文/肖黔

1 工程概況和建設(shè)意義

1.1 工程概況

納雍至晴隆高速公路T19 合同段起點(diǎn)樁號(hào)K137+140，終點(diǎn)樁號(hào)K143+858，主線全長(zhǎng)6.72km。小馬廠隧道左線長(zhǎng)2890m，圍巖級(jí)別為：V 級(jí)圍巖（共長(zhǎng)：525m），Ⅳ級(jí)圍巖（共長(zhǎng)：1445m），Ⅲ級(jí)圍巖（共長(zhǎng)：635m），加寬帶及交叉口（共長(zhǎng)：260m）；小馬廠隧道右線共長(zhǎng)2910m，圍巖級(jí)別為：V 級(jí)圍巖（共長(zhǎng)：530m），Ⅳ級(jí)圍巖（共長(zhǎng)：1450m），Ⅲ級(jí)圍巖（共長(zhǎng)：650m），加寬帶及交叉口（共長(zhǎng)：260m）。開挖方法主要有上下臺(tái)階法、三臺(tái)階七步法、全斷面法，采用進(jìn)出口兩端平行施工，隧道開挖以人工鉆爆施工為主，用自制臺(tái)車配合手持鑿巖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，同時(shí)采用光面爆破施工工藝；裝渣運(yùn)輸為無軌運(yùn)輸方式，用挖掘機(jī)、裝載機(jī)裝渣，運(yùn)輸車出渣運(yùn)輸至棄土場(chǎng)。

1.2 工程建設(shè)意義

納雍至晴隆高速公路是《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013—2030年）》《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃（加密規(guī)劃）》的重要一部分，而小馬廠隧道不僅是納雍至興義國(guó)家高速公路的重點(diǎn)和施工難點(diǎn)隧道工程，也是貫徹落實(shí)新時(shí)代西部大開發(fā)和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略、擴(kuò)大國(guó)內(nèi)需求、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要措施，還是構(gòu)建安全舒適、交通便捷的交通運(yùn)輸完整體系的重要組成部分，因此建設(shè)納雍至晴隆高速公路具有重要的拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)公益價(jià)值。

2 小馬廠隧道洞身段開挖方法選擇

小馬廠隧道位于貴州省普安縣白沙鄉(xiāng)境內(nèi)，路線穿五里坪槽谷北東向山體而建設(shè)。隧道洞身主體由北東～南西向展布，進(jìn)口段主體走向方位角211°，出口段走向約179°，呈弧形展布。

隧道采用分離式隧道方案，左幅起訖里程樁號(hào)ZK140+175～ZK143+065，長(zhǎng)2890m；右幅起訖里程樁號(hào)K140+150～K143+060，長(zhǎng)2910m，最大埋深約226m，建筑限界(寬×高)10.75m×5m。隧址區(qū)坡積物主要為殘坡積含礫粉質(zhì)粘土，隧址下伏基巖主要包括玄武巖，灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖[1]。

V 級(jí)、Ⅳ級(jí)圍巖緊急停車帶段開挖采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，如遇土質(zhì)圍巖或圍巖特別破碎段，則采用三臺(tái)階七步法開挖。

短段Ⅲ圍巖、Ⅳ級(jí)圍巖段可以采取雙臺(tái)階開挖法施工。

長(zhǎng)段Ⅲ圍巖可以采取全斷面開挖法施工，如不穩(wěn)定，則采用上下臺(tái)階法施工。

施工中根據(jù)圍巖的實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整開挖方式。

貫通時(shí)按50m 控制，剩余50m 時(shí)采用單端掘進(jìn)開挖。

表1 小馬廠隧道工程設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3 軟弱破碎圍巖隧道三臺(tái)階七步法開挖施工技術(shù)

