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摘要：本文根据浅埋地质隧道围岩的开挖复杂情况，针对隧道施工的全过程，如何保证在开挖过程中围岩的稳定，确保
关键词：浅埋 隧道 围岩开挖
Introduction: this article according to the shallow geological complexities of surrounding rock of the tunnel excation, the whole process of tunnel construction, how to guarantee the stability of surrounding rock in the excation process, ensuring security and economic construction he been addressed.
浅埋复杂地质隧道开挖是隧道施工中重点工序，同时也是较难控制的施工工序。由于隧道处于浅埋地段，洞身埋深浅，围岩的自稳性较深埋段差，又由于地下水、风化等自然因素的作用，导致洞身及以上部位的围岩风化、破碎较严重。而且地表冲沟发育，堆积土、夹层土等现象不可预见。综上所述种种原因，导致浅埋段隧道的开挖成为普遍性的难题。
为有效的控制浅埋隧道破碎围岩的超挖，保证开挖过程中安全施工，本文就某某高速公路穆陵关隧道采用的措施，谈谈对此问题的认识。该隧道为双洞隧道，单洞全长750米，最大埋深42米，大部分段落埋深在20-30米之间。洞口进洞段约10米范围埋深在2-4米之间，属于典型的浅埋隧道。由现场的钻孔探测资料分析，该隧道所处的位置存在有断层及构造破碎带发育，导致该隧道有近40米的长度范围处于断层破碎带内，区域稳定性较差。该隧道为高速公路隧道，开挖跨度和开挖断面积均较大，在洞口Ⅴ级围岩地质中，开挖断面面积达到190平方米。
针对以上情况，为了保证安全施工，同时保证隧道的超挖控制在规范允许的范围之内，采取了如下几个控制措施：
根据围岩的破碎情况及设计要求，进洞前要先行做好大管棚超前支护，在管棚支护的保护下进行暗洞的各项施工作业。在明洞开挖至设计轮廓线验收合格后，进行大管棚的放样定位工作，在围岩体上用鲜明的颜色标注每个管棚的位置。为保证每个管棚的位置准确，外插角度符合设计的要求，先要施工便于定位管棚的套拱。套拱施工时，按设计要求的角度预埋套拱施工的定位钢管，每个定位钢管的位置要与围岩体上的标注位置一致，角度符合设计要求。然后根据设计要求浇筑砼。套拱的作用是稳定山体破面，和准确确定管棚的位置及角度。
待套拱砼达到设计强度的70%后，进行管棚施工。根据要求的管棚孔直径选用钻机的钻头，使成孔后的孔径满足设计的要求。若围岩容易造成卡钻或踏孔等现象，要进行跟钻支护，或进行注浆后重新钻进。钻进过程中要对围岩情况做详细的原始记录，对石屑进行地质判断和描述，为隧道的进洞开挖作超前预报，指导下一步的洞身开挖。
每个孔成孔后对均要进行检验，检查其孔径，孔深，外插角是否符合设计要求，合格后进行下一孔的钻进施工。然后安装钢管，进行注浆作业。注浆时应保证注浆压力不小于1PMa,保证围岩体内充满水泥浆。
根据围岩的级别、类型等可以采用的开挖方法有台阶法，环形开挖留核心土法，中隔壁法，及侧壁导坑法等等。
