隧道变截面施工技术的探究

隧道变截面施工技术的探究

苟彬松

重庆市渝中区建设工程综合监督管理处

摘要：隧道截面发生突变的时候，会使工程的施工的难度大幅度提高，因而必须应用行之有效的的技术措施来确保隧道变截面的工程质量。本文结合某隧道工程的实际情况，对变截面隧道施工工艺要点及注意事项进行简要的探究，以期为类似工程提供参考。

关键词：隧道；变界面；施工技术

1.工程案例

新建某隧道工程属于煤油气资源综合利用项目铁路专线工程的重要组成部分，改线隧道全长440m，里程范围为：DK583+860~DK584+300。变截面段全长195米，里程范围为：DK584+075~DK584+270。

2.施工工艺

2.1变截面施工过渡方案

2.1.1Ⅲ级围岩单线断面突变为车站B段断面

DK583+990～DK584+075为Ⅲ级围岩，采用单线隧道复合式衬砌Ⅲb型衬砌断面，设计断面在DK584+075处发生突变，从单线Ⅲb型衬砌断面（净宽4.4米）突变为车站B段衬砌断面（净宽10米），隧道净空尺寸发生了较大变化，为了消除断面突变对围岩稳定的影响，降低安全风险，采用逐步扩挖，再返挖的方法，进行过渡施工。

先纵向分3次开挖上台阶的右半部分，每开挖一步，随即完成临时初期支护。再1次全幅开挖上台阶，并按设计要求完成初期支护，为反挖施工提供工作面，然后反向分3次开挖上台阶的左半部分，完成上台阶小断面到大断面的过渡。

下台阶施工与上台阶保持6m～9m施工操作步距，以不相互干扰为宜，施工顺序及方法同上台阶。

2.1.2Ⅵ级围岩车站B段断面突变为车站C段断面

隧道DK584+190～DK584+214为Ⅵ级围岩，采用车站B段复合式衬砌断面，施工至DK584+214处断面又发生一次突变，从车站B段衬砌断面（净宽10.4米）变为车站C段衬砌断面（净宽13.8米），隧道净空尺寸发生了较大变化，为了消除断面突变对围岩稳定的影响，降低安全风险，采用逐步扩挖，再返挖的方法，进行过渡施工。

上台阶施工先纵向分5次开挖上台阶的右半部分，每开挖一步，随即完成临时初期支护。再1次全幅开挖上台阶，并按设计要求完成初期支护（按环向1.2m，纵向1.5m打设φ22砂浆锚杆，挂网格间距25cm×25cm的φ6钢筋网片，喷5cm厚C25进行支护），为反挖施工提供工作面，然后反向分5次开挖上台阶的左半部分，完成上台阶小断面到大断面的过渡。

中（下）台阶施工与上（中）台阶保持6m～9m施工操作步距，以不相互干扰为宜，施工顺序及方法同上台阶。

2.2超前小导管施工

2.2.1制作

小导管采用φ42热轧无缝钢管，管壁钻设注浆孔，孔径6～8mm，孔间距15cm，梅花形布设，前端封闭并制作成锥形，以便顺利插入已钻好的导管孔内。尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段，并焊接φ6钢筋加劲箍，防止施工时导管尾端变形。

2.2.2安设

首先用YT-28风钻开孔，开孔直径为50mm，并用吹管将砂石吹出（风压0.5～0.6MPa）钻孔深度为4m。接着用风钻将小导管顶入孔中，然后检查管内有无充填物。

2.2.3注浆

注浆压力控制在0.2-0.3MPa。进浆速度不能过快，注浆结束后及时清洗泵、阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。

2.3超前中管棚施工

2.3.1制作

管壁钻设注浆孔，孔径8～10mm，孔间距20cm，梅花形布设，前端封闭并制作成锥形，以便顺利插入已钻好的导管孔内。尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段，并焊接φ6钢筋加劲箍，防止施工时导管尾端变形。

