安鑫鑫

【摘 要】本文主要介紹三臺(tái)階七步開(kāi)挖法在鶴大高速公路二道嶺隧道左洞貫通中起到的作用，并通過(guò)與CD法相比較，證明三臺(tái)階七步開(kāi)挖法工藝在Ⅴ級(jí)小凈距圍巖中的成功應(yīng)用，同時(shí)避免了CD法拆除臨時(shí)支護(hù)及受力轉(zhuǎn)換而造成的各種不安全因素，并且便于組織機(jī)械化施工。

【關(guān)鍵詞】三臺(tái)階七步開(kāi)挖法 CD法 隧道施工 優(yōu)缺點(diǎn) 小凈距

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.03.200

1 二道嶺隧道小凈距V級(jí)圍巖情況及方案確定

二道嶺隧道出口圍巖主要為風(fēng)化混合花崗巖，巖體主要為碎石壯的鑲嵌結(jié)構(gòu)巖，極易坍塌，拱底多為黏土和黃土。地下水為基巖裂隙水，隧道開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)滴水及滲水，雨季會(huì)出現(xiàn)線流壯出水。

在工期考慮上為了保證隧道的節(jié)點(diǎn)貫通時(shí)間，除考慮的冬季持續(xù)施工，同時(shí)也避開(kāi)本地6-7月的雨季時(shí)間。在方案比選過(guò)程中我單位經(jīng)過(guò)多次方案研討，通過(guò)三臺(tái)階七步法與CD法的綜合比較，最終確定了三臺(tái)階七步流水作業(yè)法的可行性。在開(kāi)挖過(guò)程中采用人工配合挖機(jī)并采取部分位置爆破的方式。

2 工藝簡(jiǎn)介

2.1 三臺(tái)階七步開(kāi)挖法工藝簡(jiǎn)介

三臺(tái)階七步開(kāi)挖法是以弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法為基本模式，分上、中、下3個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖面，各部位的開(kāi)挖與支護(hù)沿隧道縱向錯(cuò)開(kāi)，平行推進(jìn)的施工作業(yè)方法。該方法適用于開(kāi)挖斷面為100～180㎡，具有一定自穩(wěn)能力的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，應(yīng)用地層主要有黃土、砂礫土、碎石土以及強(qiáng)風(fēng)化巖層等。

2.2 CD開(kāi)挖法工藝簡(jiǎn)介

CD法又稱中隔壁法，先分部開(kāi)挖隧道的一側(cè)，并施作中隔壁，然后再分部開(kāi)挖另一側(cè)的施工方法。CD法適用于淺埋及比較軟弱的地層，而且是大斷面隧道的開(kāi)挖。CD法是在用剛支撐和噴射混凝土的隔壁分割開(kāi)進(jìn)行開(kāi)挖的方法。

3 三臺(tái)階七步開(kāi)挖法工藝流程

三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工工藝流程為：上臺(tái)階超前支護(hù)→上臺(tái)階分部開(kāi)挖（初噴）、初期支護(hù)（鎖腳錨管、系統(tǒng)錨桿、復(fù)噴混凝土）→中臺(tái)階左、右側(cè)交錯(cuò)開(kāi)挖→混凝土初噴，施作鋼架、鎖腳錨桿→施作系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土→滯后左右交錯(cuò)開(kāi)挖下臺(tái)階兩側(cè)→混凝土初噴，施作鋼架→施作系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土→分臺(tái)階開(kāi)挖核心部分及仰拱→仰拱混凝土初噴、鋼架、復(fù)噴→澆注仰拱混凝土及填充→防排水及二次襯砌（監(jiān)控量測(cè)是特別關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，施工時(shí)必須嚴(yán)格控制）。

4 工藝控制要點(diǎn)

4.1超前措施

（1） 應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)納入工序工序管理，并根據(jù)工程水文地質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整各部臺(tái)階長(zhǎng)度或施工方法，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，及早封閉成環(huán)，保證施工安全。

（2） 利用超前管棚、超前小導(dǎo)管做超前支護(hù)，施工中控制小導(dǎo)管的數(shù)量、外插角，嚴(yán)格按注漿工藝加固地層，保證隧道開(kāi)挖在超前支護(hù)的保護(hù)下施工。

4.2開(kāi)挖、支護(hù)

（1） 在滿足作業(yè)空間和臺(tái)階穩(wěn)定的前提下，縮短臺(tái)階長(zhǎng)度，核心土長(zhǎng)度控制在3～5m，寬度為隧道開(kāi)挖寬度的1/3～1/2。

（2） 隧道開(kāi)挖由專人指揮采用機(jī)械開(kāi)挖，預(yù)留30cm人工開(kāi)挖，在開(kāi)挖后應(yīng)立即初噴3～5cm混凝土，以減少圍巖暴露時(shí)間。

（3） 嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，吉林省高速公路標(biāo)準(zhǔn)化施工指南，隧道在Ⅴ級(jí)圍巖開(kāi)挖不得大于2榀。

（4） 中、下臺(tái)階左、右側(cè)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)2～3m開(kāi)挖，嚴(yán)禁兩側(cè)同時(shí)開(kāi)挖，避免造成拱架整體懸空。

（5） 嚴(yán)格控制鋼架加工質(zhì)量，鋼架應(yīng)架設(shè)在堅(jiān)實(shí)基面上，拱腳嚴(yán)禁懸空或落在虛土上，鋼架要與鎖腳錨管焊接牢固。

