膨胀性围岩隧道施工技术分析

总438期
2017年第24期（8月下)
膨胀性围岩隧道施工技术分析
孙伟
(平泉市交通运输局，河北平泉067500 )
摘要：结合河北省张家口至承德高速公路承德段膨账性围岩隧道施工基本情况，分析了膨账性围岩的特点，介绍了施工工艺 流程及技术要点，然后提出有效的施工技术措施，主要包括超前支护、隧道开挖、支护施工、仰拱施工、衬砌施工、监控量 测、施工管理等内容。

采取上述措施不仅顺利完成施工任务，还确保工程质量，类似膨账性围岩隧道施工可以从中得到启示 与借鉴。

关键词：膨账性围岩；隧道；支护；仰拱
中图分类号：U455.4 文献标识码：B
0引言
膨胀性围岩不仅具有吸水膨胀，失水干缩的特征，而 且变形量大，容易受外界因素扰动。

在隧道工程施工中，如果忽视加强质量控制，容易导致质量问题发生，甚至引 发安全事故，降低工程效益。

因此施工单位应该根据膨胀 性围岩隧道工程的特点，制定有效的施工方案，把握技术 要点，顺利完成施工任务，保证工程质量。

本文结合具体 工程实例，就如何落实膨胀性围岩隧道施工技术，加强质 量控制提出相应对策，希望能为类似工程施工提供参考。

1工程概述
为确保膨胀性围岩隧道工程质量，施工单位首先注重 把握技术要点，加强现场勘察设计，根据膨胀性围岩隧道 工程特点，制定完善的施工技术方案。

1.1工程基本情况
河北省张家口 -承德高速公路承德段起点位于承德双溧 区，终点位于丰宁县张营子村东，路线全长130.233km。

全线特长隧道3座12961m，长隧道2座4091m，中隧道1座 767.5m。

全线采用双向四车道高速公路标准建设，设计速 度100km/h，整体式路基宽26.0m，分离式路基宽13m，桥 涵设计汽车荷载采用公路I级，抗震设防裂度为奶度。

整 个工程施工中，隧道施工是非常关键的内容。

施工现场调 查发现，隧道主要为膨胀性围岩隧道，是施工质量控制的 重点与难点。

为此，施工单位注重完善方案设计，把握技 术要点，确保膨胀性围岩隧道工程质量。

1.2膨胀性围岩的特征
膨胀性围岩具有明显的吸水膨胀，失水干缩特征，岩石中灰白色石膏灰岩的含量越高，膨胀量越大。

开挖 之后，膨胀性围岩逐渐干燥失水，进而可能引发干缩开裂现象。

如果再受雨水侵蚀，围岩便会膨胀崩解。

一般干燥失水越多，遇水之后的膨胀量会越大。

膨胀性围岩的变 形量大，容易受外界因素扰动。

围岩本身具有蠕变性和松 弛性特征，岩石具有膨胀性特点，遇水易软化，隧道施工 振动、邻近隧道施工扰动等，都会影响膨胀性围岩的稳定 性。

总之膨胀性围岩的抗外界扰动能力差，是工程质量控 制的重点与关键。

为有效应对这些缺陷，应该根据膨胀性 围岩的特点，有针对性的采取质量控制措施。

2膨胀性围岩隧道施工工艺流程及要点
在把握膨胀性围岩隧道工程特点的前提下，为保证工 程质量，应该明确工艺流程，把握施工技术要点，为现场 施工顺利进行创造条件。

2.1工艺流程
膨胀性围岩隧道施工中，首先进行施工现场勘察，初 步判定石膏岩质并取样试验分析，分析岩土膨胀性的危害 性。

然后有针对性的采取二次衬砌支护措施，重视排水设 计，利用钢筋混凝土结构加强施工现场质量控制，提高混 凝土强度等级，进而增强膨胀性围岩的抗渗和抗裂性能，有效保障工程质量。

具体来说，膨胀性围岩隧道施工工艺 流程如下：超前支护—隧道开挖—支护施工—仰拱施工^ 衬砌施工—监控量测。

施工中需要严格把握工艺流程，加 强质量控制，防止质量缺陷发生，进而确保膨胀性围岩隧 道工程质量和效益。

2.2 施工要点
为保证工程质量，膨胀性围岩隧道施工中，应该详细 调查隧道所处围岩的地质状况和分布情况，施工和隧道运 行中加强围岩、衬砌的动态监测，防止质量和安全事故发 生。

在对膨胀性围岩处理时，首先应该探究围岩膨胀的成 因，结合现场具体情况对围岩进行加固。

结合该工程具体 情况，膨胀性围岩隧道施工中主要采取以下措施：注重超
86收稿日期：2017-07-01
作者简介：孙伟（ 1982—)男，工程师，主要研究方向为道路桥梁施工。

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前及径向注浆，提高围岩强度，减小有害位移，降低围岩 压力。

