中交隧道局黑山项目
摘要：本文结合东欧黑山南北高速公路隧道施工现状，针对在复理石围岩条件下，对隧道洞口及洞身开挖与初期支护施工技术进行了分析。
关键词：高速公路隧道；复理石;开挖支护;施工技术
1、工程概况
黑山共和国Bar-Boljare高速公路Smokovac-Uvac-Matesevo段建设项目第4标段,共有6座隧道总长7029单幅米，主要是Ⅳ级、Ⅴ级复理石围岩,主要由多泥岩、砂质泥灰岩、页岩组成，薄层状结构，强风化、节理发育破碎，断层、褶皱较为发育，泥质胶结，遇水具有泥化现象,围岩整体性和自稳性较差,给隧道施工带来巨大的安全质量风险，所以隧道开挖支护施工是黑山南北高速公路工程中的一个重点、难点。
2、洞口开挖施工技术
2.1截水天沟施工技术
截水天沟施工采用人工开挖和人工砌筑的方式，施工前,首先由测量人员根据图纸放出边仰坡开挖边线,并在开挖边线至少5米外放出各种形式水沟标高点，施工时,应自低处向高处分段开挖和施工，水沟基地采用小型机具夯实，确保基础密实、平整，水沟采用MB30现浇混凝土，并根据设计图纸要求结合现场实际情况进行分段，分段长度不大于15m，并且必须在边仰坡施工前完成，确保坡面稳定。截水天沟横截面如下：
2.2边仰坡施工技术
边仰坡开挖根据现场实际情况，采用人工配合机械的方式开挖，开挖方式采取自上而下,分层开挖，每2-3m开挖高度为一循环，随挖随支护，并随时检查山坡稳定情况。挖掘机开挖后预留20～30cm进行人工修坡，确保每次边坡的坡度和坡面平顺符合设计要求。
每层边坡开挖后，便进行喷射混凝土防护，工艺流程如下：初喷2-3cm混凝土→挂设钢筋网→钻孔→安装砂浆锚杆及排水管→复喷至设计厚度→安装锚垫板及螺栓（复喷后12小时或不迟于2个循环作业），施工要点包括：
（1）每一循环开挖后地质工程师需要进行地质素描，对边坡地质情况分析，并与主设计进行对比，由隧道工程师根据地质素描结果适时对边坡防护参数进行调整。
（2）喷射混凝土必须在2小时内完成，并且在喷射混凝土完成12小时后方可进行下一层开挖。
（3）边仰坡自上而下开挖，开挖后及时进行防护工程施工等,确保边坡的稳定性。
边坡支护如下图所示：
钢筋网片搭接如图所示：
长管棚采用顶进法施工，洞口开挖（上半断面）完成后，预留核心土，然后开挖护拱下部基础，并对周围喷锚防护，及时施作混凝土套拱并作为管棚导向墙，浇筑前，安装洞口导向墙工字钢拱架，钢架采用HE180A及HE160A工字钢，并用锁脚锚杆锁定锚固，然后将长2m的φ133*5mm（V-PC）或长2mφ75*4mm（IV-PC）导向管按照5°的外插角由Φ20mm连接钢筋牢固焊接在钢架上，经测量检查合格后安装模板浇筑套拱混凝土；用钢管脚手架搭设钻机平台，钻机定位后按设好的孔口管方向平行进行钻孔，并对每个孔进行编号，用高压风将孔口清理完毕后，用装载机或挖机在人工配合下顶进已加工好的钢管，最后进行管棚注浆工作。为保证注浆质量，管棚下管结束后，吹出杂质，以免堵塞，注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。注浆顺序应从低向高进行，当注浆量达到设计要求时停止注浆。
管棚施工见下图所示：
3、洞身开挖支护技术
3.1洞身开挖施工技术
(1)开挖方法及工艺
本标段隧道地质主要以Ⅳ～Ⅴ级复理石围岩为主，主洞洞身均采用两台阶法开挖；洞口段及浅埋地段开挖时上台阶掌子面预留核心土；紧急停车带加宽部分一次性开挖。附属洞室及横通道在主洞开挖支护后开挖；仰拱开挖时采用栈桥避免对掌子面施工产生干扰，左右洞相同工序错开施工。
隧道主要采用悬臂掘进机开挖，若施工过程中遇到较硬围岩，开挖效率低，经济效益差时，则采用钻爆法作为备选方案。
(2)悬臂掘进机开挖
隧道悬臂式掘进机是一种综合掘进设备，集切割、行走、喷雾灭尘于一体，能切割任意形状的巷道断面，切割出的表面精确、平整，便于支护，是一种高效率开挖方法。悬臂掘进机开挖的总体施工组织方案如下图：
作业步骤及控制要点如下：
①激光测量定位。
②隧道掘进机就位后，在上台阶选择一侧开始施工。先进行扫底作业，而后根据一定切割路线切割。
