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老山一号隧道施工(开挖篇)隧道开挖掘进与支护老山一号隧道地质情况复杂多变，围岩类别繁多，根据不同的围岩类别，隧道开挖与支护技术各有不同，凭借我单位对隧道多年的施工经验，结合老山围岩地质特点，隧道掘进Ⅱ类软弱围岩采用正台阶预留核心土开挖与支护，Ⅲ类围岩采用上下台阶法开挖与支护，Ⅳ围岩采用全断面开挖与支护。隧道掘进采用光面爆破技术，初期支护采用系统锚杆、钢筋网、钢拱架及喷射混凝土；超前小导管注浆辅助Ⅱ类软弱围岩开挖，超前锚杆辅助Ⅲ类围岩开挖。隧道支护形式有：削竹式洞门，环框式洞门、S1A、S2A、S2B、S3A、S3B、S4、ST等等。1、Ⅱ类软弱围岩大断面开挖与支护技术（1）、施工简介：大断面隧道软弱围岩开挖与支护是分步骤进行的，每一步都和下部施工相互影响。开挖与支护的过程，也是围岩应力进行重新分布和支护体系的荷载进行重分布和不断加载的过程，开挖方法和顺序的不同，关系到施工效率、施工安全、支护体系的安全和变形的大小。针对具体的隧道，选择安全可靠又经济合理的施工方法是十方重要和必要的。大断面软弱围岩开挖方法常用的有：台阶法、台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法，但在应用过程中均有不同程度的弊端，老山一号隧道系大断面隧道开挖，设计开挖方式为双侧壁导坑法施工，但结合我单位多年对隧道的施工经验，从隧道围岩情况，施工建设投资等多方面综合考虑，在比照优化的基础上，提出了正台阶预留核心土开挖与支护的施工方案，经过现场实践，该开挖方法应用正确，安确可靠的完成了老山一号隧道Ⅱ类软弱围岩大断面开挖与支护施工，并依仗合理科学的施工工艺，为老山一号隧道减少投资约480万元，成绩显著。施工方案的选择与优化正台阶预留核心土法：正台阶预留核心土法是将开挖断面分成环形拱部，上部核心土与下部台阶三部分，上部形成环形拱部开挖，使开挖临空面减小，便于初期支护体系一次施作成型，形成闭合受力体系，结构合理。上部预留核心土以挡护开挖工作面，对掌子面起到很好的稳定作用，且施工时能迅速及时地施作拱部初期支护，使开挖作业面稳定。核心土和下部台阶开挖都是在拱部初期支护完成后进行，施工速度快，便于大型机械施工，也最大可能地节约了成本。所以老山一号隧道软弱围岩大断面掘进支护采用正台阶预留核心土施工方案。正台阶预留核心土施工正面图正台阶预留核心土施工侧面图（3）预留核心土的施工工序及要点a、预留核心土的施工工序为：用人工或钻爆形成环形拱部；初喷混凝土封闭围岩面，挂设钢筋网架立钢支撑；复喷混凝土；在拱部初期支护的保护下，用挖掘机或钻爆开挖核心土和下部台阶，并及时施作下部初期支护。b、施工要点及注意事项：①、环形拱部开挖：由于软弱围岩自稳能力差，必须严格控制循环进尺，最大不能超过1m，钻爆施工时，严格控制周边眼间距和装药量，尽量减少对围岩的扰动。爆破后先对围岩面进行初喷封闭，然后用人工减掉部分欠挖，必要时再进行初喷封闭。环形导坑开挖时，必须考虑预留核心土的尺寸和线形。②、环形拱部初期支护：在环形拱部爆破开挖出碴后，要及时进行初期支护施工，初期支护施工内容包括：挂设钢筋网，架设钢支撑，打设系统锚杆和锁脚锚杆，复喷混凝土。环形拱部初期支护的质量和稳定性，对下部施工和永久性安全至关重要，在隧道开挖和施工过程中，根据对地层岩性的不断认识，在大的支护原则不变的情况下，对初期支护方式进行不断调整。支护方式调整的原则：⑴、根据新奥法支护的原则，在软弱围岩中，应采用有及时强度和刚度的高强度柔性为主的联合支护。