微震光面爆破技术进行开挖。确保轮廓圆顺，有利于控制喷砼厚度和表面平整度。

3.3 光面爆破施工程序及施工标准

（1）炮眼布设。钻眼前，测量人员应用激光准直仪定向，并配以经纬仪、水准仪、钢尺准确绘出开挖断面的中线和轮廓线并标出炮眼位置。

（2）定位钻眼。采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼时按炮眼布置图正对钻孔，其轴线与隧道轴线要保持平行。严格控制掏槽眼和周边眼的钻眼精度，开眼误差控制在5cm以内。

（3）钻眼。按照不同孔位，将钻工定点定位。钻工应熟悉炮眼布置图，能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼。①钻眼前，应认真检查并清除存在的浮石及瞎炮处理完毕后，方可进行钻眼作业；②凿岩机支架在碴堆上钻眼时，应确保碴堆的稳定；③不得在残眼中钻眼；④必须采用湿式凿岩设备；⑤根据岩面的凹凸程度来调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。

（4）装药。装药需分片分组，自上而下进行装药，装药量由炮眼设计图确定，雷管要“对号入座”，人员合理分工、定人、定位、定段，依次序装药。用炮泥塞填全部炮眼，堵塞长度不小于20cm。

（5）联结起爆网路。为保证起爆的可靠性和准确性，可采用复式起爆网路导爆管并联起爆网路，电爆网路的连接要严格按照设计进行，不得任意更改；接头要牢靠、平顺不得虚接；接头处的线头不得有锈蚀，两根线的接点应错开10cm以上；连线作业先从爆破工作面的最最远端开始，逐段向起爆站后退进行；在连线过程应根据设计计算的电阻值逐段进行网路导通检测，检查网路各段的质量及时发现问题并排除故障。

3.4 围岩初期支护

隧道采用喷射混凝土、系统锚杆和钢架支护等作为初期支护。岩石面开挖后要及时施作初期支护，减短围岩暴露时间，防止围岩短期内松弛和变形。

（1）喷射混凝土。混凝土采用湿喷法，由搅拌运输车将混凝土运到现场后，再二次拌合，喷射动力为高压风，经喷头射至岩面。

（2）系统锚杆施工。

（3）中空注浆锚杆。隧道在Ⅴ级围岩段采用φ25mm中空注浆锚杆，采用风动凿岩机钻孔，锚杆采用人工送入孔内，注浆泵将30#水泥砂浆浆液送入孔内。尾部用止浆塞止浆，孔内空气用排气环排出。

（4）砂浆锚杆。本隧道在Ⅳ级围岩段采用φ22mm螺纹钢筋作为砂浆锚杆，并设置垫板及螺栓

（5）钢拱架支护。本隧道Ⅴ围岩衬砌类型采用工字钢支护，Ⅳ级围岩采用格栅钢架支护。

工字钢进场后，在钢筋（架）加工棚内按设计尺寸弯制成型后，机械运至施工现场拼装；钢筋格栅钢架在现场加工制作平台上制作。

3.5 超前支护

采取强有力的超前支护措施与初期支护相结合方法处理开挖跨度大，对破碎带围岩地段。采用超前小导管和超前锚杆的支护加固措施。采用超前小导管注浆支护技术来加固隧道洞口及洞内断层破碎带地段。通过注浆加固围岩来改善围岩力学性能，注浆封堵地下水，并和钢架支护结合，形成整体棚架式支护体系。在施工现场加工小钢管，将岩面喷射混凝土封闭，凿岩机钻孔，人工将小钢管用打入岩层，水泥浆用压浆机压注。采用单液注浆，注浆压力0.6～1.0MPa。以紧靠开挖面的钢架作为超前小导管的支点，钢管被打入后注浆，形成管栅支护环，采用专用注浆泵注浆。

3.6 防排水施工措施

隧道防排水遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，因地制宜，综合治理”的原则施工。①岩面渗漏水预先有效引排处理。对大股水流采用插管引导处理；较弱裂隙股水用塑料网格夹无纺布引流；处理大面积严重渗水是以装配式预应力E膨胀剂防水砂浆抹腻并将渗水集中排出；②对于围岩裂隙发育等地段进行注浆止水。对裂隙发育的软弱围岩地段采用了超前小导管预注浆方法。先在软弱岩处打入超前小导管，通过导管注浆固结松散岩体，岩层孔隙被浆液填满，封堵了地下水的渗流通道；开挖后，进行Φ22mm注浆系统锚杆施工，对裂隙进一步进行封堵，以提高止水效果；③设置防水隔离层。对于大面积渗漏水应在初期支护与二次衬砌间设置有效的防水隔离层。采用EVA防水板＋无纺土工布作为防水隔离层。

3.7 混凝土的二次模筑施工

①在施作二次衬砌前，要确保围岩和初期支护变形基本稳定，当有变形量较大围岩和明显的流变特性时，应及早施作二次衬砌，以保安全；②二衬砼施工采用自动走行全断面钢模液压台车，长度12m，钢面板厚度12mm。行走轨道采用38kg/m以上的钢轨，严格控制轨道中心距和轨面标高；③拆模、养生：混凝土应能承受自重并且表面和棱角不被损坏时方可拆模。先用水冲洗模板外表面让其冷却后再拆模，为降低混凝土水化热，采用高压水喷淋拆模后混凝土表面，进行不少于14天养护。