隧道是道路交通中常見的一種設施，在以往隧道施工中，為了安全快速的掘進，一直延用的是短臺階法，但在短臺階法施工中，上、下導臺階在交叉施工過程中存在相互干擾大，影響施工進度、造成機械人員窩工等缺點。本文是一篇環境工程編輯部投稿的論文范文，主要論述了隧道微臺階開挖施工方法的探討。

　　摘要：本文根據筆者在德上高速A6標懷玉山隧道工程的施工體會，主要介紹了采用微臺階開挖施工工法確保Ⅳ、Ⅴ圍巖安全快速的掘進，降低施工成本，力求在安全、低成本、短周期進行隧道開挖掘進，避免由于開挖臺階過長，初期支護未及時封閉成環造成的隧道塌方，為今后類似隧道工程進洞施工提供參考。

　　Abstract： According to the author's construction experience on the Deshang high-speed railway A6 Huaiyushan tunnel engineering， this paper introduces the use of micro level excavation construction method to ensure the safe and fast driving of Ⅳ andⅤ surrounding rock， reduce construction costs， conduct the tunneling boring in a safe， low-cost and short cycle situation， and avoid the collapse caused by too long excavation stage and not timely closed looped initial support， to provide a reference for future similar tunnel entrance construction project.

　　關鍵詞： 隧道工程,微臺階開挖,施工技術

　　Key words： tunnel project;micro level excavation;construction technology

　　中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311(2015)12-0155-03

　　0 引言

　　為了解決這些問題，確保懷玉山隧道的施工進度和節約施工成本，避免傳統的上、下臺階法在施工過程中相互干擾大、開挖臺階過長、初期支護未及時封閉成環造成隧道塌方的弊端，采用微臺階開挖施工工法，嚴格按“短開挖、強支護”的原則，利用一個開挖臺架完成上下臺階的鉆孔、裝藥，同時爆破、同時出碴，以此縮短工序間的銜接時間，同時給后續工序提供更大的空間，縮短了掌子面與仰拱、二次襯砌之間的距離，為今后類似隧道工程施工開挖提供參考。

　　1 工程概況

　　該標段施工的懷玉山隧道右線起止里程為YK21+013～YK22+700，共1687m，其中采用微臺階法開挖共計863m，懷玉山隧道左線起止里程為ZK21+002～ZK22+700，共1698m，采用微臺階法開挖共計853m。圍巖多為強風化花崗巖，因而隧道施工必須遵循“安全第一”的原則，按照“弱爆破、短進尺、強支護、早襯砌”的施工方法進行施工。

　　2 施工方法及技術措施

　　2.1 施工總體方案 為了使隧道安全、快速的掘進，避免由于開挖臺階過長、初期支護未及時封閉成環造成隧道塌方，嚴格按“短開挖、強支護”的原則，采用微臺階開挖施工方案，即在懷玉山隧道Ⅳ、Ⅴ級施工時，根據設計圖紙及現場實際情況，采用一個開挖臺架并在開挖臺架上增設拼裝式懸臂平臺來完成臺階的鉆孔、爆破、出渣、支護，以此縮短施工工序之間的銜接時間，縮短掌子面與仰拱、二襯之間的距離，進行安全快速的洞身開挖。

　　2.2 各工序施工方法

　　2.2.1 工藝流程 如圖3-圖6。

　　2.2.2 微臺階施工方法

　　2.2.2.1 Ⅳ級圍巖每循環開挖進尺2m，Ⅴ級圍巖每循環開挖進尺0.8m。

　　2.2.2.2 上臺階可超前3-5m，利用一個開挖臺架完成上下臺階的鉆孔、裝藥，同時爆破、同時出碴。爆破采用光面爆破。

　　2.2.2.3 開挖輪廓線的確定。隧道開挖輪廓線考慮隧道設計內輪廓尺寸、初期支護及二次襯砌設計厚度及預留周邊圍巖變形量確定;隧道采用構件支撐，開挖時預留支撐沉降量，以保證襯砌設計厚度。

　　2.2.2.4 鉆爆施工。中線、水平控制點布設：為便于檢查開挖斷面的尺寸及形狀，在施工中設置控制點。中線施工控制點在直線地段每10米設一個，曲線地段每5米設一個，中線控制點應設在拱頂處，水平施工控制點每10米設一個。中線、水平基點布設：距開挖面每50米埋設一個中線樁，每100米設一個臨時水準點。鉆眼前定出開挖斷面中線、水平線，用紅油漆準確繪出開挖斷面輪廓線，并標出炮眼位置，經檢查合格后方可鉆眼。(表1)

　　①定位開眼。人工搭建施工平臺配多臺風動鑿巖機鉆眼，其軸線與隧道保持平行。就位后按炮眼布置圖正對鉆孔。對于掏槽眼和周邊邊眼的鉆眼精度要求比其它眼要高，開眼誤差控制在5cm內。(圖7)

