摘要：本文将以南吕梁山隧道为例，大致介绍一些围岩开挖技术及相关施工经
验，重点阐述台阶法、短台阶预留核心土法以及全断面法的施工设计要点以及施工工艺控制要点，并加以总结上述方法成功的关键因素还有其管理上的要求，希望能为其他相似的工程施工提供参考。
关键词：南吕梁山隧道；围岩开挖；施工方法；施工技术 前言
在隧道施工的过程中，能否正确选择隧道的开挖方法，是影响隧道稳定以及施工运营期间各种工程安全文问题的首要考虑因素，必须引起高度重视。隧道中围岩在开挖的过程中，选择不同的开挖手段及施工步骤都会对隧道围岩应力重分布产生一定影响，对隧道围岩的稳定有着巨大的制约作用，还对控制工程成本有较大作用。要充分考虑影响围岩稳定的各种因素，对围岩隧道采用三种不同的施工方法，为南吕梁山隧道设计提供理论参考。
一、南吕梁山隧道工程概况
南吕梁山隧道地处山西省临汾市境内，隧道线路整体贯穿于南吕梁山山脉以东（临汾盆地边缘丘陵区）。隧道进口端地处蒲县境内，出口端地处临汾市尧都区与洪洞县交界处，设计方案为双洞单线隧道，线间距30m。左线进口里程 DK298+175，右线进口里程DK298+145,分界里程 DK310+800，左线总长12625m，右线总长12655m；左线进口段 DK298+145～DK298+145段位于缓和曲线（缓和曲线长为120m，圆曲线半径为1200m），其它均位于直线段，隧道中的设计为单面下坡，自洞口起分别以8‰（坡长575m）、12.6‰、10.9‰下坡到隧道出口；右线均位于直线段上方，隧道内设计为单面坡，自进口起分别以6.6‰ （坡长795m）、 12.6‰,11.1‰下坡到隧道出口。
在DK304+200、DK309+050附近设置1#、2#斜井。采用双车道无轨运输断面，其中1#斜井总长为2450m，综合坡率为11.1%，2#斜井总长为2630m，综合坡率为
11.4%，如下图1-1。
标段分界里程DK310+800DK298+175DK304+2002号斜井长2630m,综合坡率11.4%DK298+145图 1-1斜井布置图
二、南吕梁山隧道围岩开挖技术
南吕梁山隧道围岩总共分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级四个等级。隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩将采用台阶法，Ⅴ级加强段将采用短台阶预留核心土法，Ⅱ、Ⅲ围岩将采用全断面法开挖。 2.1 台阶法
2.1.1 台阶法简单介绍及工作流程
台阶法是隧道及地下工程的施工方法之一。台阶法开挖流程分布为：测量放样→洞身上、下台阶开挖→洞身上、下台阶支护→仰拱开挖、支护施做(初期支护闭合成环)→仰拱衬砌施做。此外台阶法开挖采用上、下台阶施工，台阶长度为5～6m，下台阶的开挖采用左、右错进施工的方法，错进间距不能少于2榀钢架，循环进尺为初期支护一榀钢架间距，初期支护紧跟开挖面施做。上、下断面的开挖均采用人工手持风钻的办法进行钻孔，光面爆破。起爆为上、下断面同时起爆，出碴、立拱、喷射混凝土、钻孔为上、下断面相互交差施工。上断面采用反铲挖掘机扒碴，采用装载机配合自卸汽车进行出碴。
台阶法施工步距控制，仰拱开挖与洞身开挖面距离尽量缩短，Ⅳ级围岩应控制在60 米以内、Ⅴ级围岩必须控制在40 米以内，使初期支护结构迅速封闭成环。台阶法开挖步骤见2-1。
DK309+050m,4502长井长斜1号%1.11坡率综合地质预报 测量、量测
图2-1 台阶法开挖流程图
2.1.2 隧道开挖过程中的主导工序
隧道开挖中上台阶施工是开挖的主要工序，上台阶的施工速度会影响整个开挖进度。在施工过程中，中、下台阶应保持合理歩距，和上台阶平行施工。体现总体上 “立体交叉，平行施工”的施工理念。
复喷 初期支护质量检查 锚杆 挂网 上下台阶出碴、运输 钢架 退装碴设备 初喷混凝土 进台车或凿岩台架 凿岩台架或台车就位 安全防护 准备爆破器材 钻眼 装药退台车、台架 起爆通风 开挖质量检查 进出碴设备 地质素描、数码摄像 找顶 进初期支护材料 1）超前支护: 超前支护是隧道围岩台阶法施工中的保障前提，是预防坍塌的基本防护措施。 施作Φ42mm超前小导管，需控制在10°～15°。小导管安装完成后必须进行注浆，注浆压力 0.5MPa，浆液可采用水灰比1:1 的纯水泥浆。
2）钻孔爆破: 关键是上、中、下台阶要在同一时间钻孔，实现同时爆破。 3) 出渣运输: 因为是同时爆破，渣土聚集在下台阶，因此需要集中装运，减少频繁工序的转换事项。
4) 初期支护: 控制好以上几个工序，基本上就能实现上、中、下台阶同时完成支护工作。在上台阶支护完成之后，就可以施作拱部的超前支护。施作超前支护的时间。
图2-2 台阶法施工示意图
2.1.3 考虑因素