③当截割较软的岩石时，采用左右循环向上的截割方法；当截割稍硬岩石时，可采用由下至上从左到右截割的方法；当断面节理较发育时，应沿节理方向切割，大致切割顺序为自下而上、S型或者Z型切割，悬臂掘进机开挖方法示意。
④根据围岩情况，确定首次掘进距离。该距离因围岩等级而异，目的是确保施工过程中不出现塌方，为安全起见，首次以0.5m为尝试掘进距离，而后可按0.1m递增掘进距离，直到符合快速掘进的目标值。
⑤在遇到较差隧道围岩时，可以环形开挖，预留核心土。
⑥若有大量泥岩，且地下水丰富时，选用螺旋叶片式截割头，配长型截齿，避免泥岩粘附于截割头表面。
(3)钻爆开挖
当隧道开挖施工时遇到较硬围岩，且悬臂掘进机开挖效率降低时，应采用围岩钻爆技术开挖，钻孔爆破开挖工艺：炮眼测量放样→双臂液压凿岩台车钻孔→装药爆破→通风→出渣。
钻爆作业采用双臂凿岩台车钻孔、光面爆破的方式。施工前先进行爆破设计，然后再根据岩石性质和周边环境按照爆破施工方案对钻爆参数进行合理调整，先布置掏槽眼，然后根据地质情况及开挖断面的大小均匀布置辅助眼和周边眼，开挖断面较大时，可根据上稀下密、适当加眼、中部均匀分布的原则布置辅助眼和周边眼。确保在控制隧道超欠挖的同时，也能保证隧道的稳定性。
3.2格栅拱架安装施工技术
初喷混凝土后及时进行格栅拱架安装，架设前，应由测量人员将待架拱架的位置（里程、中线和水平）测放在喷射混凝土面上。然后，由人工及作业平台架设拱架，打设锁脚锚杆，并焊接成整体，拱架与拱架之间采用钢筋连接，连接筋与钢架双面焊接。
3.3钢筋网片挂设施工技术
初喷混凝土3cm-5cm以后，钢筋网片按图纸标定的位置进行挂设，并随着初喷面的起伏铺设固定，网片搭接长度不小于两个网格长度，焊接网距初支面的保护层厚度不得小于20mm。
3.4锚杆施工技术
锚杆施工质量的好坏直接影响隧道工程质量的优劣，锚杆施工主要从以下几点进行质量控制：首先，按设计要求进行测量布孔，采用双臂凿岩台车钻孔，钻眼施工完毕后，用高压风、高压水对注浆孔进行冲洗，保证无石渣、杂质，砂浆采用批复的MA20配合比用砂浆搅拌机拌合后进行注浆，待确认孔内浆体饱满后，将锚杆体缓慢均匀推入，保证浆体完全包裹锚杆并用木楔在孔口楔紧杆体，防止在砂浆凝固前因锚杆自重下滑。锚杆施作完毕，强度达到10Mpa后，安设锚杆垫板，上螺帽。注浆在初支完成后不晚于两个作业循环时间内进行。
3.5喷射混凝土施工技术
本标段隧道初期支护均采用湿喷施工作业工艺,混凝土湿喷施工工艺因其“环境污染较小、社会效益较好、综合成本较低”等优点，较大的改善了隧道内的施工作业环境，提高了隧道施工质量，混凝土在喷射施工时，控制要点如下：
（1）混凝土喷射前应对待喷面进行检查，做好地质记录，确认无侵线后用高压风或水冲洗岩面。
（2）喷射混凝土分二次施喷完成，按先墙后拱、自下而上的顺序进行作业，为尽早封闭暴露岩面，防止表层风化脱落，初喷在开挖完成后立即进行，喷射厚度为3-5cm，然后按设计要求施作锚杆、架立钢支撑，再复喷至设计厚度，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再喷射时，先用风水清洗喷层面。
（3）喷嘴与岩面尽量保持垂直，距岩面在0.6m～1m之间，若受喷面被钢筋网或钢支撑覆盖时，可将喷头稍加倾斜，但不小于70°，以保证混凝土喷射密实。
（4）喷射混凝土物料不得放置时间过长，同时脱落的废弃物料严禁重复使用，应集中收集废弃。
4、结束语
综上所述，黑山南北高速公路复理石围岩隧道开挖初期支护技术，在满足欧洲和黑山当地标准的前提下，与国内同等条件下的施工技术相比，有所不同。本文结合工程实例，通过对洞口边仰坡施工技术、悬臂掘进机施工技术、钻爆技术、锚杆施工技术、混凝土喷射技术等进行了分析，为以后同类工程施工提供了参考。
参考文献
[1]汪德志.复杂地质环境下隧道施工技术[D].西南交通大学，2011(S1):31-33
[2]黄华龙，彭熙建.对当前高速公路隧道施工技术的分析与探析[J].城市道桥与防洪，2013（6）：16.
[3]郑明波.高速公路隧道施工技术与质量控制研究[J].黑龙江交通科技,2016,39(07):145+147.
[4]兰立刚.高速公路隧道施工技术及控制要点分析[J].科技创新与应用,2016(03):232.