本文作者：王 猛 肖清华 李维瑞 张海云 单位：西南交通大学 土木工程学院 中铁十三局集团公司 第五工程有限公司

隧道的施工方法发展至今，主要形成了明挖法和暗挖法两大类。明挖法又包括基坑开挖法、盖挖法和沉管法;暗挖法主要包括钻爆法和非钻爆法。其中钻爆法又称矿山法，分为传统矿山法和新奥法;非钻爆法又可以根据掘进方式的不同分为盾构法、掘进机法和顶进法［1］。在实际工程中，不同的工程条件，要求不同的施工方法。关宝树［2］结合国内外现有施工方法及工程实践，总结了大跨度隧道或隧洞的施工方法;王仲何［3］分析了在各种不良地质地层中进行隧洞施工的主要方法。目前，最常用的施工方法是钻爆法和掘进机法。张晓伟等［4］结合工程实例从多个角度对这两种施工方法进行了比较，指出钻爆法相对经济，且应用灵活;掘进机法施工速度快，但造价较高。在具体选择施工方法时，一般应综合考虑多种因素，寻找最适合工程实际情况的一套施工方法。本文以涪江古城水电站引水隧洞工程主洞施工为载体，分析了引水隧洞工程施工可选择的方法，提出了以非常软弱的千枚岩为主要构成的软弱围岩条件下的一套隧洞施工技术。

1工程概况

古城水电站引水隧洞工程主洞施工范围为(引)1+000—(引)6+050段，断面为圆形，内径9.5m，全长5050m，平均纵坡i=3.25‰，布置在涪江左岸山体中。沿线山体浑厚，地表高程875～1145m，沿线出露地层单一。洞室所穿越地层的主要岩性为深灰色、灰色绢云母千枚岩夹薄层或条带状变质细砂岩，或呈千枚状粉砂质板岩，局部可见结晶灰岩透镜体。沿线地表多有第四系残坡积层、崩塌堆积层及阶地堆积层分布，一般厚0.5～23.0m。引水隧洞工程所在区域地震动峰值加速度为0.20g，地震动反映谱特征周期为0.40s。对古城水电站工程地震安全性进行复核的结果为，汶川8.0级地震影响到工程区的烈度为Ⅷ度。

2施工方案比选

地勘资料显示，隧洞围岩主要为Ⅳ类，属软弱围岩。为保证施工安全，在开挖的过程中必须配以适当的支护方法，包括超前支护、初期支护、临时支护和永久性支护。结合实际条件，对该类软弱围岩，选择“短进尺、弱(不)爆破、快封闭、强支护、勤测量”的施工原则，从而确保永久性支护及时封闭成环。长台阶法因不能使永久性支护结构及时封闭，致使围岩暴露时间过长，显然不能在本工程中使用。根据隧洞围岩情况及断面设计，综合考虑安全性、经济性及工期要求，结合现有的技术装备和隧洞施工经验，决定按新奥法原理组织施工。采用钻爆法破岩，高效的大型机械配套施工，实现开挖、出渣机械施工作业线，喷锚机械配套作业线相配合的一条龙作业。引水隧洞的主洞围岩类别统计及施工方法见表1。

3开挖方法分析

隧洞开挖施工工艺流程见图1。洞身开挖采用风枪钻孔，楔形掏槽的光面爆破，非电爆毫秒雷管微差起爆。围岩较差地段采用松动爆破配以机械开挖，开挖爆破严格控制超、欠挖。初期支护紧跟掌子面进行，必要时进行超前支护。采用无轨运输的出渣方式。洞室混凝土衬砌采用全断面钢模台车进行衬砌施工。混凝土运输利用8m3混凝土罐车。施工过程中，进行监控量测和超前地质预报，采用先进的监控探测技术，对围岩提前做出判断，拟定相应的施工字钢支撑适用于Ⅴ类围岩段，格栅钢架适用于Ⅳ类围岩段。工字钢支撑段和格栅钢架段挂网喷混凝工方案。引水隧洞主要开挖断面尺寸为:Ⅲ2类围岩开挖半径为5.30m，Ⅳ类围岩开挖半径为5.52m，Ⅴ类围岩开挖半径为5.95m(包括预留变形量)。钻爆段开挖采用台阶法施工。开挖采用自制简易钻孔台车配以YT28风动凿岩机钻孔。在保证安全的前提下，先进行上台阶的开挖和系统支护，上台阶完成后方进行下台阶的开挖。在下半部分开挖前，做好上台阶支护的锁脚施工。

4支护方法

由于岩体的特性具有很强的时空变异性，因此支护措施应紧随掌子面及时实施，以减少围岩暴露时间，防止围岩强度等参数随时间发生较大的下降，控制围岩变形，从而确保施工安全。对于不同的围岩，可采取不同的结构形式进行支护，以期达到经济的效果［5］。对Ⅲ2及Ⅳ类围岩，采用锚杆、锚杆挂网、喷混凝土或锚喷联合支护。对Ⅴ类围岩，宜采用锚喷挂网的联合支护形式，并结合辅助施工方法进行施工支护。其中，对于Ⅳ类围岩，必要时可加设格栅钢架。当地质条件差、围岩不稳定时，可采用构件支护。具体支护类型详见表2，其中Ⅴ类围岩引水隧洞工程施工主洞支护结构布置如图2。土厚度为14cm。型钢钢支撑组合安装图如图3所示。每榀钢架共分为A，B两种型号单元，由3个A单元，2个B单元组成。各单元采用I14工字钢冷弯而成，连接板为16mm厚钢板，通过M16×60螺栓连接。相邻钢架通过纵向连接筋连接为整体，纵向连接筋为∠100×10角钢，间距为0.7m。钢架通过锁脚锚杆与岩面固定，锁脚锚杆采用?28螺纹钢，长4.5m，间距1.0m，两侧交错布置，锁脚锚杆与工字钢连接处用“L”弯头进行连接，弯头长度50cm。格栅钢架主筋为4根?28螺纹钢，间距为15cm，“八”字筋为?8圆钢，箍筋为?10圆钢，间距为40cm。单元组成形式与工字钢相同。连接板为8mm厚的10#等边角钢，通过M16×60螺栓连接。相邻钢架通过纵向连接筋连接为整体，纵向连接筋为?28螺纹钢，间距为0.7m。钢架通过锁脚锚杆与岩面固定，锁脚锚杆采用?28螺纹钢，长4.5m，入岩3.7m，外露0.8m(弯头长度0.5m)，与钢架进行焊接。格栅钢支撑组合安装图如图4所示。

5结语

在具体隧洞工程选择施工方法时，要依据工程的实际特点，综合考虑多方面因素，确定最佳的施工方案。涪江古城水电站引水隧洞工程主洞施工的实践表明，本文介绍的施工方法既经济安全，又能实现工期及质量的要求，可以为类似工程的施工提供指导。

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