2.3.2安设

首先用YT-28风钻开孔，开孔直径为80mm，并用吹管将砂石吹出（风压0.5～0.6MPa），钻孔深度为8m。接着用风钻将小导管顶入孔中。

2.3.3注浆

注浆压力控制在0.5～1.0MPa，进浆速度不能过快。注浆结束后及时清洗泵、阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。

2.4初期支护施工

2.4.1格栅钢架施工

（1）制作。格栅钢架在现场设计的工作台上加工。钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。按设计加工好各单元格栅钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。加工允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，平面翘曲小于±2cm，接头连接要求同类之间可以互换。

（2）安装。格栅钢架在初喷3～5cm后安设。确保主筋外缘有足够的混凝土保护层厚度，在安设过程中当格栅钢架和围岩间有空隙时，设垫块。

2.4.2系统锚杆施工

采用YT28凿岩机钻孔，人工安装锚杆。利用高压风或水清孔，完成后采用后退式注浆，以保证孔内浆液饱满。孔径要与锚杆直径相匹配，锚杆孔径应大于设计的锚杆直径1.5cm；孔深大于锚杆设计长度10cm,深度允许偏差不大于5cm,孔位偏差不大于15cm；孔向应按设计方向钻进，垂直岩面；锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈。

2.4.3喷射混凝土施工

初期支护喷射混凝土全部采用湿喷工艺。将骨料、水泥、外掺料和水按实验确定的比例拌合均匀，用湿喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。喷砼料由洞外自动计量拌和站生产，砼搅拌车运输，湿喷机喷射。

2.5二次衬砌

2.5.1隧道防排水施工

（1）施工（变形）缝防水施工

环向施工缝处理拱墙、仰拱采用中埋式橡胶止水带；纵向施工缝采用中埋式橡胶止水带+砼界面剂；每板台车浇筑接头处设环向施工缝，暗挖衬砌段一般地段施工缝设中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带。

（2）排水盲管

环向排水盲管：采用φ50mm软式透水管，间距按照二衬施工缝布置，通过三通接头与隧道纵向排水盲管连通。

纵向排水盲管：采用φ107mmHPDE排水管，沿纵向分段设置布设于隧道左、右墙脚外侧泄水孔标高处。

横向排水盲沟：采用φ50PVC管，间距10m（在水量较大地段适当加密），一头连接纵向排水管，一头接入隧道两侧排水沟，将环向、纵向排水盲管中的水引入水沟，排至洞外。

2.5.2二次衬砌施工

二次衬砌施作应在围岩和初期支护变形趋于稳定后进行。仰拱施工作业距掌子面距离：Ⅳ、Ⅴ级围岩不超过35m，Ⅲ级不超过90m；二衬施工作业距掌子面距离：Ⅳ级围岩不得大于90m，Ⅴ级围岩不得大于70m，在隧道围岩松散破碎段，应尽早施作二次衬砌，并加强衬砌结构。

2.6超前地质预报

本隧道超前地质预测预报措施主要为施工全断面地质素描。

主要是对掌子面及掌子面附近开挖段进行详细观察。从岩性、岩体完整性、出水量大小等方面进行大范围、前后左右对比，宏观把握地层岩性等的变化。对于地层颜色、软硬程度、节理裂隙发育状况、出水量与周围岩体发生明显差异的部位，进行重点详细观察，通过手触、锤击、采集样本详细观察查明差异的性质，分析造成差异的原因。

2.7隧道监控量测

监控量测主要包括洞内观察、净空收敛及拱顶沉降。

洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次。当地质情况基本无变化时，可每天进行一次。观察后应进行开挖工作面略图（地质素描）的绘制，然后进行围岩级别判定卡以及工作面状态记录表等相关资料的填写。

3.结语

本工程的变截面工程施工过程中，施工组采用科学的技术措施，获得了较好的施工效果，取得了一致的好评，带来了良好的社会效应，与此同时给企业与社会创造了较大的经济效益，为今后类似隧道工程变截面施工提供有用的参考价值。

参考文献：

[1]张继明.复杂条件下暗挖异形隧道变截面施上技术[J].市政技术，2013（S1）

[2]罗占夫.复杂条件下隧道开挖循环进尺优化方法研究[J].岩土力学，2013（02）