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工业技术
软弱围岩公路隧道开挖施工技术①
蔡东波
（重庆通力高速公路工程有限公司
重庆
４０００３９）
摘要：结合采实体工程对软弱围岩隧道施工中的开挖施工技术进行了研究，详细阐述了该隧道使用的三台阶七步开挖法的工艺原理、
施工步骤和施工控制要点，并通过施工监测结果验证了该方法的可行性，可供软弱围岩隧道施工参考。 关键词：软弱圃岩隧道 施工技术 开挖 处理 中国分类号：Ｕ４５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６ ７４－－０９８Ｘ（２０１ｏ）ｏ１（ａ）一００５２—０Ｉ
隧道施工中遇到软弱围岩体，常导致 软弱围岩大变形、塌方等相关地质灾害。合 理的开挖施工技术是软弱围岩隧道处治中 个不可避免的关键技术问题。本文结合 某实体工程，对软弱围岩隧道开挖施工技 术进行研究，以为同类工程施工提供参考。
一
１工程概况
某隧道起讫里程为Ｋ ２ ２ ２＋２ ０１～ Ｋ２２５＋ｌ９０，全长２９８９ｍ，为单向公路隧道。 隧道地层主要以石英云母片岩夹炭质片岩 为主，具有薄层状夹中厚层，节理裂隙较发 育，片理面光滑，岩质软，层问结合差，易剥 落掉块，局部夹有破碎夹层等状态。在实际 开挖施工过程中隧道地质情况多变，围岩 破碎，以Ⅳ、Ｖ级围岩为主，多为碳质片岩， 松散 破碎 且左右侧岩质不均，遇水成泥， 易塌方，岩体扭曲、揉皱现象明显，节理发 育，岩体节理面光滑亮泽，往往夹杂有石英 岩脉侵入体，并伴有地下水渗流，结构面之 间结合差，易分离剥落。隧道围岩大变形破 坏都发生在炭质片岩地段，该段隧道最大 埋深８５０ｍ，隧道宽１２．５６ｍ，高８．４８ｍ。
２开挖施工方法
为解决该软弱围岩炭质片岩段的施工 难题，确保工程质量、工期和施工安全，经 多次论证，最后采用三台阶七步平行流水 作业开挖法施工。三台阶七步开挖法就是 在隧道开挖过程中，在三个台阶上分七个 开挖面，以前后七个不同的位置相互错开 分步平行开挖，分步平行施作拱墙初期支 护，仰拱超前施作及时闭合成环，形成支护 体系，逐步进尺的作业方法。在碳质片岩破 碎、围岩自稳能力弱的地段，先采用超前小
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导管预注浆固结、止水等辅助措施，上部弧 形导坑法短开挖施作拱部初期支护，再左 右错位开挖及施作边墙初期支护，仰拱紧 跟下台阶及时施作，尽早闭合成环形成支 护体系受力。三台阶七步开挖法的初期支 护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架 等组成，各部分联合受力。初期支护应在开 挖后立即施作，以保护围岩的自然承载力， 其施工工艺流程：开挖一清理岩面一初喷 混凝土封闭岩面一施作系统锚杆，挂钢筋 网一安装钢架一复喷混凝土至设计厚度一 量测数据分析、反馈。 ２．１施工步骤
该方法施工主要步骤为首先进行上部 弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；再 进行中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初 期支护；最后进行中心预留核心土开挖 隧 底开挖，施做隧底初期支护。每步开挖后均 应及时支护。其具体七步如下：第一步为上 部弧形导坑开挖。在拱部超前支护后进行， 环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心 土长度宜为３～５ｍ，宽度宜为隧道开挖宽度 的１／３～ｌ／２。开挖循环进尺应根据初期支 护钢架间距确定，最大不得超过１．５ｍ，开 挖后立即初喷３～５ｃｍ砼。上台阶长度控制 在３．０～５．Ｏｍ，高度为２．６ｍ，跨度为４．５８ｍ， 满足矢跨比Ｈ／Ｌ＞Ｏ．３；开挖后应及时进行 喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚 以上３Ｏｃｍ高度处，紧贴钢架丽侧边沿按下 倾角３０。搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢 固焊接，复喷砼至设计厚度。第二、三步为 左右侧中台阶开挖。开挖进尺应根据初期 支护钢架间距确定，最大不得超过１．５ＩＴＩ， 开挖高度一般为３～３．５ｍ，左右侧台阶错 开１．５～２．５ｍ，开挖后立即初喷３～５ｃｍ砼，
及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在
钢架拱脚以上３０ｃｍ高度处，紧贴钢架两侧 边沿按下倾角３０。搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆 和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第 四、五步为左右侧下台阶开挖。开挖进尺应 根据初期支护钢架间距确定，最大不得超 过１．５ｍ，开挖高度一般为３～３．５ｍ，左右侧 台阶错开１．５～２．５ｍ，开挖后立即初喷３～ ５ｃｍ砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长 钢架，在钢架拱脚以上３０ｃｍ高度处，紧贴钢 架两侧边沿按下倾角３Ｏ。搭设锁脚锚杆，拱 脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚 度。第六步为上中下台阶预留核心土。各台 阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各 台阶循环进尺相一致。第七步为隧底开挖。 每循环开挖进尺长度宜为２～３ｍ开挖后及 时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、 支护。最后，施工中应注意完善洞内临时防 排水系统，严禁积水浸泡拱、墙脚及在施工 现场漫流，防止基底承载力降低。当地层含 水量大时，上台阶开挖工作面附近开挖横 向水沟，将水引至隧道中部或两侧排水沟 排出洞外。 ２．２施工监测
施工中加强监控量测工作，根据量测 结果，按照“石变我变”的思路，及时调整支 护参数，进行信息化施工管理。软弱围岩炭 质片岩段监控量测每３ｍ设一观测断面，大 变形段每２ｍ设置一观测断面，量测断面布 置见图１，测量频率为每天测量１次，典型断 面周边收敛结果见图２。从图２可知，该开挖 施工方法能有效控制围岩稳定，支护参数
合理。
３结语
开挖方法是软弱围岩隧道施工中的关 键技术，合理的开挖方法可避免出现大塌 方，造成不必要的损失。该隧道软弱围段采 用三台阶七步开挖法，顺利地完成了该软 弱围岩隧道开挖施工，施工过程中未发生 起塌方事故，表明采用的施工开挖处治 技术是成功的，能有效控制围岩稳定，可供 同类隧道工程施工参考。
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参考文献
［１】易丽萍．现代隧道设计与施工．北京：中
国铁道出版社，１９９７．
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