3.1 三臺(tái)階法開挖

為了便于控制圍巖變形的同時(shí)保證施工進(jìn)度，根據(jù)設(shè)計(jì)文件，Ⅴ級(jí)圍巖、Ⅳ級(jí)圍巖緊急停車帶段土質(zhì)圍巖或圍巖特別破碎段可采用三臺(tái)階七步法開挖（機(jī)械開挖輔以弱爆破），將隧道分七個(gè)開挖面相互錯(cuò)開，同時(shí)開挖、支護(hù)，形成支護(hù)整體，逐步向縱深推進(jìn)；石質(zhì)圍巖段采用三臺(tái)階法開挖（鉆爆開挖），將隧道分成三部分跳槽開挖，施工時(shí)先跳槽開挖上臺(tái)階，待開挖到一定長(zhǎng)度后，再跳槽開挖中臺(tái)階及下臺(tái)階，做成上中下三個(gè)臺(tái)階，并且可以同時(shí)施工。

3.2 開挖原則

利用三臺(tái)階七步開挖法進(jìn)行隧道施工，一般需要減短下層開挖臺(tái)階的長(zhǎng)度，利用初期支護(hù)盡快使圍巖溫度達(dá)到適宜范圍，同時(shí)隧道二次襯砌盡早完成，快速有效地形成穩(wěn)定支護(hù)閉環(huán)。

3.3 開挖前超前支護(hù)施工

3.3.1 超前小導(dǎo)管支護(hù)

設(shè)置在隧道洞內(nèi)無長(zhǎng)管棚支護(hù)的V、IV 級(jí)圍巖地段，并采用φ42mm×4mm 熱軋無縫鋼管，長(zhǎng) 度 分 別 為：S-Va、S-Vb、S-Vc400cm，SIVa350cm。鋼管環(huán)向間距40cm，外插角控制在10°～15°左右，尾端支撐于鋼架外側(cè)，每排小導(dǎo)管縱向至少需搭接1.4m。管身加工成花管（φ 6 孔，間距15cm），以便注漿。導(dǎo)向與定位支架采用型鋼拱架；注漿采用水泥砂漿（水灰比W/C=1，注漿壓力0.5～1MPa）[2]。

3.3.2 制作小導(dǎo)管

本合同段鋼花管加工場(chǎng)采用小導(dǎo)管割孔成型自動(dòng)化生產(chǎn)線加工，從而確保施工質(zhì)量和精度。超前小導(dǎo)管采用φ42mm 鋼管，小導(dǎo)管前端做成尖錐形，尾部焊接φ6mm 鋼筋加勁箍，管壁上每隔10～20cm 梅花型鉆眼，眼孔直徑為6mm，尾部長(zhǎng)度不小于110cm 作為不鉆孔的止?jié){段。

3.3.3 超前小導(dǎo)管安裝

超前小導(dǎo)管施工采用YT-28 型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)按設(shè)計(jì)鉆孔，小導(dǎo)管鉆孔前，先進(jìn)行孔位測(cè)量放樣，孔位測(cè)量應(yīng)做到位置準(zhǔn)確，鉆孔嚴(yán)格按放樣進(jìn)行，避免造成串孔，影響注漿效果。另外，孔位外插角度要符合10°的設(shè)計(jì)要求。沖擊振動(dòng)將小導(dǎo)管頂入巖層，小導(dǎo)管從鋼拱架中間穿過（鋼拱架割孔），用高壓風(fēng)清除管內(nèi)雜物，并采用錨固劑封堵孔口；同時(shí)，配制漿液，調(diào)試注漿機(jī)，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢查機(jī)械設(shè)備工作是否正常、管路連接是否正確。安裝小導(dǎo)管后，管口用麻絲和錨固劑封堵鋼管與孔壁間空隙，管口安裝封頭和閥門。