台阶法的种类有很多，想要取得理想施工效果就要结合隧道的断面特点对台阶进行合理的设计，并把隧道断面分为上、中、下三个台阶和仰拱四个部分进行开挖支护。在确定台阶高度还有施工的步距时必须考虑以下四个因素：1）确保施工人员的安全，发挥随时开挖随时支护并形成及时封闭成环的思想；2）减少各个工序之间的干扰，使施工能够平行进行；3）必须使施工机械的利用达到最大化。
2.2 短台阶预留核心土法
2.2.1短台阶预留核心土法
短台阶预留核心土法主要是包含了：环形拱部、上部核心土、下部台阶三个部分，在下部台阶中又分为左、右侧仰拱两个部分。环形拱部：主要作用为方便初期支护体系构建；上部预留核心土：主要作用为稳定掌子面，方面支护系统构建，加快作业面开挖进度。这两施工方法在隧道前期准备工作中起到稳定作用，只有在前期做好基础，才能保证隧道施工进程稳定快速进行。需要注意的一点为：都需要在隧道拱部施工初期支护工程完成之后才能进行。
2.2.2短台阶预留核心土法的施工程序
形成环形拱部
初喷混凝土 立钢支撑
开始短台阶预留核心土地法 2.3 全断面法
Ⅱ、Ⅲ级围岩将全部采用全断面开挖法，循环进尺为3m～3.5m，施工过程中可采用多功能作业台架再配合人工手持风钻进行打眼、装药，电雷管起爆等工作，爆破将采用光面爆破。利用全断面法开挖钻眼前要先画出开挖断面轮廓、中线、水平线、底板线，标出炮眼位置，钻眼时必须严格控制炮眼的角度和深度还有间距，尤其是周边眼（周边眼应采用小直径药卷间隔装药）。
2.3.1 施工原则
在全断面法施工过程中，必须严格遵循以下步骤： 2.3.1.1支护措施
根据相关资料可知，上述Ⅱ超浅格, Ⅱ超浅, Ⅱ超格及Ⅱ超四种衬砌形式都设有超前支护作为保护,依据这一特性可推断，在Ⅱ类围岩隧道施工过程中必须要先支护，等支护工作完成之后才能开挖。对于超前锚杆的使用，必须要在隧道在开挖爆破前打入所开凿隧道的岩层之内。其次还可以用预注浆,将围岩的裂隙填充进即将要开始工作的挖凿地段，这不单单能够增强隧道工作开展的整体与积极性,同时还能使围岩不容易出现松弛坍塌的现象，而这一切都是用于超前锚杆在掌子面中的岩石内部形成了稳定结构使得岩石变得更加坚固。
2.3.1.2进尺长短
对于周边眼安排的工作来说，必须准确无误的沿着开挖轮廓线上进行均匀布置工作。其中，对于周边眼的眼口应该开在轮廓线内,大致可以设置50个周边眼即可。需要主要的是：决定插炮眼的方向应该以2%的斜率为基准。对于掏槽方式我们可以选用斜眼掏槽法，这个方法的主要工作就是在掏槽眼里布置设立3组排列口，而每组排列口都需要三个孔那么这样总共就有9个孔。在南吕梁山隧道项目中，笔者认为所需的炮眼总数大致就127～135个。
2.3.1.3爆破强度
在隧道工程当中，遇到Ⅱ类围岩岩质较硬的情况时，多数施工单位都会选择光面爆破法，若是遇到质地较软的岩石时便采用预裂爆破法。由于预裂爆破就是另一种形式的光面爆破，那是由于预裂爆破和光面爆破的原理基本一致。但是由于所需爆破材料较少，因此在起爆后对围岩会产生的破坏干扰随之就会相应减小,因此大部分时候施工单位在软弱破损的岩层中都会更倾向于选择预裂爆破法。
2.3.1.4 早封闭
在Ⅱ类围岩中对于稳定性稍差的,在达到设计厚度之前，不能单纯的喷混凝土。在开挖工作结束之后，首先要喷一次混凝土，接下来就是最为关键的一步，即将其固定在格栅钢架中，在对其喷一次混凝土。对于格栅钢架的安装，施工单位必须适当的选择较大的拱脚。对于拱角的质地，必须选择强度稍高的片石或者块石,对于不同的施工要求还可以利用建筑模板铺底，而放弃选用松软黏土的铺地手段。在预防格栅下榻的工作中，必须要注意格栅与锚杆还有钢筋网的关系。对此施工者可以在拱脚两边一直到供的腰部位置安装一组锁脚所需的锚杆。只有这样，在隧道施工项目中，才能在全断面法建设施工中对隧道内部岩石建立起更有效的支护体系。
2.3.2 全断面开挖Ⅱ类围岩的优势 对于全断面开挖方法，具有以下几点优势。
1)在全断面开挖方法的实施过程中，可以使施工人员能有比普通工作方法所拥有的更大工作空间,与普通工作方法相比，全断面法更加适用于大型机械化施工项目。
2)有利于围岩稳定:由于在全断面开挖方法中，对于岩面采用的是能够一次成功的预裂爆破法。在前文中也有提及，预裂爆破法本身对软质地的岩石所起的影响作用非常小，因此隧道施工中的围岩也会相对比较稳定，对围岩惊动次数以及强度上远远不及普通方法的一半。
图 6-13 全断面面法施工示意图
三、总结
我国自古以来就是一个多山的国家,在山区修建铁路必然产生许多隧道工程。但是目前我国仍然没有十分完善的地下结构理论用来指导隧道工程的设计和施工问题,有时候依旧避免不了工程事故的发生。因此,要根据不同的地质条件,采取相应的施工技术,才能中最大限度确保隧道施工和使用的安全。
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