隧道是道路交通中常見(jiàn)的一種設(shè)施，在以往隧道施工中，為了安全快速的掘進(jìn)，一直延用的是短臺(tái)階法，但在短臺(tái)階法施工中，上、下導(dǎo)臺(tái)階在交叉施工過(guò)程中存在相互干擾大，影響施工進(jìn)度、造成機(jī)械人員窩工等缺點(diǎn)。本文是一篇環(huán)境工程編輯部投稿的論文范文，主要論述了隧道微臺(tái)階開(kāi)挖施工方法的探討。

　　摘要：本文根據(jù)筆者在德上高速A6標(biāo)懷玉山隧道工程的施工體會(huì)，主要介紹了采用微臺(tái)階開(kāi)挖施工工法確保Ⅳ、Ⅴ圍巖安全快速的掘進(jìn)，降低施工成本，力求在安全、低成本、短周期進(jìn)行隧道開(kāi)挖掘進(jìn)，避免由于開(kāi)挖臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)，初期支護(hù)未及時(shí)封閉成環(huán)造成的隧道塌方，為今后類(lèi)似隧道工程進(jìn)洞施工提供參考。

　　Abstract： According to the author's construction experience on the Deshang high-speed railway A6 Huaiyushan tunnel engineering， this paper introduces the use of micro level excavation construction method to ensure the safe and fast driving of Ⅳ andⅤ surrounding rock， reduce construction costs， conduct the tunneling boring in a safe， low-cost and short cycle situation， and avoid the collapse caused by too long excavation stage and not timely closed looped initial support， to provide a reference for future similar tunnel entrance construction project.

　　關(guān)鍵詞： 隧道工程,微臺(tái)階開(kāi)挖,施工技術(shù)

　　Key words： tunnel project;micro level excavation;construction technology

　　中圖分類(lèi)號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2015)12-0155-03

　　0 引言

　　為了解決這些問(wèn)題，確保懷玉山隧道的施工進(jìn)度和節(jié)約施工成本，避免傳統(tǒng)的上、下臺(tái)階法在施工過(guò)程中相互干擾大、開(kāi)挖臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)、初期支護(hù)未及時(shí)封閉成環(huán)造成隧道塌方的弊端，采用微臺(tái)階開(kāi)挖施工工法，嚴(yán)格按“短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)”的原則，利用一個(gè)開(kāi)挖臺(tái)架完成上下臺(tái)階的鉆孔、裝藥，同時(shí)爆破、同時(shí)出碴，以此縮短工序間的銜接時(shí)間，同時(shí)給后續(xù)工序提供更大的空間，縮短了掌子面與仰拱、二次襯砌之間的距離，為今后類(lèi)似隧道工程施工開(kāi)挖提供參考。

　　1 工程概況

　　該標(biāo)段施工的懷玉山隧道右線(xiàn)起止里程為YK21+013～YK22+700，共1687m，其中采用微臺(tái)階法開(kāi)挖共計(jì)863m，懷玉山隧道左線(xiàn)起止里程為ZK21+002～ZK22+700，共1698m，采用微臺(tái)階法開(kāi)挖共計(jì)853m。圍巖多為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，因而隧道施工必須遵循“安全第一”的原則，按照“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌”的施工方法進(jìn)行施工。

　　2 施工方法及技術(shù)措施

　　2.1 施工總體方案 為了使隧道安全、快速的掘進(jìn)，避免由于開(kāi)挖臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)、初期支護(hù)未及時(shí)封閉成環(huán)造成隧道塌方，嚴(yán)格按“短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)”的原則，采用微臺(tái)階開(kāi)挖施工方案，即在懷玉山隧道Ⅳ、Ⅴ級(jí)施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用一個(gè)開(kāi)挖臺(tái)架并在開(kāi)挖臺(tái)架上增設(shè)拼裝式懸臂平臺(tái)來(lái)完成臺(tái)階的鉆孔、爆破、出渣、支護(hù)，以此縮短施工工序之間的銜接時(shí)間，縮短掌子面與仰拱、二襯之間的距離，進(jìn)行安全快速的洞身開(kāi)挖。

　　2.2 各工序施工方法

　　2.2.1 工藝流程 如圖3-圖6。

　　2.2.2 微臺(tái)階施工方法

　　2.2.2.1 Ⅳ級(jí)圍巖每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺2m，Ⅴ級(jí)圍巖每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺0.8m。

　　2.2.2.2 上臺(tái)階可超前3-5m，利用一個(gè)開(kāi)挖臺(tái)架完成上下臺(tái)階的鉆孔、裝藥，同時(shí)爆破、同時(shí)出碴。爆破采用光面爆破。