设置柔性变形层，允许围岩存在一定的变形量，适 当加大膨胀围岩地段的预留变形量，仰拱底部设置碎石粉 煤灰吸水变形垫层，预防仰拱开裂现象发生[2]。

重视隧道内 部排水管理，完善排水设施，增强混凝土抗渗等级，避免 水流渗人隧道结构内部。

此外，施工中还要注重加强初期 支护，减小围岩变形，预防坍塌现象发生。

尽量采用全断 面开挖法，开挖后尽快封闭围岩，减少围岩吸水膨胀，避 免膨胀性围岩隧道出现坍塌等安全事故。

3膨胀性围岩隧道施工技术措施
在明确工艺流程和施工技术要点的前提下，施工单位 注重根据膨胀性围岩隧道现场施工情况，落实各项技术措 施，进而有效保障工程质量。

3.1超前支护
超前支护用砂浆锚杆，锚杆环向间距40cm，外倾角 10°~15°。

同时还要确保锚杆搭接长度不小于1.0m，尾 端焊接在系统锚杆尾端。

3.2隧道开挖
首先开挖导坑上半部分断面，进行导坑拱部初期支护，然后开挖导坑下半部分断面，进行导坑边墙初期 支护。

膨胀性围岩开挖采用短台阶法施工，台阶长度在 10 ~ 15m之间，加强上半部断面与基础锚杆工程质量控制，初期支护稳定后进行二次衬砌施工。

3.3支护施工
该膨胀性围岩隧道施工中，采用锚、网、喷、钢架联合 支护方式。

钢支撑由16个工字钢组成，各段用螺栓连接，将 工字钢焊接在钢板之上。

采用双面焊接形式，焊缝厚度不小 于5mm，钢支撑纵向间距1.0m，拱部与边墙钢支撑连接处设 置2根锚杆作为锁脚锚杆，锚杆长3.0m[3]。

系统锚杆呈梅花 型布置，然后喷射C20混凝土，厚度在22cm之间。

3.4 仰拱施工
仰拱紧跟开挖作业面施工，采用预裂光面爆破施工方 式，开挖后立即支护，绑扎钢筋，饶筑仰拱混凝土。

仰拱 采用全幅施工方式，每次施工长度在3m以内，仰拱上部设 置双层钢筋网，增强其刚度。

3.5 衬砌施工
合理把握施工时间，一般在围岩变形减缓后进行衬砌 施工，常用钢模台车整体式施工方式。

隧道衬砌使用45cm 厚的双层钢筋网，喷射C25混凝土，增强衬砌厚度，提高结 构的安全性与稳定性。

3.6监控量测
隧道施工中必须重视监控量测，详细掌握围岩动态，通过监测信息分析围岩的变形情况，确定最终变形量和衬 砌施工最佳时间。

适当修正初期支护参数，提高支护效 果。

每次开挖后应该观察工作面，发现围岩条件恶化时立 即采取修复措施。

对于已经施工的隧道路段，每天至少观 察一次，掌握喷混凝土、锚杆、钢架的工作状态[4]。

重视围岩监控测量的读数工作，详细了解隧道施工沉降基本情 况，对存在的不足及时采取修复措施。

3.7施工管理
除了遵循上述工艺流程，把握质量控制要点外，还 应该落实施工管理措施，完善施工方案设计，合理组织施 工，进而实现对膨胀性围岩隧道变形的有效控制，保证支 护结构稳定可靠。

要严格组织每道工序施工，注重不同工 序间的协调及衔接配合。

隧道开挖后及时清理危石，合理 架设钢架，挂设钢筋网，喷射混凝土，防止膨胀性围岩变 形过大。

采用科学的施工方法，选择无爆破作业的机械开 挖方法，人工配合修整。

采用留核心土环形开挖法，让支 护结构及时闭合成环，促进支护效果提升。

施工中按要求 布置测点，加强施工监测，及时掌握监测信息。

一般每5m
设置一个监测点，每天监测2 ~ 3次。

施工中还要加强用水 量控制，设置完善的排水系统，将施工废水及时排出。

落 实安全管理措施，注重地质预报和监控量测，熟练处理卡 钻、顶水、喷孔等现象，保证现场施工安全，实现对膨胀 性围岩隧道工程质量的严格控制。

4膨胀性围岩隧道施工技术效果
该隧道工程施工中，把握上述工艺流程，落实上述施 工技术措施，不仅顺利完成隧道施工任务，还取得良好效 果。

施工任务完成后，通过质量检测与验收，各项指标合 格，满足工程质量控制要求。

同时还保证施工进度，防止 延误工期的情况发生。

目前该隧道工程已经通车运行了将 近两年，质量状况良好，没有出现裂缝、渗水漏水等质量 问题，为车辆安全顺利通行奠定基础，类似膨胀性围岩隧 道施工可以从中得到启示与借鉴。

5结语
综上所述，膨胀性围岩隧道具有自身特征，也是工 程质量控制的难点。

作为施工单位和施工人员，应该遵循 工艺流程，把握质量控制要点，落实施工技术。

另外还要 提高施工人员综合技能，加强现场巡视和检测，对存在的 质量问题及时修复。

从而有效保障膨胀性围岩隧道工程质 量，为车辆安全顺利通行创造良好条件。

参考文献：
[1] 张志强，关宝树.公路隧道在膨账性围岩地段施工的穂 定性分析[J].公路，2010 (2 ): 60-63.
[2] 朱亮明.膨账性围岩隧道施工技术[J].铁道建筑技术，
2010 (11)：81-84.
[3] 郝趁义.泥质膨账性围岩隧道施工技术[J].铁道建筑技
术，2013 (2): 17-20.
[4] 乔增波，沈峰，丁洋.膨账性围岩隧道施工技术研究J].
公路，2011 (6): 218-221.
(编辑：钱宇宁）
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