4.3監(jiān)控量測(cè)

（1） 監(jiān)控量測(cè)工作必須緊跟開(kāi)挖、支護(hù)作業(yè)進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)，Ⅴ圍巖間距不大于5m，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求的觀測(cè)頻率。

（2） 量測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用工程類比法及時(shí)分析反饋，必要時(shí)根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以保證施工安全。

（3） 測(cè)點(diǎn)應(yīng)安設(shè)在距開(kāi)挖面2m范圍內(nèi)，且步大于一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，并細(xì)心保護(hù)，不受下一循環(huán)開(kāi)挖影響。

（4） 各項(xiàng)位移的測(cè)點(diǎn)，翼板布置在同一斷面內(nèi)，測(cè)點(diǎn)統(tǒng)一在一起，測(cè)設(shè)結(jié)果應(yīng)能互相印證，協(xié)同分析處理。

5 新舊工藝對(duì)比

小凈距隧道設(shè)計(jì)與施工中以往基本采用的是CD法施工工藝，項(xiàng)目部根據(jù)隧道地質(zhì)情況確定按照三臺(tái)階七步流水作業(yè)法施工?，F(xiàn)將兩種工藝對(duì)比如下：

5.1三臺(tái)階七步開(kāi)挖法優(yōu)點(diǎn)與不足之處

（1） 優(yōu)點(diǎn)：

① 施工空間大，方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)，機(jī)械化作業(yè)有利于機(jī)械化開(kāi)挖，提高功效。② 對(duì)于不同跨度及斷面均適用，初期支護(hù)工序化整為零，便于快速施工。③ 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，可及時(shí)轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。④ 在臺(tái)階法開(kāi)挖基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右交錯(cuò)開(kāi)挖，利于開(kāi)挖面的穩(wěn)定。⑤ 當(dāng)圍巖變形較大或突變時(shí)，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時(shí)間。⑥ 三臺(tái)階七步開(kāi)挖法開(kāi)挖取消了CD法需要拆除臨時(shí)支護(hù)及受力轉(zhuǎn)換造成不安全的因素，可及時(shí)調(diào)整閉合時(shí)間，利于施工工序轉(zhuǎn)換。

（2） 不足之處：

① 每一臺(tái)階凈空不足，尤其上臺(tái)階，狹窄的空間對(duì)人工和機(jī)械操作干擾很大；② 對(duì)每一臺(tái)階的開(kāi)挖，都會(huì)造成較大的沉降變形，不利用變形的控制；③ 受每一臺(tái)階所必須的長(zhǎng)度所限，仰拱距開(kāi)挖面較遠(yuǎn)（一般都在25m以上），不能及時(shí)封閉成環(huán)。④ 受地質(zhì)影響對(duì)需要爆破施工的作業(yè)面難度系數(shù)增加。

5.2 CD工法優(yōu)點(diǎn)與不足之處

（1） 優(yōu)點(diǎn)：

① 利用臨時(shí)仰拱的支撐，及時(shí)封閉成環(huán)，能有效控制圍巖的變形；② 每一分部斷面較小，利于隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，同時(shí)因其高度較大，又利于機(jī)械和人工作業(yè)。

（2） 不足之處：

① 臨時(shí)支撐多，工序繁雜，上道工序?qū)ο碌拦ば虻闹萍s較多，不同分部間干擾較大，不利于現(xiàn)場(chǎng)施作和執(zhí)行；② 臨時(shí)支撐耗費(fèi)材料多，其拆除既費(fèi)時(shí)又不利于隧道的穩(wěn)定。

6 實(shí)施效果

針對(duì)我項(xiàng)目部隧道圍巖軟弱的特點(diǎn)，綜合分析工期要求、要素配置和安全質(zhì)量狀況，目前我項(xiàng)目部管段范圍內(nèi)的二道嶺右幅小凈距V級(jí)圍巖段均采用 “三臺(tái)階七步開(kāi)挖法”作為隧道施工的主要施工工藝，施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制臺(tái)階長(zhǎng)度、高度、開(kāi)挖順序、工序步距等參數(shù)來(lái)彌補(bǔ)三臺(tái)階七步開(kāi)挖法的不足之處，同時(shí)根據(jù)不同圍巖特點(diǎn)，堅(jiān)持“短開(kāi)挖、快封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早閉合、緊襯砌”的施工控制理念。該工藝為二道嶺隧道左幅的順利貫通起到了很大的作用。

7 總結(jié)

與CD法相比，三臺(tái)階七步開(kāi)挖法避免了拆除臨時(shí)支護(hù)及受力轉(zhuǎn)換而造成的各種不安全因素，該法可及時(shí)調(diào)整閉合時(shí)間，便于組織平行流水作業(yè)和機(jī)械化施工，利于施工工序轉(zhuǎn)換。同時(shí)在施工中依據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，不斷地調(diào)整循環(huán)進(jìn)尺和初期支護(hù)參數(shù)，加強(qiáng)了施工過(guò)程控制，更縮短了工序作業(yè)時(shí)間和銜接時(shí)間取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，也將獲得更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]崔小鵬.CD工法及三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法的對(duì)比和改進(jìn) [B] 1672-741X（2010）02-0131-03

[2]中鐵隧道集團(tuán)有限公司.蘭渝鐵路西秦嶺隧道XQLS2標(biāo)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)[R].甘肅：蘭渝鐵路有限公司.2008

[3]夏凌.隧道三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工技術(shù) [C] 1008-3383（2013）11-0101-01