　　2.2.2.3 開(kāi)挖輪廓線(xiàn)的確定。隧道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)考慮隧道設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓尺寸、初期支護(hù)及二次襯砌設(shè)計(jì)厚度及預(yù)留周邊圍巖變形量確定;隧道采用構(gòu)件支撐，開(kāi)挖時(shí)預(yù)留支撐沉降量，以保證襯砌設(shè)計(jì)厚度。

　　2.2.2.4 鉆爆施工。中線(xiàn)、水平控制點(diǎn)布設(shè)：為便于檢查開(kāi)挖斷面的尺寸及形狀，在施工中設(shè)置控制點(diǎn)。中線(xiàn)施工控制點(diǎn)在直線(xiàn)地段每10米設(shè)一個(gè)，曲線(xiàn)地段每5米設(shè)一個(gè)，中線(xiàn)控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在拱頂處，水平施工控制點(diǎn)每10米設(shè)一個(gè)。中線(xiàn)、水平基點(diǎn)布設(shè)：距開(kāi)挖面每50米埋設(shè)一個(gè)中線(xiàn)樁，每100米設(shè)一個(gè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。鉆眼前定出開(kāi)挖斷面中線(xiàn)、水平線(xiàn)，用紅油漆準(zhǔn)確繪出開(kāi)挖斷面輪廓線(xiàn)，并標(biāo)出炮眼位置，經(jīng)檢查合格后方可鉆眼。(表1)

　�、俣ㄎ婚_(kāi)眼。人工搭建施工平臺(tái)配多臺(tái)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼，其軸線(xiàn)與隧道保持平行。就位后按炮眼布置圖正對(duì)鉆孔。對(duì)于掏槽眼和周邊邊眼的鉆眼精度要求比其它眼要高，開(kāi)眼誤差控制在5cm內(nèi)。(圖7)

　�、阢@眼。按照不同孔位，將鉆工定點(diǎn)定位。要求鉆工熟悉炮眼布置圖，具有熟練操作鑿巖機(jī)械的能力，尤其是鉆周邊眼，應(yīng)該安排經(jīng)驗(yàn)豐富的老鉆工實(shí)施，并安排專(zhuān)人進(jìn)行指揮，必須保證鉆周邊眼工作的順利安全實(shí)施，且滿(mǎn)足相關(guān)的施工要求。另外，根據(jù)眼口位置巖石的凹凸程度調(diào)整炮眼深度，保證炮眼底在同一平面上。

　　施工時(shí)控制好炮眼的角度、深度、密度，使之符合設(shè)計(jì)要求，是保證光爆質(zhì)量的關(guān)鍵之一，為此，需符合下列精度要求：1)掏槽眼：眼口間距誤差和眼底間距誤差必須小于等于5cm。2)輔助眼：眼口排距、行距誤差都必須小于等于5cm。3)周邊眼：沿隧道設(shè)計(jì)斷面輪廓線(xiàn)上的間距誤差應(yīng)小于等于5cm;眼底不超出開(kāi)挖斷面輪廓線(xiàn)10cm，最大不得超過(guò)15cm;眼深誤差不宜大于100mm。 　　內(nèi)圈炮眼至周邊眼的排距誤差不大于5cm，炮眼深度超過(guò)2.5m時(shí)，內(nèi)圈炮眼與周邊眼宜采用相同的斜率。

　　如果開(kāi)挖面凹凸較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整炮眼深度，同時(shí)對(duì)藥量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證除了掏槽眼之外的炮眼底都在同一垂直面上。

　　③清孔及成孔檢查。鉆眼完成后，嚴(yán)格成孔檢查。依照相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行檢查并做好記錄，一旦發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的炮眼重鉆，必須采取有效的修正措施，只有在檢查符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行裝藥爆破，同時(shí)要求裝藥前，用高壓風(fēng)、水將炮眼內(nèi)泥漿、石屑吹洗干凈。

　�、苎b藥。裝藥分片分組，按炮眼設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行，雷管要“對(duì)號(hào)入座”，要定人、定位、定段別，依照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行裝藥。

　�、莩霾辍Ｋ淼莱霾旮鶕�(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及棄渣場(chǎng)距離，本工程配斗容3m3裝載機(jī)一臺(tái)裝碴，挖機(jī)清底，自卸汽車(chē)10臺(tái)運(yùn)輸。鋼架加工可采用工廠化制作方案，亦可在現(xiàn)場(chǎng)加工制作。現(xiàn)場(chǎng)加工可在工點(diǎn)按1：1胎模熱彎制成，加工后要試拼，允許誤差為：沿隧道周邊輪廓偏差為±3cm，平面(翹曲)偏差±2cm。接頭連接，要求每榀之間可以互換;鋼筋鋼架的腹部八字形單元可在工廠壓制，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后再分段胎模焊接而成。

