隧道出洞施工技术

发表时间：2018-04-28T17:14:34.483Z 来源：《基层建设》2018年第1期 作者： 常现军

[导读] 摘要：现行隧道设计施工规范中没有明确规定隧道出洞的设计施工规程，本文结合工程实例详细介绍了隧道出洞的施工方法，介绍了小导坑等关键技术，保证了隧道出洞施工的质量和安全。 中国中铁四局集团第二工程有限公司 215131

摘要：现行隧道设计施工规范中没有明确规定隧道出洞的设计施工规程，本文结合工程实例详细介绍了隧道出洞的施工方法，介绍了小导坑等关键技术，保证了隧道出洞施工的质量和安全。 关键词：隧道出洞；小导坑；施工技术

国家战略政策西部大开发正进行的如火如荼，随着建设的全面展开，在山区、重丘地区修建高等级道路时，由于受地形地势的限制，在施工上不可避免出现了隧道出洞施工的情况。隧道出洞相比正常进洞，施工难度大、风险高，并无相应明确的施工规范和操作规程。 1 工程概况

云南武定—倘甸—寻甸高速公路项目是滇中经济圈的重要组成部分。位于禄劝彝族苗族自治县的岔河隧道，设计为分离式隧道，左线起点里程左K16+266.04，止点里程左K16+795，隧道全长528.96m，最大埋深112.0m；右线起点里程K16+332.04，止点里程K16+780，隧道全长447.96m，最大埋深94.7m。

隧址区海拔高程介于1635.0~1748.0m之间，相对高差113.0m，属构造剥蚀中切割中山陡坡地貌区。隧道区地形起伏较大，地表植被较发育，以松林、灌木及旱地为主。岔河隧道由寻甸端出口单向掘进，武定端进口位于悬崖陡坡之上，洞口下部有既有道路和电站水渠通过，交通极其不便，不具备进洞条件，采用上台阶小导坑贯通，贯通后由洞外向洞内预留核心土，环向逐步扩挖至设计断面的出洞施工。 2 工艺原理

隧道上台阶小导坑出洞施工以新奥法为依据，合理安排隧道施工顺序，利用小导坑先行出洞，然后将风险大的出洞改为正常的进洞施工；喷、锚、网、型钢拱架联合初期支护随挖随护，紧跟工作面；采用光面爆破和微震控制爆破技术，使初期支护体系与围岩共同组成承荷体系，充分发挥围岩自稳能力；建立监控量测体系，实施信息化管理，保证施工过程处于受控状态。 3 施工工艺 3.1 工艺流程

图1 工艺流程图 3.2 小导坑施工

（1）小导坑施工准备

① 当掌子面施工至贯通面约为15m的距离时，暂停掌子面的施工，完善围岩的初期支护，并将掌子面采用15cm厚的喷砼封闭； ② 根据监控测量反馈的信息确定是否施作掌子面附近段的仰拱，以保证掌子面和围岩的稳定。 （2）小导坑施工

① 小导坑位于上台阶顶部，导坑顶部轮廓与隧道设计开挖断面相同，以利用超前支护系统和初期支护系统，保证小导坑开挖时的稳定与安全。小导坑截面尺寸为3m（宽）×4m（高），以方便装载机施工为宜。

② 小导坑掘进施工按每循环0.5～1.0m控制，每循环按正洞施工时的方法预先做好超前支护，支护范围略大于导坑顶部宽度即可。 ③ 每循环开挖完成后及时施作初期支护，注意导坑顶部与隧道设计开挖断面相同，并适当预留变形量，保证在后期施工中，围岩收敛、拱顶下沉后不侵入二衬砼。初期支护采用L=350cm的φ25中空注浆锚杆+15×15cm的φ8双层钢筋网+I18型钢拱架@75cm+25cm厚C25喷砼。

④ 小导坑施工时，每循环钻眼增加2个探眼，探眼深度5m，以探明具体的剩余距离，便于安全出洞。

⑤ 小导坑施工主要以机械开挖为主，辅以微弱爆破。每循环开挖完毕、检查净空，符合要求后及时进行初期防护，封闭围岩。

⑥ 小导坑施工前对原有地面进行一次复测，准确掌握出洞时洞顶的覆盖层厚度，设置防护网，确保施工安全。小导坑开挖过程中，加强对地表监测，发现异常及时处理。

⑦ 小导坑贯通后，将洞内的风、水、电引出洞外，并按要求布设整齐。 3.3 成洞面施工 （1）测量放样

清理场地，测量放样，定出边仰坡开挖边线。 （2）地表处理及截水天沟

边仰坡开挖施工前先进行测量放线定出截水天沟位置，及早组织施工。同时将洞口段开挖线以外15米范围的漏斗、危石等进行处理，确保边仰坡稳定。

（3）边仰坡开挖

边仰坡开挖是从边、仰坡坡顶开挖线逐层向下进行，土方和风化岩采用挖掘机开挖，人工辅助修整，弱风化石可采用弱爆破，控制药量，保证边仰坡安全。开挖方法采用自上而下分层分台阶进行，挖掘机、装载机装碴，自卸汽车运碴。 （4）边、仰坡锚杆及钢筋网片防护施工

