高原隧道软弱围岩开挖技术研究

高原隧道软弱围岩开挖技术研究

赵刚 王鑫 常斌山 王浩 王雅蓉

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摘要：为了提升高原隧道施工质量水平，针对软弱围岩要落实更加科学合理的技术方案，有效提升施工稳定性和科学性，为隧道工程项目顺利完工提供支持，实现经济效益和安全效益的和谐统一。本文结合工程案例，对高原隧道软弱围岩开挖技术方案展开讨论。

关键词：高原地区；隧道施工；软弱围岩；开挖技术

伴随着交通事业的全面发展和进步，高原地区隧道施工项目质量受到了更多的关注，要结合施工要求和规范落实更加科学的技术方案，集中处理特殊地质环境，打造安全、科学、可靠、合理的隧道施工体系。

一、工程案例

本文以G7611高速公路项目为例，工程项目终点设在香格里拉，海拔超过3000m，属于高原地区，选取的施工段是“ZK0+494-ZK0+844”，长度为350m，该隧道区间最宽的位置宽度为10.3m、最窄的位置宽度为8.7m，依据实际工程项目要求和设计规范，整体高速公路为双向4车道设计模式^[1]。

在进行现场勘察后，依据地质地貌特点，决定在隧道左线出口和右线出口5m位置采取明挖施工，剩余施工段采取新奥法施工。并且，工程项目施工区间围岩结构为VI级，要采取自上而下的围岩支护施工处理，采取三台阶预留核心土施工办法。

二、高原隧道软弱围岩开挖技术方案

（一）开挖

在隧道开挖作业过程中，要确保围岩保护工作落实到位，减少误操作对整体工程项目安全效果造成的影响，规避变形问题产生的安全隐患，并且，每一层开挖的深度要贴合设计要求。本次工程项目施工部门配置激光断面仪，在开挖操作钱评估目标区域地质情况，并以施工量为基准完成调整工作。

1.工序

在开挖操作开展过程中要按照基础工序落实具体作业内容，维持整体操作的规范性和科学性。

1）进行上部环形土的开挖作业，并且完成初期支护准备工作。

2）在左侧进行导坑的开挖处理，准备初期支护。

3）在右侧进行导坑的开挖处理，准备初期支护。

4）预留核心土并准备支护^[2]。

5）仰拱开挖。

6）仰拱部支护。

7）仰拱回填浇筑。

8）拱墙防水板搭设以及二次衬砌。

2.要点

在开挖作业中，主要是借助机械设备完成开挖处理作业，因为工程项目处于高原地区并且属于软弱围岩，因此，积极践行“弱爆破、强支护”的原则，如需必要才使用爆破处理。

首先，施工部门要落实完整地开挖作业管理机制，严格按照设计方案进行混凝土的浇筑，并且，开挖作业无法一次性完成，要进行多次测量和实际施工处理。

其次，针对围岩坚实程度不够的区域要配合支护处理完成开挖作业。

最后，将地质预测和监控勘察测量数据作为施工的基准，依据实际情况落实具体施工方案，维持开挖作业的科学性和稳定性^[3]。

（二）初期支护

依据工程项目实际情况选择适宜的支护处理机制，保证支护作业的综合效果。

1.锚杆支护处理

按照梅花型布置锚杆结构，并且设置对应的垫板，确保锚杆垫板和基面处于服帖状态。要依据地下水静水压力完成注浆压力的控制处理，本工程项目中，注浆压力是地下水静水压力的2倍，同时关注岩层裂隙阻力参数，将瞬时最高压力数值控制在0.5MPa以下。

另外，利用中空注浆锚杆完成施工，借助风动凿岩机完成钻孔施工，配合注浆泵实现注浆处理，钻孔操作结束后保证孔内平整、清洁，深度符合设计数值即可。需要注意的是，若是钻出褐色或者是黄色的岩粉，就说明此处岩石较为软弱，要结合实际设计标准改变锚杆的深度亦或是移动锚杆作用的位置。在注浆压力达到0.5MPa到1.0MPa亦或是注浆水灰比为0.45到0.50时完成单孔灌注。