3.3.4 超前小導(dǎo)管注漿

小導(dǎo)管安設(shè)后，用錨固劑堵孔口，并噴射砼封閉工作面；采用注漿泵注漿，注漿管連接好后，將配制好的水泥漿液倒入注漿泵儲(chǔ)漿筒內(nèi)，注漿壓力一般為0.45～1.05Mpa；水泥漿水灰比1∶1；水泥標(biāo)號(hào)：42.5R，開動(dòng)注漿泵，通過小導(dǎo)管向周邊圍巖壓注水泥漿。注漿按照以由低到高隔孔預(yù)注或群孔注漿的方法進(jìn)行；單孔注漿時(shí)，首先以初壓注漿，然后在終壓下進(jìn)行注漿，并保持1～2min 終壓再卸荷，保證注漿量及擴(kuò)散半徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而達(dá)到超前加固的目的。注漿過程中，應(yīng)對(duì)漿液不停攪動(dòng)，避免沉淀分層，影響漿液濃度。注漿過程采用雙指標(biāo)控制，即注漿量和注漿壓力。

3.4 開挖施工步驟

3.4.1 上部弧形導(dǎo)坑開挖：環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，寬度為隧道開挖的一半。開挖后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿支護(hù)、鋼筋網(wǎng)片和拱架支護(hù)，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3.4.2 中臺(tái)階開挖：開挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，一般小于2m，開挖高度約3m，右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開約4m，立刻噴射混凝土加固。開挖后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿支護(hù)、鋼筋網(wǎng)片和拱架支護(hù)，打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接后噴射支護(hù)。

3.4.3 下臺(tái)階開挖：開挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，一般小于2m，開挖高度約3m，左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開約4m，立刻噴射混凝土加固。開挖后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土、錨桿支護(hù)、鋼筋網(wǎng)片和拱架支護(hù)，打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接后噴射支護(hù)。

3.4.4 上中下三個(gè)臺(tái)階分別開挖，并且預(yù)留核心土。

3.4.5 隧底開挖：每循環(huán)開挖長(zhǎng)度宜為3m作業(yè)，開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)；另外，完成兩個(gè)隧底開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱及下一步工序。

圖1 三臺(tái)階七步開挖法施工立體效果圖

3.5 開挖施工技術(shù)重點(diǎn)

3.5.1 上臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺Ⅲ、Ⅳ圍巖不得大于2 榀拱架間距，V 級(jí)圍巖不應(yīng)大于1 榀拱架間距。

3.5.2 上臺(tái)階的長(zhǎng)度不宜大于隧道開挖寬度的1.5 倍。為盡早使初期支護(hù)封閉成環(huán)，可控制臺(tái)階距離為3～5m。

3.5.3 下臺(tái)階開挖時(shí)，宜采用先挖側(cè)槽、左右錯(cuò)開向前推進(jìn)的方法，側(cè)槽一次開挖長(zhǎng)度一般比較短；靠近邊墻范圍應(yīng)采用風(fēng)鉆、風(fēng)鎬手工開挖，人工清壁扒渣，避免擾動(dòng)上臺(tái)階初期支護(hù)。

3.5.4 下臺(tái)階在上臺(tái)階噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)開挖；當(dāng)巖體不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)合理縮短進(jìn)尺，先施工邊墻初期支護(hù)，后開挖中間土體[3]。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目為納雍至晴隆高速公路T19 合同段小馬廠隧道，研究探討了軟弱破碎圍巖隧道三臺(tái)階七步法開挖施工技術(shù)，全體參與的管控及施工人員精心組織、合理安排，對(duì)關(guān)鍵工序和重點(diǎn)工藝科學(xué)布排，在保質(zhì)、保量、保安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了軟弱破碎圍巖隧道安全開挖支護(hù)及如期貫通的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，確保了該小馬廠隧道的安全貫通，該隧道三臺(tái)階七步開挖法施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)分享，可為今后類似軟弱圍巖隧道項(xiàng)目開挖及支護(hù)施工技術(shù)提供經(jīng)驗(yàn)，并在長(zhǎng)大隧道施工中值得推廣和應(yīng)用。