无论是环形开挖留核心土法、中隔壁法、还是侧壁导坑法施工，均限制了大型施工机械的使用，拆除临时支撑时初期支护会因突然卸载二出现大的变形，存在安全隐患，各分部开挖工作面的施工初期支护时，循环衔接性差，相互干扰大，初期支护不圆顺，容易引起应力集中、质量不能得到充分保证、并且临时支护工序多，投入大，不经济等。根据现场的实际情况，该隧道在地质构造上属于鲁中南断块上升区的沂沭断裂带活动区，其显著特点是断裂构造发育，断裂的规模与方向不同，互相交切，把该区分割为许多大小不等，形状各异的地质块体，。出口处风化破坏严重，节理裂隙极发育。通过现场物探分析，该隧道处有约40米破碎带通过，区域稳定性较差。在开挖进洞前经过仔细的研究，决定采用短台阶法进行施工。具体为“三台阶七步开挖法”。即三个台阶依次相距大约5-10米的距离，上台阶整体开挖，中台阶与阶两侧错开梯度前进开挖，仰拱部位开挖采用左右错开分别开挖的方法。其中仰拱开挖与前面三个台阶的距离控制在50米左右。这样就在距掌子面约60米的范围内，隧道整个断面开挖分7个开挖面，以前后7个不同的位置相互错开同时开挖。然后分部同时支护，形成支护整体，尽量缩短每工序作业循环时间，逐步向纵深推进。
在具体施工中三台阶同时一次爆破后同时进行初期支护及出渣作业。由于采用台阶开挖，工作人员与开挖工作面相对高差较小，在进行初期支护时不需要专门的施工台车，施工较方便。且三台阶施工部位与仰拱之间有合适的工作空间，仰拱施工不影响三台阶的开挖及初期支护的施工，且可以同时进行。采用该法施工过程较简单，无需实施复杂的临时支护措施，大型机械设备可在工作面上进行出渣作业，提高了出渣作业效率，节省了临时支护的施做时间，加快了施工的进度，减少了该项费用的投入，其施工的经济性得到保证。三台阶施工梯度同时前进，相对开挖面积较小，能够保证施工的安全。此法可以在一般围岩地质条件下，大力推广应用。
八、结束语
在实际施工中，通过以上几点的运用，使该隧道在施工过程中没有出现过一次塌方事故。围岩的最大超挖控制在20cm以内，达到了规范的要求。该隧道于2009年8月开工，2010年12月双线1500米全部贯通。工程在开工时间推迟2个月的情况下，按原计划工期完成了洞身开挖。施工过程中，节约了大量临时支护的费用，又由于控制超挖在规范要求的范围内，使初期支护的喷射砼工程量得到了有效地控制，有效的节约了工程成本。该隧道采用的方法合理，施工工程安全可靠，取得了一定的经济效益，在类似工程施工中可以推广使用。
参考文献
源于：查抄袭率毕业论文www.udooo.com
施工的安全与经济进行了论述。关键词：浅埋 隧道 围岩开挖
Introduction: this article according to the shallow geological complexities of surrounding rock of the tunnel excation, the whole process of tunnel construction, how to guarantee the stability of surrounding rock in the excation process, ensuring security and economic construction he been addressed.
浅埋复杂地质隧道开挖是隧道施工中重点工序，同时也是较难控制的施工工序。由于隧道处于浅埋地段，洞身埋深浅，围岩的自稳性较深埋段差，又由于地下水、风化等自然因素的作用，导致洞身及以上部位的围岩风化、破碎较严重。而且地表冲沟发育，堆积土、夹层土等现象不可预见。综上所述种种原因，导致浅埋段隧道的开挖成为普遍性的难题。
为有效的控制浅埋隧道破碎围岩的超挖，保证开挖过程中安全施工，本文就某某高速公路穆陵关隧道采用的措施，谈谈对此问题的认识。该隧道为双洞隧道，单洞全长750米，最大埋深42米，大部分段落埋深在20-30米之间。洞口进洞段约10米范围埋深在2-4米之间，属于典型的浅埋隧道。由现场的钻孔探测资料分析，该隧道所处的位置存在有断层及构造破碎带发育，导致该隧道有近40米的长度范围处于断层破碎带内，区域稳定性较差。该隧道为高速公路隧道，开挖跨度和开挖断面积均较大，在洞口Ⅴ级围岩地质中，开挖断面面积达到190平方米。