　　②鉆眼。按照不同孔位，將鉆工定點定位。要求鉆工熟悉炮眼布置圖，具有熟練操作鑿巖機械的能力，尤其是鉆周邊眼，應該安排經驗豐富的老鉆工實施，并安排專人進行指揮，必須保證鉆周邊眼工作的順利安全實施，且滿足相關的施工要求。另外，根據眼口位置巖石的凹凸程度調整炮眼深度，保證炮眼底在同一平面上。

　　施工時控制好炮眼的角度、深度、密度，使之符合設計要求，是保證光爆質量的關鍵之一，為此，需符合下列精度要求：1)掏槽眼：眼口間距誤差和眼底間距誤差必須小于等于5cm。2)輔助眼：眼口排距、行距誤差都必須小于等于5cm。3)周邊眼：沿隧道設計斷面輪廓線上的間距誤差應小于等于5cm;眼底不超出開挖斷面輪廓線10cm，最大不得超過15cm;眼深誤差不宜大于100mm。 　　內圈炮眼至周邊眼的排距誤差不大于5cm，炮眼深度超過2.5m時，內圈炮眼與周邊眼宜采用相同的斜率。

　　如果開挖面凹凸較大，應根據實際情況調整炮眼深度，同時對藥量進行相應調整，保證除了掏槽眼之外的炮眼底都在同一垂直面上。

　　③清孔及成孔檢查。鉆眼完成后，嚴格成孔檢查。依照相關的規范要求進行檢查并做好記錄，一旦發現不符合規范標準的炮眼重鉆，必須采取有效的修正措施，只有在檢查符合規范標準的基礎上才能進行裝藥爆破，同時要求裝藥前，用高壓風、水將炮眼內泥漿、石屑吹洗干凈。

　　④裝藥。裝藥分片分組，按炮眼設計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管要“對號入座”，要定人、定位、定段別，依照相關規范要求進行裝藥。

　　⑤出碴。隧道出碴根據現場施工條件及棄渣場距離，本工程配斗容3m3裝載機一臺裝碴，挖機清底，自卸汽車10臺運輸。鋼架加工可采用工廠化制作方案，亦可在現場加工制作。現場加工可在工點按1：1胎模熱彎制成，加工后要試拼，允許誤差為：沿隧道周邊輪廓偏差為±3cm，平面(翹曲)偏差±2cm。接頭連接，要求每榀之間可以互換;鋼筋鋼架的腹部八字形單元可在工廠壓制，運至現場后再分段胎模焊接而成。

　　2.2.2.5 鋼架安裝。鋼架在初噴砼后安裝，要求盡量與圍巖靠近，但需留2～3cm間隙作混凝土保護層。鋼架安裝確保兩側拱腳必須放在牢固的基礎上。安裝前必須保證底腳處的干凈整潔;拱腳標高不足時，應設置鋼板進行調整，必要時可用混凝土加固基底，禁止用土、石回填;拱腳高度應低于上半斷面底線15～20cm，當拱腳處圍巖承載力不夠時，應向圍巖方向加大拱腳接觸面積。鋼架嚴格按設計架設，應嚴格控制中線及標高，鋼架安裝允許偏差橫向和高程均為±5cm，傾斜度不得大于2°。分片鋼架在開挖面組裝成整榀鋼架，每節連接螺栓應擰牢固。鋼架立起后，根據中線、水平將其校正到正確位置，然后用定位筋固定，并用縱向連接筋將其和相鄰鋼架連接牢靠，鋼架與壁面間用鋼楔或混凝土墊塊楔緊。

　　2.2.2.6 初期支護噴砼。上下臺階可同時進行噴漿支護。噴射混凝土應采用濕噴工藝進行施工。濕噴機工作時要求系統風壓不小于0.5MPa，風量不小于10m3/min，工作風壓一般控制在0.4～0.5MPa。施工要點：

