浅谈隧道临建施工

李国佐

重庆400000

摘要：公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用，结合我国的具体国情，大力发展公路运输是今后交通发展的重要领域。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一。

关键词：公路；隧道施工；技术

随着公路隧道建筑规模的扩大，两车道隧道已远不能满足日渐增长的行车要求，三车道隧道已在实践中得到大规模运用。隧道规模越大技术也相应复杂，因此，与过去一般公路隧道在设计、施工和运营管理方面均有质的差别，这带给公路隧道建设者的是机遇更是挑战。

1预裂爆破

进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓，此种爆破技术为预裂爆破。预裂爆破不仅在垂直、倾斜开挖壁面上得到广泛应用；在规则的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用预裂爆破。预裂爆破要求：①预裂缝要贯通且在地表有一定开裂宽度。对于中等坚硬岩石，缝宽不宜小于1.0cm；坚硬岩石缝宽应达到0.5cm左右；但在松软岩石上缝宽达到1.0cm以上时，减振作用并未显著提高，应多做些现场试验，以利总结经验。②预裂面开挖后的不平整度不宜大于15cm。③预裂面上的炮孔痕迹保留率应不低于80%，且炮孔附近岩石不出现严重的爆破裂隙。

根据预裂爆破的特性、要求经过试验和反复研究对钻爆设计做了适宜的改动做到动态控制，主要技术措施、指标最后确定如下：炮孔直径一般为50～200mm，对深孔宜采围较大的孔径。炮孔间距宜为孔径的8～12倍，坚硬岩石取小值。不耦合系数（炮孔直径d与药卷直径d0的比值）建议取2～4，坚硬岩石取小值。线装药密度一般取250～400g/m。分散药卷的相邻间距不宜大于50cm和不大于药卷的殉爆距离。考虑到孔底的夹制作用较大，底部药包应加强，约为线装药密度的2～5倍。装药时距孔口1m左右的深度内不要装药，可用粗砂填塞，不必捣实。填塞段过短，容易形成漏斗，过长则不能出现裂缝。一般情况来说开挖应尽量采用大断面或较大的断面开挖，以减少对围岩的扰动，根据围岩特征经过反复研究、现场考察、论证和试验洞的开挖，由于断面大开挖方法最后确定为双、单侧壁导坑开挖法，钻爆方案确定为V级围岩预裂爆破设计，IV级围岩实践光面爆破，实践证明这两种爆破方案均符合辖区隧道IV、V围岩实际，按照此方案实施爆破，爆破效果较好。但要解决的问题是双、单侧壁导坑法二次扰动比较大，加之围岩比较松散极易出现塌方，特别是浅埋段甚至会出现冒顶，方案是可行的，问题是要怎么去解决二次扰动问题，经过实践和多次试验证明二次扰动对围岩、初支影响非常大，初支表面加上爆破震动效应的影响靠近掌子面处基本上都会出现开裂、变形，拱架接头有的会应力扭曲，甚至出现掉拱，某种程度上来讲双、单侧壁拱架是起到了简支梁在中部给一个支点的反作用力的作用，是破坏整体受力的作用，如何加之利用导坑开挖优势，取长补短又要确保质量安全呢，首先我们经过理论分析围岩受力情况，单、双侧壁是分部开挖、分阶段受力（持续受力）、整体持续收敛的一个过程，经过反复试验发现二次扰动其实如果控制在围岩变化（拱顶下沉、周边收敛、位移）在一定的范围内时，扰动是对围岩、初支影响最小，在这区段进行下部接腿、成环或导坑中部接拱最为可行也是最安全的，对初支的影响可以忽略不计，其次就是必须要严格开挖步序，必须是两内侧壁先行，后续工序跟进循序渐进的工艺，遇到比较软弱围岩时（如流沙、断裂层）侧壁导坑也须遵循“短进尺，弱爆破，强支护，早封闭”的原则。

2强化施工组织的安全设计

2.1施工安全设计

安全生产保证措施是实施性施工组织设计的重要内容。根据隧道设计文件的“施工安全设计”、施工阶段超前地质预报和风险评估意见，细化工程措施，必要时进行专题研究进行分析论证。尤其是对穿越断层破碎带、岩溶等不良地质和特殊岩土的隧道，必须编制专项施工方案及相应安全保证措施，编制有针对性的应急预案。