针对以上情况，为了保证安全施工，同时保证隧道的超挖控制在规范允许的范围之内，采取了如下几个控制措施：
一、严格按设计要求做好洞口部分的施工
洞口部分包括明洞的开挖与支护，洞口边仰坡的开挖与支护及进洞前的超前支护的施工。明洞及洞口边仰坡的开挖要严格进行放样，按放样的边界线及设计的坡度进行开挖，尽量减少超挖，禁止出现欠挖现象。开挖完成后，尽快对坡面进行挂网、喷锚支护，减少开挖面的暴露时间，保证边坡的稳定，便于后续工作的展开。根据围岩的破碎情况及设计要求，进洞前要先行做好大管棚超前支护，在管棚支护的保护下进行暗洞的各项施工作业。在明洞开挖至设计轮廓线验收合格后，进行大管棚的放样定位工作，在围岩体上用鲜明的颜色标注每个管棚的位置。为保证每个管棚的位置准确，外插角度符合设计的要求，先要施工便于定位管棚的套拱。套拱施工时，按设计要求的角度预埋套拱施工的定位钢管，每个定位钢管的位置要与围岩体上的标注位置一致，角度符合设计要求。然后根据设计要求浇筑砼。套拱的作用是稳定山体破面，和准确确定管棚的位置及角度。
待套拱砼达到设计强度的70%后，进行管棚施工。根据要求的管棚孔直径选用钻机的钻头，使成孔后的孔径满足设计的要求。若围岩容易造成卡钻或踏孔等现象，要进行跟钻支护，或进行注浆后重新钻进。钻进过程中要对围岩情况做详细的原始记录，对石屑进行地质判断和描述，为隧道的进洞开挖作超前预报，指导下一步的洞身开挖。
每个孔成孔后对均要进行检验，检查其孔径，孔深，外插角是否符合设计要求，合格后进行下一孔的钻进施工。然后安装钢管，进行注浆作业。注浆时应保证注浆压力不小于1PMa,保证围岩体内充满水泥浆。
二、及时进行超前地质预报
针对该隧道地质情况较复杂的实际情况，特别委托有专业资质的单位对该隧道进行了专门的超前地质预报。采用了先进的TSP地震波进行数据采集，每次只取用前进方向100米的数据为可靠数据，进行分析预测。两次地质预报的搭接长度控制在10米左右，保证测得的数据有较高的可靠性，为隧道施工的方法、措施的变更和拟定提供依据，能够有效的指导施工，减少施工的盲目性。将地质预报测得的数据进行分析，判断围岩的状况，与设计文件进行对比分析。若与设计围岩一致，则按设计围岩级别进行施工，若出现偏差，则应根据实际围岩情况重新进行分析确定，有必要时，及时与设计单位联系修改设计，保证施工的安全和质量。三、做好监控量测工作
监控量测作为隧道“新奥法”施工的核心，在监控洞室内的变形，判断围岩的裂隙、构造节理、裂隙走向及岩石破碎情况，初期支护变形情况，保证施工的安全和隧道结构的稳定等各方面都起着不可替代的作用。其中，每一开挖循环所做的地质素描图，对预判洞身围岩的变化有着很强的指导作用。通过地质素描图，能够得到围岩的结构构造、节理发育情况，裂隙破碎情况，知道围岩的薄弱点，辅助判断围岩的级别。同时为调整钻爆参数提供依据。周边位移、拱顶下沉和地表下沉等项目的及时监测，为隧道施工提供洞身的变形大小、稳定时间等重要指标，据此可准确判断洞身开挖的预留变形量等指标是否合理，以便控制炮孔的装药量等指标，准确确定掌子面围岩的开挖轮廓线，周边眼的位置等。四、做好钻爆作业工作
钻爆作业包括钻爆设计和钻爆施工。钻爆设计是洞身开挖的关键性工作，钻爆设计好坏，直接关系到洞身的开挖到位的准确程度，即围岩的超挖大小。在进行钻爆设计时要根据围岩的级别，薄弱部位的具体分布情况，进行详细周密的计算，确定炮孔的布置密度及炮孔装药量等指标。然后在钻爆施工时严格按设计好的方案进行操作。控制好周边眼的间距误差在50mm以内，眼底不超出开挖断面的轮廓线100mm。钻眼完成后，要按设计方案的炮眼布置图进行检查。不合格的孔眼，要重新钻孔施工，直到合格为止。然后才能按设计的装药方式和装药量进行装药，爆破。根据实际的爆破效果及时对下一循环的炮眼布置图进行调整，通过反复几个循环的调整，使爆破后的洞身轮廓线更接近于设计的要求。特别注意在施工过程中，要及时根据围岩的变化情况，调整炮眼布置图，以满足设计轮廓线的要求。五、采用合理经济的开挖方法