　　噴射作業分段、分片由下而上順序進行，每段長度不宜超過6m。

　　一次噴射厚度應根據設計厚度和噴射部位確定，初噴厚度不小于4～6cm。

　　首層噴砼時，要著重填平補齊，將小的凹坑噴圓順。巖面有嚴重坑洼處采用錨桿吊模噴砼處理。

　　噴射作業應以適當厚度分層進行，后一層噴射應在前一層混凝土終凝后進行。若終凝后間隔1h以上且初噴表面已蒙上粉塵時，受噴面應用高壓風水清洗干凈。

　　作業開始時，應先送風，后開機，再給料，待砼從噴嘴噴出后，再供給速凝劑;結束時，先關閉速凝劑計量泵，之后停止供料，待噴嘴殘留的少量砼和速凝劑完全吹凈后，再停風。

　　噴射機的風壓，應滿足噴頭處的壓力在0.1MPa左右。噴射作業完畢或因故中斷噴射時，必須將噴射機和輸料管內的積料清除干凈。

　　噴頭距巖面距離以0.6m～1.2m為宜，與受噴面基本垂直，噴射料束與受噴面垂線成5°～15°夾角時最佳;噴射時，應使噴射料束螺旋形運動。

　　當巖面普遍滲水時，可先噴砂漿，并加大速凝劑摻量，在保證初噴后，按原配比施工。當局部出水量較大時采用埋管、鑿槽、樹枝狀排水盲溝等措施，將水引導疏出后，再噴砼。

　　鋼架與壁面之間的間隙應用混凝土充填密實;噴射混凝土應由兩側拱腳向上對稱噴射，并將鋼架覆蓋。

　　噴混凝土終凝2h后，噴水養護，養護時間不少于7d;氣溫低于+5℃時，不噴水養護。

　　2.2.3 微臺階施工時注意事項 當進行微臺階施工時為保證施工安全質量，特別注意以下幾點：

　　2.2.3.1 裝藥：為控制超欠挖，應按光面爆破控制裝藥量，周邊眼采用間隔裝藥方式。

　　2.2.3.2 起爆順序：掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼，底板眼可較常規裝藥量大，目的是起到拋碴作用。

　　2.2.3.3 噴射砼：采用濕噴砼不僅可以保證噴射砼的強度質量，還可以有效降低粉塵和回彈量。

　　2.2.3.4 初期支護完成后，要布設監控測量點，對開挖支護完成后的斷面經常進行量測，如有異常及時補測，及時對觀測數據進行整理，包括觀測數據計算、填表制圖、誤差處理等。

　　2.2.4 安全措施 采用微臺階法施工時，由于是上下臺階平行推行，在下臺階開挖前應該保證上臺階已經發揮作用的初期支護一切正常，所有的步驟都嚴格按照相關的規范標準進行。另外，要求上臺階最少有一榀鋼架在下臺階開挖后不形成懸空，只有這樣才能保證該方案的順利實施，只有在施工的過程中嚴格控制和管理各項施工工序，保證每項施工工序都符合相關的規范標準，避免不安全因素的出現。

　　因掌子面存在個別工序間的交叉作業，一個作業面內可能存在人員、機械同時施工的情況，必須嚴格規定人員進出線路;開挖臺架移動過程中，要求周圍10米范圍內無人。最好選擇比較平順的道路，在移動的過程中盡量保證臺架不動。

　　專業性很強的工種必須經過相關部門培訓，取得相應資格證書才能上崗，比如電工、電焊工、爆破工等;為保護作業人員安全，應焊接安全防護網在臺架作業平臺周邊;作業臺架照明采用36V安全電壓;要求進入作業面的作業人員穿著規定的服裝，嚴禁穿著違禁服裝;爆破15min后，檢查人員才能進入掌子面檢查，并且只有在確定安全的情況下才能開展下一步的工作，即安排專人清除松動石塊;要求射砼全體工作人員都必須配戴口罩，噴射手還應該配戴臉部防護罩，因為其在作業的過程中很容易受到那些回彈小石子的傷害，也正因為如此要求噴射點5m范圍內不得站人。

　　2.2.5 環保措施 依照相關規定標準排放施工引起的“廢煙、廢氣、廢水”及堆放廢物。

　　隧道內所有排出洞外的水都必須經過嚴格的處理，符合相關規定標準后才能排入指定地表水體。

　　爆破后會產生很多的粉塵污染物，這時應該及時進行通風、灑水，最大程度地減少其對人體造成的損害;為了提高噴射砼強度質量、減少回彈，噴射砼應采用濕噴工藝，如此可有效減少噴射砼粉塵對人體造成的損害。

　　3 結束語

　　通過采用微臺階法開挖，縮小各工序銜接時間差，加快施工進度，減少了人員、設備窩工。采用微臺階法開挖每月可多開挖20m左右，同時節約了單位產值的勞動力和機械成本采用微臺階法開挖隧道，可給后續工序創造更多的作業空間，仰拱距掌子面的安全距離完全可控，安全管理、文明施工等都得到極大的提高。

　　參考文獻：

　　[1]王夢恕.地下工程淺埋暗挖法技術通論[M].安徽：安徽教育出版社，2004.

　　[2]JTG B01-2003，公路工程技術標準[S].北京：人民交通出版社，2004.

　　[3]JTG D70-2004，公路隧道設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

　　相關期刊簡介：《環境工程學報》創刊于1980年，是由中國科學院主管，中國科學院生態環境研究中心主辦的學術性期刊。以研究報告和學術論文為主，突出學術性與技術性，亦刊登少量高水平的特約綜述。