介绍安企村2号隧道单向掘进CRD法导洞出洞施工工艺及方法。关键词：隧道工程；单向掘进；CRD法导洞出洞；施工方法中图分类号：U455
文献标识码：B
文章编号：1006—3951（2019）Z2—0053—05DOI： 10.3969/j.issn. 1006-3951.2019.Z2.0141工程概况现场，相应的附属设施无法修建，施工风、水、
1.1工程简介安企村2号隧道左右全长1396m,设计为分
电引接困难；2）该部位安企1号隧道出口、安企2号进口
边仰坡均无法实施。为此，经过现场多次实地勘察，安企村2号 隧道进口右幅覆盖层薄，且出口地势陡峭⑴，综
离式小净距隧道。左幅隧道进口里程ZiKl+575,
出口里程Z1K2+258，总长683m；隧道右线进口里
程K1+575,出口里程K2+288，总长713m。隧道
从出口段向进口段掘进，按新奥法原理组织施工，
进口段纵坡位于2%的竖曲线上，围岩为V2级围岩, 岩体破碎。1.2进口段自然条件及地理条件进口为傍山段，横坡坡度约22。，天然边坡 整体稳定性好。斜坡岩性为砂质板岩，棕红色， 风化层厚度较大，差异风化现象明显，岩体破碎，
合各种因素分析后，安企村2号隧道右幅采用单 向掘进出洞⑵。安企村2号隧道进口布置见图1。层间存在软弱夹层，边坡开挖后稳定性较差，需 进行防护。2出洞段里程确定2.1施工条件K1+575 （安企1号隧道右幅世占）根据安企村2号隧道进口现场踏勘，进口段
山势较陡，自然斜坡坡度约75。，且进洞口为一
陡坎，高度约10〜15m,陡坎靠小桩号侧为冲沟,
设计为高填方路基与隧道顺接。由于进口部位距
K1+575 （安企2号隧道右诂止点）Kl+591安罡2号隧道 右幅明洞段止点安企2号隧道 右幅管棚段止点Kl+621明洞段离最近的公路约2km,有1条宽度约2m的乡村小 路可以到达，路两侧为林地，征地困难，并且安
企村2号进口边坡及高填方路基均无法启动施
K1+626 （导洞起点）CI施 —
工，为此，原来的规划已无法实现，主要存在的
问题是：<叵
图1安企村2号隧道进口纵剖面图和平面图1）施工便道无法修建，材料及设备无法运达
收稿日期：2019-08-26作者简介：王星（1986-）,男，陕西渭南人，助理工程师，主要从事公路工程施工与管理工作。54云南水力发电2019年增刊2期2.2施工里程确定根据现场的实际地形情况及两阶段施工图
设计（图号：S5-zt02-02），桩号K1+660处右 幅埋深约28m,且从该桩号段往进口方向，埋 深越来越浅，为此，确定出洞段施工桩号为： Kl+591 ~ K1+660,施工长度 69m （ 34m+35m ）。2.3围岩特性及支护构成1） 围岩特性：进口出洞段围岩级别为V2级，
根据开挖掌子面情况，主要为棕红色、强风化砂 质板岩，岩体破碎⑶、节理裂隙发育，地下水主
要为第四系孔隙水及基岩裂隙水。2） 支护构成：①Kl+660 ~ K1+626 （长
34m ）,初期支护型式SF5出 ②Kl+626 ~ K1+601 （一
般导洞段，长25m）,初期支护型式SF5d;③K1+ 601 ~ K1+591 （初支加强导洞段，长10m）,初期
支护型式SF5d, 0 42mm X 4mm超前注浆小导管，
2棉钢架/循环；I22b钢拱架，间距50cm; Kl+591
施作0 108mm大管棚（长30m）。衬砌类型SF5d支护参数为：42mm X 4mm
超前注浆小导管，L=450cm,环向间距30cm,搭
接长度150cm, 5棉钢架/循环；I22b钢拱架，间