确定合理的开挖方法即首先要保证施工的安全，同时要保证施工的进度与经济性。根据围岩的级别、类型等可以采用的开挖方法有台阶法，环形开挖留核心土法，中隔壁法，及侧壁导坑法等等。
无论是环形开挖留核心土法、中隔壁法、还是侧壁导坑法施工，均限制了大型施工机械的使用，拆除临时支撑时初期支护会因突然卸载二出现大的变形，存在安全隐患，各分部开挖工作面的施工初期支护时，循环衔接性差，相互干扰大，初期支护不圆顺，容易引起应力集中、质量不能得到充分保证、并且临时支护工序多，投入大，不经济等。根据现场的实际情况，该隧道在地质构造上属于鲁中南断块上升区的沂沭断裂带活动区，其显著特点是断裂构造发育，断裂的规模与方向不同，互相交切，把该区分割为许多大小不等，形状各异的地质块体，。出口处风化破坏严重，节理裂隙极发育。通过现场物探分析，该隧道处有约40米破碎带通过，区域稳定性较差。在开挖进洞前经过仔细的研究，决定采用短台阶法进行施工。具体为“三台阶七步开挖法”。即三个台阶依次相距大约5-10米的距离，上台阶整体开挖，中台阶与阶两侧错开梯度前进开挖，仰拱部位开挖采用左右错开分别开挖的方法。其中仰拱开挖与前面三个台阶的距离控制在50米左右。这样就在距掌子面约60米的范围内，隧道整个断面开挖分7个开挖面，以前后7个不同的位置相互错开同时开挖。然后分部同时支护，形成支护整体，尽量缩短每工序作业循环时间，逐步向纵深推进。
在具体施工中三台阶同时一次爆破后同时进行初期支护及出渣作业。由于采用台阶开挖，工作人员与开挖工作面相对高差较小，在进行初期支护时不需要专门的施工台车，施工较方便。且三台阶施工部位与仰拱之间有合适的工作空间，仰拱施工不影响三台阶的开挖及初期支护的施工，且可以同时进行。采用该法施工过程较简单，无需实施复杂的临时支护措施，大型机械设备可在工作面上进行出渣作业，提高了出渣作业效率，节省了临时支护的施做时间，加快了施工的进度，减少了该项费用的投入，其施工的经济性得到保证。三台阶施工梯度同时前进，相对开挖面积较小，能够保证施工的安全。此法可以在一般围岩地质条件下，大力推广应用。
六、及时进行初期支护
根据“新奥法”原理，要依靠围岩自身的承载能力承受来自上部的荷载。对于破碎的围岩，其整体性较差，在开挖过程中易造成石块脱落，不但给施工带来安全隐患，而且时围岩面产生凹凸不平的曲面，从而形成应力集中现象，不利于围岩的受力。在施工过程中及时按设计要求施做初期支护，即能够尽量避免石块的脱落，给施工营造安全的施工环境，又能保证围岩的轮廓线与设计一致，以利于围岩的自身稳定，同时，初期支护及时地与围岩一起受力，改善围岩的受力条件，确保围岩的安全。七、适时进行二次衬砌的施工
通过监控量测所得的数据，当围岩的变形基本完成，变化速率趋于零时，即应当进行二次衬砌的施工，尽早完成环形受力。二次衬砌施工完成后，使隧道结构的受力与设计一致，保证了隧道施工的安全状况。八、结束语
在实际施工中，通过以上几点的运用，使该隧道在施工过程中没有出现过一次塌方事故。围岩的最大超挖控制在20cm以内，达到了规范的要求。该隧道于2009年8月开工，2010年12月双线1500米全部贯通。工程在开工时间推迟2个月的情况下，按原计划工期完成了洞身开挖。施工过程中，节约了大量临时支护的费用，又由于控制超挖在规范要求的范围内，使初期支护的喷射砼工程量得到了有效地控制，有效的节约了工程成本。该隧道采用的方法合理，施工工程安全可靠，取得了一定的经济效益，在类似工程施工中可以推广使用。
参考文献