2.2隧道施工组织设计的审批和实施

（1）长度1000m及以下的一般地质隧道施工组织设计，由总监理工程师审批后实施；（2）长度1000m以上隧道和不良地质、特殊岩土、深埋隧道的施工组织设计，须经施工单位集团公司审查；总监理工程师审核后报工程部审批；（3）按经审查批准的施工方案组织实施。如需调整，一般隧道经总监理工程师组织设计、施工单位研究后报公司工程部批准；重点隧道重大施工方案调整须报铁道部批准。

2.3做好超前地质预报

由于目前勘察手段、时间、费用以及判释水平等因素限制，在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况，特别是存在的对隧道施工安全有很大威胁的岩溶、断层、富水裂隙、暗河等也不能准确判释和提示，因此施工中进行超前地质预测预报是确保施工安全必不可少的手段。

（1）勘察设计单位负责超前地质预报方案编制，指导施工单位实施方案，依据超前预报成果修正设计。超前地质预报方案要明确隧道超前地质预报等级、预报方法、预报内容、预报频次、实施计划，提出仪器配置和操作要求、信息判释、数据采集与处理、预报成果编制等技术要求。

（2）施工单位按照超前地质预报方案编制实施细则并实施，对超前地质预报成果及数据真实性负责。应将超前地质预报纳入工序管理，严格按预报方案和实施细则实施。

（3）监理单位负责检查施工单位现场地质、物探专业技术人员数量及能力，设备类型及数量，超前地质预报的实施和数据采集情况；进行相关协调工作。

3大断面隧道开挖方案优选

（1）隧道的开挖分部数目及其形式应与围岩性质、地应力场分布、施工工艺及其支护形式相适应。分部数过多、分部形态不合理、支护参数设计不当等都可能发生应力集中过大或拉伸破坏。

（2）全断面开挖最大主应力发生在拱脚，最大主应力值相对较小，隧道周围围岩均受压应力，应力分布与未考虑开挖时应力分布相当，受开挖影响小；位移以竖向位移为主；围岩塑性区主要发生在边墙和仰拱位置，塑性区总面积小；衬砌内力分布较为均匀，未出现大的应力集中；锚杆在拱脚附近受力较大，单根锚杆受力呈里小外大，在拱顶及附近锚杆受力较小且全长分布均匀。

（3）双侧壁法施工时，在左右开挖空间上方均会出现一个松动的压力拱，并随着施工进展在其上方形成更大的一个压力拱，在中间岩柱未同顶板分离前承受很大的压应力，但是一旦开挖，应力便迅速降低，从而隧道空间上方形成一个稳定的压力拱。边墙衬砌受较大轴力、弯矩和剪力作用，拱部较小。开挖成洞最大主应力发生在拱脚，但应力集中在四种方法中最小；位移以竖向位移为主；围岩塑性区主要发生在拱腰和仰拱两侧位置，塑性区总面积较小；锚杆最大轴力发生在拱腰位置，单根锚杆受力在拱脚及拱腰位置呈里小外大，拱部锚杆受力全长分布均匀，在拱脚附近锚杆轴力甚小。

（4）台阶法开挖最大主应力发生在上下台阶分界处，应力集中严重，在该处容易发生塑性破坏；位移以竖向位移为主，收敛值与全断面开挖法相当；围岩塑性区主要发生在拱顶两侧，塑性区总面积较大；衬砌受力较均匀，最大值均发生在上下台阶分界处；锚杆最大轴力很大，发生在上下台阶分界处，单根锚杆受力在拱脚位置呈里小外大，在拱顶及附近锚杆受力全长分布均匀，在上下台阶分界处附近锚杆受力呈中间大两头小分布。

（5）中隔墙法施工时能够有效地降低隧道竖向位移，但是中壁墙两端附近的衬砌会承受过大内力而产生破坏。锚杆最大轴力发生在拱脚水平点附近，单根锚杆受力在拱脚位置呈里小外大，在拱腰处全长分布均匀，在拱顶及附近锚杆受力较小。

（6）隧道开挖期间，双侧壁法施工过程中围岩具有主应力值低、位移小，支护结构受力大，能有效约束围岩等特点（局部地方可能会产生应力集中），具有显著优点。

通过定量比较分析，双侧壁法开挖是单拱四车道大断面公路隧道较为经济合理的施工方法。

参考文献：

[1]吴荣樵.隧洞的各种施工方法和新奥法[J].隧道译丛.

[2]覃仁辉.隧道工程[M].重庆大学出版社，2001.

作者简介：李国佐，身份证号码：460025197811010013