2.挂钢筋网施工

在工程项目钢拱架单元安装工作开始前，要对开挖面超欠挖情况予以集中检测，利用人工凿除的方式进行补充，欠挖面积凿除若是工作量较大可适当配合爆破处理。超挖位置若是在20cm以下，要进行相同标号的混凝土回填，而超挖部分在20cm以上，一般是借助等强浆砌片石进行注浆处理。处理结束后配合钢支撑施工作业。在钢筋网加工作业中，要保证相应的而施工细节均满足施工项目设计要求和规范，钢筋规格为 8mm，预制场地要进行钢筋网的加工作业，网格尺寸为15cm*15cm，确保钢筋网紧贴岩面为止，且喷头和喷面的距离维持设计标准，有效强化钢筋网背面混凝土结构的密实度^[4]。

3.工字钢拱架

在整个施工项目中，钢支撑采取的是工字钢结构，结合设计规范和设计要求完成加工焊接作业，并配合标准下料作业。要按照分节加工的方式，确保各节钢拱架结构两端均设置在连接板位置，配合高强螺栓连接作业，拼装成指定模式，并完成钢拱架结构单元的编号处理，分节分批次运输到隧道施工区域。

第一，要对整个结构的断面进行检查，在保证没有损耗的基础上完成安装作业，针对局部欠挖区域要利用人工或者是设备开展挖掘作业。

第二，在首次喷面工作结束后，安装对应的钢支撑结构，与锚杆完成焊接处理，在实际安装作业中，要确保钢支撑单元的垂直度、高程以及中线结构单元。最关键的是，每榀钢支撑结构之间要确保在环向位置设置连接钢筋，长度为1m、尺寸为 22mm，并且，相邻榀钢拱架的环形结构要按照梅花型予以设置。在完成工字钢架处理工序后，才能喷射混凝土。

第三，为了维持整体工序施工的规范性和合理性，要在钢架安装作业前对安置面进行清洁处理，并完成固定操作。钢架的4面均瑶安装锁脚锚管结构，底部开挖则要将安全性和质量作为核心，完成后立即进行底部的初期支护，确保钢架结构处于完全密封的状态^[5]。

第四，钢支撑结构和岩面间要设置鞍形垫块，从而保证拱架密切贴近，为了保证初喷的质量水平，钢架要在初喷3cm后进行集中架设处理，段间连接则借助垫片配合螺栓结构，维持整体钢支撑模式的稳定性和质量水平。

4.喷射混凝土

本工程项目隧道施工单元要借助湿喷法完成具体作业内容，有效减少粉尘造成的影响，并且合理控制回弹量。因为工程项目海拔较高，因此，在1km以上长度隧道位置配置湿喷机，对饮的生产效率会控制在10m³/h以上。

第一，准确完成速凝剂掺量处理，并保证添加物的均匀性。

第二，利用机械拌合的方式完成处理，工作面设置灰盘，有效避免喷料受到外界因素的影响。

第三，回弹料和剩余喷料及时清理。

5.注意事项

因为工程项目处于高海拔地区，因此，要对隧道塌方予以集中预控。不仅要完善超前地质预报工作，也要落实全过程施工监控量测分析工作，利用信息化技术完成相关情况的分析，在每一处开挖区域开挖和支护操作时都要进行地址分析。因为使用的是三台阶开挖处理，要结合开挖作业和支护作业，避免拱脚偏位等问题，维持工程项目的整体效果^[6]。

结束语：

总而言之，在隧道软弱围岩施工项目中，要结合实际情况落实更加科学合理的施工方案，提升具体施工流程的规范性，为工程项目安全稳定落实提供保障。

参考文献：

[1]廖琪斌. 高原高寒破碎软弱围岩隧道建设管理探讨[J]. 四川水泥,2020(11):228-230.

[2]李小斌,王养锋. 高海拔长大公路隧道Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩紧急停车带大断面大跨度采用三台阶七步法快速施工技术[J]. 青海交通科技,2016(3):72-76.

[3]黄建秋. 雪山1号隧道洞口多年冻土冰积层施工技术[J]. 青海交通科技,2021,33(1):122-127.

[4]王福聪. 三台阶施工工法结合HW型钢在复杂地质隧道中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2018(13):802-803.

[5]王永顺,任少强. 兰新第二双线祁连山隧道施工关键技术[J]. 铁道建筑,2019(10):42-46.

[6]赵星. 黄土浅埋大断面隧道变形控制施工技术研究[J]. 城市建筑,2016(3):288,303.