浅谈长大隧道V级围岩施工及监控量测运用技术

浅谈长大隧道V级围岩施工及监控量测运用技术

吴国江

（云南省建设投资控股集团有限公司，云南 昆明650501）

摘  要：近年来，随着我国社会建设水平的不断提高，科学技术的进步使得我国各行业的发展速度也在不断提升，公路交通行业的发展促进了社会经济的发展，为广大人民群众的生产生活提供了巨大的便利。公路交通的建设离不开隧道施工，当前我国的公路工程建设取得了一定的成绩，但是在长大隧道V级围岩的施工过程中还有部分技术上的问题没有得到有效的解决。因此，本文通过结合我公司承建的“元江至蔓耗高速公路（玉溪段）工程”长大隧道V级围岩施工过程，分析了长大隧道V级围岩的开挖技术，并对长大隧道V级围岩快速施工关键技术进行了论述。

关键词:长大隧道、V级围岩、快速施工

1  概述

公路交通运输行业的发展促进了我国社会经济的提升，使得人民的出行更加便利。长大隧道施工是我国公路隧道工程施工中的重点和难点，如果在施工过程         中没有注意相关问题，就会严重影响到公路隧道施工的安全和质量。我公司承建的元江至蔓耗高速公路（玉溪段），共有8座隧道。其中有四座长大隧道（南满1号隧道、南满2号隧道、大坡1号隧道、南昏隧道），此四座隧道均为V级围岩，岩体破碎，围岩稳定性差，  本文旨在对南满2#隧道V级围岩快速施工的施工技术、安全管理工作进行论述和总结，通过论述和总结得出经验教训并用于指导施工，从而提升长大隧道V级围岩施工的工艺技术水平。

2  隧道开挖技术分析

在具体的隧道挖掘工作中相关技术人员充分结合施工现场的实际环境情况科学地选择隧道挖掘的方法，从而更加高效便捷的完成施工。在南满2#隧道V级围岩施工的过程中，总承包部及各分部技术负责人与技术员研究讨论，决定采用台阶法开挖。

2.1  台阶法

在高等级公路建设中，隧道、特别是长大隧道一般是整个项目的控制性工程，隧道施工又有作业范围小、施工干扰大等特点，因此开挖又成为控制工期的关键。在地质条件差的V级围岩隧道施工中，为有效保证施工安全，防止坍方，确保施工进度。在钻爆法施工中，根据围岩条件，南满2#隧道施工过程遵循“弱爆破，短进尺，强支护，早封闭，勤侧量”的原则进行。

工艺原理：以岩体力学理论为基础，应用新奥法指导施工，充分发挥围岩自承能力，运用光面爆破技术，及时进行喷锚初期支护，防止围岩松动，应用监控量测及时反馈信息，充分发挥围岩和初期支护的作用。

施工方案：长大隧道V级围岩段采用中隔壁法开挖，配合大管棚、小导管注浆等措施防止坍塌。施工时先在一侧打入超前小导管，开挖侧壁导坑，进行初期支护，然后进行剩余部分开挖和支护，并在拆除临时支护后及时浇筑二衬混凝土。

2.2  留核心土台阶开挖法

留核心土台阶开挖法主要应用于长大隧道V级围岩的开挖，在施工过程中要先开挖上部导坑成环形，再分部开挖剩余部分的施工方法，各部开挖后，及时按设计要求完成初期支护结构，使各部位能及时封闭，提高起受力性能。该开挖方式的优点是将不稳定的大工作面划分为几个小的工作面，能够有效的减小临空面，同时该方法施工以机械开挖为主，必要时才辅以弱爆破，减少隧道坍塌风险。

明洞衬砌：隧道洞口段结合地形、地貌、洞口排水等情况设置长度不等的明洞结构段，明洞均采用钢筋混凝土整体式衬砌结构。为保证洞口稳定性和减少洞口开挖，隧道结构岩体类型呈散体状或碎裂状结构的V级围岩段均设置超前管棚作为辅助进洞措施。

暗洞衬砌：隧道洞身段支护衬砌按新奥法原理设计，采用初期支护和二次衬砌相结合的复合式衬砌，即以锚杆、湿喷混凝土、格栅钢架、型钢钢架等为初期支护，模筑混凝土为二次衬砌。复合式衬砌分为洞口加强段/浅埋段复合式衬砌和深埋段复合式衬砌。

图1环型开挖预留核心土施工

    初期支护:对于V级围岩，由喷射混凝土、径向锚杆、钢筋网及工字钢钢架组成。钢架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构。

二次衬砌:当设计荷载较大，特别是在浅埋/软弱围岩地段，后期变形荷载较大，须采用钢筋混凝土结构，以确保隧道支护结构的安全。在初期支护和二次衬砌之间铺设各类透水排水管、土工布及防水卷材。