支护的强度要能承受开挖引起的山岩压力变化所产生的附加应力，且韧性方面须适应围岩长期收敛变形的特性，在较长时间和较大幅度收敛变形中自身结构不受破坏。⑵、支护必须及时和方便操作，尽快实现对围岩的闭合支护。经结构分析和现场实践，结合监控量测数据分析，确立初期支护参数如下：单层Ф8钢筋网，网格间距20×20cm；20b型工字钢，纵向间距50cm；D25注浆加固锚杆，长度4m；喷射砼20～27cm；为避免环形拱部形成薄弱面，工字钢支撑在环形拱部分三节进行安装，在安装成型的钢支撑上形成对称的四个脚部，在每个脚部打设四根锁脚锚杆，且锚杆未端打折与工字钢焊接牢固，使锁脚锚杆与工字钢支撑处于“抱死”状态。系统锚杆沿工字钢均匀布设并与工字钢焊接，且角度在拱部可适当放平打设，使系统锚杆处于弯拉受力状态。在软弱围岩中，这样更有利于保证初期支护的稳定。钢支撑纵向用Ф22的钢筋均匀焊接成整体。如果风水钻施工易对泥岩冲刷造成泥岩软化或超挖时，可对施工工序进行调整，既钢支撑架设完毕后先喷射一定厚度的混凝土，待喷射混凝土初凝后，再打设系统锚杆和锁脚锚杆，并与钢支撑焊接牢固，再进行复喷混凝土到设计厚度。③、核心土的开挖与预留：预留核心土的作用除对掌子面和拱部围岩起稳定作用外，还可做为人工操作平台，便于及时施作初期支护，所以核心土的预留必须有一定的长度和宽度，核心土到拱顶的尺寸以满足人工作业为准，高度一般为2～2.5m，核心土长度一般留6m，上顶面宽度留5～6m，便于人工对边部工字钢的架设。核心土的刷坡坡率取1:0.5～0.75，以保证核心土体稳定，如果核心土体有滑动面或破碎时，可对土体进行临时支护和喷射混凝土封闭处理，以确保人工在平台上作业时的安全。④、台阶的开挖与支护下台阶开挖即落地开挖，下部开挖后，围岩的压力和上部初期支护的受力会进行重新分布和二次分配，受力转换过程较为复杂，所以下部开挖进尺和工序安排对保证施工安全特别重要。根据施工经验和现场泥岩特性，每次进尺不超过2m，既上部钢支撑拱脚处最多只能悬空3榀。下部开挖时必须顺邦打眼，减少超挖，开挖后及时接下部钢支撑，打设系统锚杆与钢支撑焊接，挂网喷射混凝土。下部开挖与支护左右沿隧道纵向必须跳槽施工，跳槽的间距不得小于5m，严禁在同一断面上使左右钢支撑同时处于悬空状态，以保证安全。⑤、超前小导管辅助施工老山一号隧道Ⅱ类软弱围岩开挖的辅助手段为φ42*3.5超前小导管，辅助施工是保证Ⅱ类软弱围岩开挖作业安全、属隧道永久性支护范畴。隧道超前小导管主要布置在隧道拱部范围，导管采用42㎜钢管，长L=3.5m，环向间距45㎝，外插角10°～15°，方向与线路中线方向平行，小导管采用风动凿岩机钻孔，专用顶头顶进，小导管始端与掌子面钢拱架牢固焊接，对下步开挖掌子面围岩起支撑作用。⑥、方案在施工过程中的进一步优化正台阶预留核心土开挖工艺在老山一号隧道运用后，通过对该工程一段时间的施工实践，对软弱围岩大断面支护工艺进行了进一步优化及建议：⑴、在进行施工前，必须通过比选得出较合理的施工方案，尽量减少开挖次数，使初期支护尽早形成封闭的支护体系。在确保安全的前提下，力求节约成本和加快施工进度，且施工方案要在施工过程中进行针对性的调整优化，使之趋于更合理。⑵、为确保洞口段的安全，在上部开挖后，设置临时仰拱，以确保洞口段的临时安全，并尽可能早的施做洞口段下部工程和仰拱，使支护形成闭合环，防止暴雨等不利因素对洞口段造成破坏。⑶、加强监控量测和数据分析工作，在开挖后对围岩进行监测分析，在采取不同的施工方案时对围岩变形进行监测分析，以得出围岩变形的特点和规律，比选更好的施工方案，为下部施工提供参考信息。