　　2.2.2.5 鋼架安裝。鋼架在初噴砼后安裝，要求盡量與圍巖靠近，但需留2～3cm間隙作混凝土保護(hù)層。鋼架安裝確保兩側(cè)拱腳必須放在牢固的基礎(chǔ)上。安裝前必須保證底腳處的干凈整潔;拱腳標(biāo)高不足時(shí)，應(yīng)設(shè)置鋼板進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)可用混凝土加固基底，禁止用土、石回填;拱腳高度應(yīng)低于上半斷面底線(xiàn)15～20cm，當(dāng)拱腳處圍巖承載力不夠時(shí)，應(yīng)向圍巖方向加大拱腳接觸面積。鋼架?chē)?yán)格按設(shè)計(jì)架設(shè)，應(yīng)嚴(yán)格控制中線(xiàn)及標(biāo)高，鋼架安裝允許偏差橫向和高程均為±5cm，傾斜度不得大于2°。分片鋼架在開(kāi)挖面組裝成整榀鋼架，每節(jié)連接螺栓應(yīng)擰牢固。鋼架立起后，根據(jù)中線(xiàn)、水平將其校正到正確位置，然后用定位筋固定，并用縱向連接筋將其和相鄰鋼架連接牢靠，鋼架與壁面間用鋼楔或混凝土墊塊楔緊。

　　2.2.2.6 初期支護(hù)噴砼。上下臺(tái)階可同時(shí)進(jìn)行噴漿支護(hù)。噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝進(jìn)行施工。濕噴機(jī)工作時(shí)要求系統(tǒng)風(fēng)壓不小于0.5MPa，風(fēng)量不小于10m3/min，工作風(fēng)壓一般控制在0.4～0.5MPa。施工要點(diǎn)：

　　噴射作業(yè)分段、分片由下而上順序進(jìn)行，每段長(zhǎng)度不宜超過(guò)6m。

　　一次噴射厚度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)厚度和噴射部位確定，初噴厚度不小于4～6cm。

　　首層噴砼時(shí)，要著重填平補(bǔ)齊，將小的凹坑噴圓順。巖面有嚴(yán)重坑洼處采用錨桿吊模噴砼處理。

　　噴射作業(yè)應(yīng)以適當(dāng)厚度分層進(jìn)行，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行。若終凝后間隔1h以上且初噴表面已蒙上粉塵時(shí)，受?chē)娒鎽?yīng)用高壓風(fēng)水清洗干凈。

　　作業(yè)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先送風(fēng)，后開(kāi)機(jī)，再給料，待砼從噴嘴噴出后，再供給速凝劑;結(jié)束時(shí)，先關(guān)閉速凝劑計(jì)量泵，之后停止供料，待噴嘴殘留的少量砼和速凝劑完全吹凈后，再停風(fēng)。

　　噴射機(jī)的風(fēng)壓，應(yīng)滿(mǎn)足噴頭處的壓力在0.1MPa左右。噴射作業(yè)完畢或因故中斷噴射時(shí)，必須將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。

　　噴頭距巖面距離以0.6m～1.2m為宜，與受?chē)娒婊�本垂��，噴射料束與受?chē)娒娲咕�(xiàn)成5°～15°夾角時(shí)最佳;噴射時(shí)，應(yīng)使噴射料束螺旋形運(yùn)動(dòng)。

　　當(dāng)巖面普遍滲水時(shí)，可先噴砂漿，并加大速凝劑摻量，在保證初噴后，按原配比施工。當(dāng)局部出水量較大時(shí)采用埋管、鑿槽、樹(shù)枝狀排水盲溝等措施，將水引導(dǎo)疏出后，再?lài)婍拧?/p>

　　鋼架與壁面之間的間隙應(yīng)用混凝土充填密實(shí);噴射混凝土應(yīng)由兩側(cè)拱腳向上對(duì)稱(chēng)噴射，并將鋼架覆蓋。

　　噴混凝土終凝2h后，噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d;氣溫低于+5℃時(shí)，不噴水養(yǎng)護(hù)。

　　2.2.3 微臺(tái)階施工時(shí)注意事項(xiàng) 當(dāng)進(jìn)行微臺(tái)階施工時(shí)為保證施工安全質(zhì)量，特別注意以下幾點(diǎn)：

