隧洞的开挖方法

隧洞的开挖方法

不良地质条件下

隧洞的开挖支护方法

摘要：在隧洞施工过程中通过鉴定实际围岩情况和特性，对施工方案进行调整，以达

到较好的开挖效果，保证施工安全、质量、进度。

主题词：不良地质隧洞开挖支护

意义：隧洞开挖的效果直接影响到掘进的速度，开挖的效果好可减少支护的时间，可

减少喷砼的数量和时间，可减少超挖的回填量，降低工程成本。

地下工程在实际施工过程中，地质情况往往和设计有很大的差别，这样如果再按原设

计方案进行施工一般不会达到预想的效果，施工安全、质量和进度也得不到保证。这时就

要根据实际地质情况，对施工方案进行调整，以满足各方面的需要。下面以我局施工的昆

明掌鸠河引水工程隧洞为例说明。

工程概况：昆明市掌鸠河引水供水工程是我局重点工程项目，其中Ⅲ标段麦地冲隧洞

地处于云南省昆明市禄劝县翠华乡境内。隧洞全长1286.106米，海拔高度2000米以上，

出口段埋深10-30m，属浅埋隧洞。根据图纸提供原设计Ⅴ类围岩长度165米，在实际开挖过程中，全部为全风化的板泥岩，节理发育并切割成碎石，节理缝有土填充，从其石质分

析尚不够Ⅴ类围岩的标准，属于不良地质地段。

设计施工方案：根据图纸设计Ⅴ类围岩的开挖无超前预支护，光面爆破，开挖后支护

采用2米锚杆间距1.5m梅花形布置、拱部挂φ6钢筋网、喷C25砼厚8cm，边墙素喷C25

砼8 cm。

调整后施工方案：我们经详细考查，认为此种支护方案不能满足实际施工需要。经过

认真分析研究，确定采用“短进尺、弱爆破、强支护”的原则进行开挖，开挖后在围岩没

有失去自稳前及时支护。

开挖方案：开挖前在开挖轮廓线上打超前管棚预支护。

（1）超前注浆小导管采用Φ42无缝钢管，每根长3.5—4米，

前端制成尖状。钢管前部3米范围内钻φ6mm小孔，间距30cm呈梅花型错开布置。

（2）钢管环向间距30cm，外插角大于3º—7º，施做位置为设计开挖轮廓线外放25cm。

（3）注浆浆液采用1：0.8水泥浆，注浆压力不大于0.3Mpa,注浆压力达到0.3Mpa关闭注奖器阀门，停止注浆。

（4）小导管尾端于钢支撑采用电焊焊牢固。

超前支护完成后可进行下一循环开挖爆破作业。鉴于此种围岩的特性，爆破作业采用弱爆破、短进尺方案，以减少对围岩的扰动。爆破参数通过实际爆破工程中逐步调整，最后确定为每循环进尺80-100cm。

掏槽方式为楔行掏槽，掏槽眼深70cm，对称中线布置，共8个，周边眼间距45cm，采用Φ25小药卷间隔装药，导爆索起爆，拱部一般不装药，由于围岩松散，在底部爆破是由于震动作用，拱部围岩沿炮眼和超前小导管轮廓自然塌落。当围岩发生变化时随时调整爆破参数。如围岩变硬时，周边眼可适当装药，以达到爆破效果。

通过这一方法有效地控制了塌方现象的出现，保证了断面轮廓形状和尺寸，减少了超挖量，同时也为下道工序提供了有利条件，减少了支护工程量和支护的时间，从而减少了每循环的时间，并且降低了工程成本。

支护方案：鉴于围岩实际情况，原设计的支护方案不能保证施工安全。对此，我们决定对支护方案进行调整，采用钢支撑挂网喷砼的强支护的方案。钢格栅间距洞口10m内每0.5m一榀，其它地段间距为0.5-1.0m，钢格栅定位采用Φ22径向锚杆，锚杆长2m，每榀在墙脚、拱脚和拱腰各设一根，格栅间采用Φ22钢筋连接，间距0.5m，格栅背后挂钢筋网，网格间距2.5×2.5cm，最后喷C25砼厚15cm。具体施工工艺措施如下：

（1）锚杆施工

① 锚杆支护施工工艺流程如图示：

1㎝，并应除锈、油污、杂质；

425#普通硅酸盐水泥；

2%～4%；

1：1～1：1.2 水灰比：（重量比）0.38～

3

15～20㎜，以保证锚杆与岩石之间锚固砂浆充足。灌浆前用高压水洗孔。

④ 注浆锚杆安装

将注浆管插入到孔底，在注浆同时，将注浆管徐徐地拔出，待注浆管口距孔口20～30㎝时，停止灌浆，然后插入锚杆到孔底，将砂浆挤满钻孔，为防止锚杆滑出，用木楔临时固定。

⑤ 质量检查

洞内自然条件下养护，达到设计强度后，按GBJ86—85《锚杆喷射砼支护规范》进行质量检查，内容包括：锚杆长度、间距、角度、抗拉拔力等，其中抗拉拔力要用锚杆拉拔仪做试验检测。

（2）强化钢筋网的施工

① 原材料：钢筋网所用钢筋直径、强度规格等必须符合设计要求，现场采取抽样检测。

② 钢筋网按设计或工程师指定部位铺设，铺设时要随岩面

起伏铺设，尽量与岩面密贴，并保证圆顺。

③ 钢筋网接头连接采用绑扎，并与锚杆绑扎固定牢固。④ 质量要求：钢筋网不得有锈，钢筋网铺设绑扎牢固，喷射砼时不得晃动。

（3）钢支撑安装

①钢支撑在钢加工厂制作，按1：1胎摸比例放样，在钢板平台上安装模具，分节制做，按单元加工成型。

② 安装前，钢架必须先进行试拼，检查合格后方可运输到现场。

③ 安装时，首先测出隧洞中线，抄出各单元节点的标高后，将各单元按顺序安装就位，再检查钢架轮廓尺寸，进行调整，符合设计要求后将法兰螺栓拧紧，并与锚杆头点焊临时固定，测量班重新检查符合施工规范规定后，将钢架与露出锚杆进行焊接牢固，并用骑马垫块将钢架楔紧。最后焊接连接筋。

④质量要求：A钢架安装尺寸必须符合设计要求；B垂直度控制不大于2度；C各法兰螺栓必须拧紧；D连接筋焊接必须牢固。

（4）喷射砼施工方法

① 本工程喷射砼采用湿喷法施工，其工艺流程如下：

② 材料要求

水泥与砂子同前。

石子：采用压碎值及粒径符合标准的碎石或卵石，粒径在5～15㎜之间，使用前必须筛洗干净，含水率不大于6%。

速凝剂：为达到速凝和提高早期强度的效果，喷射砼中要加一定量的速凝剂，为防止对后期强度的影响和砼的收缩，要严格控制掺量，一般应为水泥用量的2%～4%（喷射前通过试验确定）。