为保证边、仰坡的稳定和防止地表水影响洞口的稳定，分层刷坡后及时对坡面进行防护。临时防护采用锚、网、喷结合的加固防护措施。永久性边坡防护采用喷播植草。

对于洞口边仰坡强风化地层，要特别注意及时紧跟喷锚作业。每次喷混凝土前，要清除受喷面上的开裂、破碎崩解破损层和受喷面上的污物，以确保混凝土与岩面的粘结强度。首先进行初喷射混凝土作业，喷混凝土应连续不间断地进行。锚杆安装作业在初喷混凝土后进行。锚杆安装并达到一定强度后，进行钢筋网挂网作业。锚杆的钻孔方向应基本垂直岩面，钢筋网喷混凝土的保护层不小于2厘米。 3.4 留核心土三台阶开挖

洞外防护工程施工完成后，由洞外向洞内按照三台阶留核心土环向开挖。施工工序如下： ① 超前小导管注浆加固，开挖Ⅰ区，挂网初喷混凝土，架立钢架，挂网复喷混凝土。 ② 滞后Ⅰ区3～5m，开挖Ⅱ区，挂网初喷混凝土，架立钢架，挂网复喷混凝土。

③ 分段开挖Ⅲ区和Ⅳ区，开挖Ⅲ部5m，开挖Ⅳ区3m，施做仰拱3m，依次顺序渐进。 ⑤ 全洞贯通后及时施作二衬。 留核心土环向开挖分区见下图：

图2 三台阶留核心土环向开挖分区图 3.5 施工注意事项 ① 超前小导管注浆

a、由两侧向中间的顺序进行；

b、施工过程中有串浆现象时可采用隔孔注浆；

c、当发生堵塞或浆流不顺畅时可在邻孔加压补浆或补管注浆； d、注浆完毕后应进行钻孔检查，确保注浆饱满。 ② 围岩大变形的处理

开挖过程中发现围岩变形较大，且速度加快，应立即停止开挖，顶设导坑增加支撑，侧导坑设置水平支撑，强行控制围岩变形，同时增加锚杆，稳固围岩，在强大支撑的保护下继续开挖，尽快使初期支护封闭成环。

③ 软岩尽量采用人工风镐开挖方式，风镐开挖困难时采用导爆索装药结构，预裂减振爆破，周边设置空眼减振，尽量不扰动围岩。 ④ 喷射混凝土必须密实，钢架背后必须用喷射混凝土喷射密实。 ⑤ 钢架施工注意事项

a、为保证钢架置于稳固的地基上，施工中应在钢架基脚部位预留足够的坚实地基，架立钢架时挖槽就位，或钢架基脚铺设纵向槽钢。

b、为增强钢架的整体稳定性，应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、定位系筋和锁脚锚杆焊接牢固。

c、钢架连接接头要连接牢固。拱脚部位易发生塑性剪切破坏，故该部位接头除栓接外，还应四面帮焊，确保接头的刚度和强度。条件允许时，接头最好采用角钢连接板，便于混凝土全面握裹。

⑥ 隧道进洞环向开挖前，对边仰坡进行妥善防护或加固，作好排水系统。 ⑦ 加强量测小组的管理，每日按时量测、分析，并及时报告分析成果。 4 监控量测 4.1 洞内监测

围岩及支护状态观察：采用观测的方法，对围岩的岩性、岩质、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落、掉快现场、有无漏水等；初期支护状态包括喷砼产生的裂缝、剥离和剪切破坏、钢支撑压屈等。每次观测情况应详细记录在案，以此作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。

拱顶下沉、水平收敛量测点应布置在同一断面上，测点应牢固可靠，易于识别，并注意保护，防止爆破损坏。拱顶下沉和水平收敛量

测应在开挖后及早进行，起始读数宜在12小时内取得，其他测量读数在开挖24小时内且在下一循环开挖前读取。 4.2 洞外监测

洞口段覆盖层薄，开挖后难以自稳成拱，地表易于沉陷，为确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。地表浅埋段设置地表观测点，观测点与洞内量测点尽量布置在同一断面上，以便反映量测数据的关联性，地表量测断面间距为5m，每个量测断面上的测点间距为2m，每日量测两次。

每天对观测数据进行统计分析，特别是洞口范围内的洞内外检测数据要进行综合分析，通过分析成果及时反映围岩下沉、收敛动态，正确指导施工，及时调整支护参数。 4.3 确保监测质量的措施

为确保施工监测质量，真正做到信息化指导施工，确保施工安全，必须严格按照以下措施进行操作。 成立监测管理小组，由有经验的专业监测人员组成，制定实施性计划使监测按计划有步骤地进行； 观测前，对所有仪器设备必须按有关规定进行检验和校核，确保仪器的稳定可靠和观测的精度； 观测中，采用增加测回数的办法，保证初始值的准确性；

制定各点位的保护措施。定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测，有怀疑时立即进行复核，如有问题应及时处理，监测时采用相同的观测路径及方法；

建立监测复核制度，确保监测数据的真实可靠；

每个工程项目的监测资料必须保持有完整、清晰的监测记录、图表、曲线及监测文字报告；

建立监测成果反馈制度，对大量的监测信息使用计算机绘图和分析，及时将监测信息及监测成果反馈给监理、设计和施工现场，指导施工。

5 结论

在山区、重丘地区修建高等级道路时，由于受地形地势的限制，在施工上不可避免出现了隧道出洞施工的情况。隧道出洞相比正常进洞，施工难度大、风险高，本项目的上台阶小导坑贯通，贯通后由洞外向洞内预留核心土，环向逐步扩挖至设计断面的出洞施工，较好的指导了生产施工，为同类型隧道的施工提供了参考。