　　2.2.3.1 裝藥：為控制超欠挖，應(yīng)按光面爆破控制裝藥量，周邊眼采用間隔裝藥方式。

　　2.2.3.2 起爆順序：掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼，底板眼可較常規(guī)裝藥量大，目的是起到拋碴作用。

　　2.2.3.3 噴射砼：采用濕噴砼不僅可以保證噴射砼的強(qiáng)度質(zhì)量，還可以有效降低粉塵和回彈量。

　　2.2.3.4 初期支護(hù)完成后，要布設(shè)監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)，對(duì)開(kāi)挖支護(hù)完成后的斷面經(jīng)常進(jìn)行量測(cè)，如有異常及時(shí)補(bǔ)測(cè)，及時(shí)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，包括觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算、填表制圖、誤差處理等。

　　2.2.4 安全措施 采用微臺(tái)階法施工時(shí)，由于是上下臺(tái)階平行推行，在下臺(tái)階開(kāi)挖前應(yīng)該保證上臺(tái)階已經(jīng)發(fā)揮作用的初期支護(hù)一切正常，所有的步驟都嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。另外，要求上臺(tái)階最少有一榀鋼架在下臺(tái)階開(kāi)挖后不形成懸空，只有這樣才能保證該方案的順利實(shí)施，只有在施工的過(guò)程中嚴(yán)格控制和管理各項(xiàng)施工工序，保證每項(xiàng)施工工序都符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，避免不安全因素的出現(xiàn)。

　　因掌子面存在個(gè)別工序間的交叉作業(yè)，一個(gè)作業(yè)面內(nèi)可能存在人員、機(jī)械同時(shí)施工的情況，必須嚴(yán)格規(guī)定人員進(jìn)出線(xiàn)路;開(kāi)挖臺(tái)架移動(dòng)過(guò)程中，要求周?chē)?0米范圍內(nèi)無(wú)人。最好選擇比較平順的道路，在移動(dòng)的過(guò)程中盡量保證臺(tái)架不動(dòng)。

　　專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的工種必須經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)培訓(xùn)，取得相應(yīng)資格證書(shū)才能上崗，比如電工、電焊工、爆破工等;為保護(hù)作業(yè)人員安全，應(yīng)焊接安全防護(hù)網(wǎng)在臺(tái)架作業(yè)平臺(tái)周邊;作業(yè)臺(tái)架照明采用36V安全電壓;要求進(jìn)入作業(yè)面的作業(yè)人員穿著規(guī)定的服裝，嚴(yán)禁穿著違禁服裝;爆破15min后，檢查人員才能進(jìn)入掌子面檢查，并且只有在確定安全的情況下才能開(kāi)展下一步的工作，即安排專(zhuān)人清除松動(dòng)石塊;要求射砼全體工作人員都必須配戴口罩，噴射手還應(yīng)該配戴臉部防護(hù)罩，因?yàn)槠湓谧鳂I(yè)的過(guò)程中很容易受到那些回彈小石子的傷害，也正因?yàn)槿绱艘�求噴射點(diǎn)5m范圍內(nèi)不得站人。

　　2.2.5 環(huán)保措施 依照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)排放施工引起的“廢煙、廢氣、廢水”及堆放廢物。

　　隧道內(nèi)所有排出洞外的水都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的處理，符合相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后才能排入指定地表水體。

　　爆破后會(huì)產(chǎn)生很多的粉塵污染物，這時(shí)應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)、灑水，最大程度地減少其對(duì)人體造成的損害;為了提高噴射砼強(qiáng)度質(zhì)量、減少回彈，噴射砼應(yīng)采用濕噴工藝，如此可有效減少?lài)娚漤欧蹓m對(duì)人體造成的損害。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)采用微臺(tái)階法開(kāi)挖，縮小各工序銜接時(shí)間差，加快施工進(jìn)度，減少了人員、設(shè)備窩工。采用微臺(tái)階法開(kāi)挖每月可多開(kāi)挖20m左右，同時(shí)節(jié)約了單位產(chǎn)值的勞動(dòng)力和機(jī)械成本采用微臺(tái)階法開(kāi)挖隧道，可給后續(xù)工序創(chuàng)造更多的作業(yè)空間，仰拱距掌子面的安全距離完全可控，安全管理、文明施工等都得到極大的提高。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　相關(guān)期刊簡(jiǎn)介：《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊于1980年，是由中國(guó)科學(xué)院主管，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心主辦的學(xué)術(shù)性期刊。以研究報(bào)告和學(xué)術(shù)論文為主，突出學(xué)術(shù)性與技術(shù)性，亦刊登少量高水平的特約綜述。