3  长大隧道V级围岩快速施工关键技术

3.1  现场监控与量测

为了及时掌握围岩在开挖过程中的动态变化和支护结构的稳定状态，提供隧道施工全面、系统的信息资料，为评价和修改初期支护参数以及确定二次衬砌的施作时间，确保施工安全与支护结构的稳定，结合南满2#隧道围岩的特点，通过第三方云南航天工程物探检测股份有限公司开展以下监控量测项目:地质超前预报、隧道围岩变形量测、支护结构变形及受力量测。

1、地质超前预报

（1）施工阶段地质调查，隧道施工中，根据对已开挖地段的地质调查，可推测前方的地质条件。调查的主要内容有:隧道开挖面的地质素描、岩体结构面调查和涌水观测等。

（2）施工地质探测是预测隧道开挖工作面前方围岩的工程地质和水文地质条件较可靠的方法，有坑探、钻探和物探等探测方法。

（3）施工地质预测是为进行地质预报而根据施工地质调查和施工探测的结果，按照已开挖围岩的工程地质和水文地质特征，对隧道开挖工作面前方一定长度范围内的围岩工程地质和水文地质条件所做的分析推断和评估工作。

2、隧道围岩变形量测

通过洞内外观察与洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征。该项属必测项目，包括净空收敛量测、拱顶下沉量测。对于洞口段、浅埋、偏压段还需增加地表下沉量测。量测断面布置、量测频率和时间按现行施工规范执行。

3、支护结构应力应变量测

采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。

图2、3 隧道自动监控量测

4、围岩稳定性和支护效果分析

通过对量测数据的整理与回归分析，找出其内在的规律，对围岩稳定性和支护效果进行评价，然后采用位移反分析法，反求围岩初始应力场及围岩物理力学参数，并与实际测定对比、验证。预测出围岩和隧道结构的变化趋势，最后针对施工的实际情况进行相应的技术处理。

3.2  防排水设计

隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。设计中针对隧道区地表水、地下水作以下处理，使洞内外形成一个完整通畅的防排水系统。

1、防水措施

隧道明洞段采用粘土隔水层作为第一道防水措施防止地表水渗透，明洞衬砌外铺设土工布和防水卷材作为第二道防水措施。

岩性接触带富水区、基岩裂隙水富水区开挖后，采用径向钢花管进行堵水注浆;断层碎破带富水区开挖前，采取超前帷幕注浆作为堵水减渗措施。

隧道暗洞段在初期支护和二次衬砌间敷设排水管、土工布和PVC防水卷材作为防水措施，防水板敷设范围为隧道拱顶至边墙下部纵向排水管;隧道变形缝处设置8mm(厚)*300mm(宽)橡胶止水带、施工缝处设置遇水膨胀止水条进行止水。

明洞衬砌、二次衬砌拱墙部采用防水混凝土浇筑，其抗渗等级不得小于P6。

2、排水措施

隧道采用侧式排水暗沟方案，洁污分排方案，也就是将隧道衬砌外围岩渗水通过环向及横向排水管引入侧式排水暗沟排走，环向采用p110半圆管，墙脚纵向排水管采用qp110双壁打孔HDPE管，横向采用p110mmHDPE 排水管等排水。而隧道内雨水、路面积水及隧道清洁污水等则汇入隧道行车道两侧设置的侧排水沟排出隧道区。

岩性接触带、断层碎破带等基岩裂隙水丰富地段，加密铺设环向排水盲管及横向排水管。

根据地形情况，在洞口地段采用改沟、坡顶截水沟及洞顶水沟，将洞口地表汇水排入洞口附近的沟谷或路基边沟。

3.3  施工通风

隧道施工通风的目的是为了更换和净化洞内空气，供给洞内足够的新鲜空气,并冲淡、排除有害气体和降低粉尘浓度，降低洞内温度，以改善劳动条件，保障施工作业人员身体健康、保证正常的安全生产，并提高劳动生产率。长大隧道V级围岩的施工过程中，伴有大量粉尘产生，尤其是凿岩作业，它占洞内空气中含尘量的85%，其次是爆破产生的，约占10%，装渣运输占5%。因此推行“湿式凿岩”是防尘工作的最主要措施。当水源缺乏或岩石性质不适于湿式凿岩时，也可采用“干式凿岩孔口捕尘”法。此外，还应采取综合措施，作到防尘“四化”即:湿式凿岩标准化、机械通风经常化、喷雾洒水正规化、人人防护普遍化。隧道施工时应采取通风、防尘等措施，定期检测通风的风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗，并定期测试粉尘和有害气体的浓度，严格执行有关规定。

4 结语

综上所述，在长大隧道V级围岩施工过程中，项目施工管理人员要加强对施工现场的管理和监督，结合项目施工场地的实际情况用科学的开挖方式，做好勘察准备工作，采取有效的施工技术，做好施工过程中的监控与量测、排水和通风处理，才能保证长大隧道V级围岩快速施工的顺利进行，全面保障项目施工过程的安全，保证工程的质量，为国家带来更大的经济效益。

5  参考文献

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