距60cm, 29cmC25喷射混凝土，0 8mm双层钢 筋网 15cm x 15cm; 施工过程中严格按照“管超前、弱爆破、短进尺、 强支护、早封闭、勤测量”原则组织施工，加强 超前地质探测、预报及围岩收敛、拱顶下沉观测， 及时施工仰拱，尽早形成承力封闭环。3.1超前地质预报掌子面前方岩性判定根据设计图纸、第三方超 前地质预报、掌子面岩性和超前探孔资料综合分析, 判定掌子面舫围岩岩性、节理、地下水发育情况, 及时做到“岩变我变”，确保出洞段施工安全。3.2开挖工法、施工工艺及循环进尺长度控制 3.2.1 导洞出洞段K1+591 - K1+626 （长 35m）1）开挖工法。导洞出洞段Kl+591 ~ K1+ 626,埋深W 1B（ B隧道宽度），为保证施工安全， 采用导洞出洞⑷，导洞位于上导左侧（出口至 进口方向），为减小开挖断面，将原设计CRD 法I序开挖分为I -1、I -2两期进行，出洞采 用I -1断面出洞，开挖高度满足设备（挖掘机、 装载机、自卸车）通行要求，有效断面通行尺寸 为3.5m （宽）x 4.2m （高），开挖施工断面见 图2。出洞洞口边仰坡和大管棚施工完成后，采 用CRD法从进口往出口开挖剩余断面。2）施工工艺。 施工工艺流程见图3O3 ）主要施工方法。超前支护。Kl+626 ~ K1+601 （一般导洞段， 长25m）,按照原设计5棉/循环施工，并可根据图3施工工艺流程图王星，梁宗磊，吕航，陆飞，胡绍兴 安企村2号隧道单向掘迸CRD法出洞施工技术55现场实际情况进行调整。K1 + 601 ~ K1 + 591 （初 支加强导洞段，长10m）,顶拱120。按照2棉钢 架/循环支护，锚杆长度可根据埋深适当增加。小 导管在加工厂统一制作，钻孔采用手风钻钻孔， 人工安装。加工图见图4。高压阀042无缝骨 钢花管加工示意图图4超前小导管施工工艺示意图开挖支护。导洞出洞段K1+591 - Kl+626（长 35m）,仅进行左侧I -1导洞施工，直至出洞， 每部循环进尺按0.6 ~ 0.8m控制。在开挖前， 对掌子面前方围岩进行预加固，开挖完成后，及 时进行初期支护，Kl+601 ~ K1+591 （初支加 强导洞段，长10m）段，采用I22b钢拱架，间 距 50cm; Kl+626 ~ K1+601 （一般导洞段，长 25m）段，采用I22b拱架，间距60cm;其余初 期支护采用参数按原设计: 8mm双层钢筋网， 间距15cm x 15cm; C25喷射混凝土厚29cm;径 向采用0 42mm x 4mm注浆小导管，L=350cm, 间距100cm x 60cm;同时严格控制锁脚锚管施工 质量。进口边仰坡施工及套管、管棚施工“J 洞口边仰坡施工：导洞出洞至明暗洞交界里程 （K1+591）后，及时进入明洞边仰坡施工。在 边仰坡开挖时，测量人员应随时监控边仰坡开 挖过程中坡体稳定性情况。开挖从上而下逐级 刷坡（以2 ~ 3m为宜），每刷坡完成一级， 及时进行边仰坡防护（0 22@100cm X 100cm, 0 8@25cm X 25cm, C20 喷混凝土厚 10cm ）, 保证边坡稳定。当边仰坡开挖高度达到大管棚 套拱拱顶标高时⑸，预留核心土，开挖到底 标高时立即进行超前大管棚施工。施作套拱： Kl+589.25 ~ K1+590.75 处架立 4 棉 I20a 型钢拱 架，钢架外缘安装0 140mm X 8mm,长200cm的 导向钢管，与管棚位置方向一致，钢管与钢架焊 接并用0 22mm钢筋焊接固定，钢拱架各单元由 连接板焊接成型，单元间由螺栓连接牢固。然后 浇筑60cm厚C20混凝土包裹钢支撑和导向管。 套拱完成后，对边仰坡局部位置进行补喷C20混 凝土封闭仰坡面。利用水平地质钻，从导向管内 钻入，保持外插角1° ~ 3。为宜。遇到卡钻，每 钻进lm退钻，若卡钻频繁，注浆后再钻。管棚 钢管01O8mmx6mm,采用机械顶进，顶进时， 节长6m,为保证接头错开，相邻管棚采用3m管 节进行调节。[-2、R、皿、IV开挖支护。大管棚施工完成后, 右洞从进口往出口采用CRD法进行开挖掘进，直 至隧道贯通。仰拱施作。仰拱开挖紧跟下台阶施工，与下 台阶距离满足设计图纸⑹要求（V 20m）;仰拱 一次开挖长度4~6m,开挖完成后立即施工仰拱初 期支护、钢筋板扎、浇筑仰拱及填充混凝，使快 速封闭成环。3.2.2 出洞段K1+660 - K1+626 段（长 34m）出洞段 Kl+660 ~ K1+626 （长 34m）为 V 级 围岩，岩体较差，采用CRD法开挖，遵循“小 分块、短台阶、多循环、快封闭”的施工原则， 自上而下分4块开挖，随挖随支，分块成环， 每循环进尺按一棉钢架控制，上台阶左、右断 面交错开挖，交错长度10 ~ 15m。隧道开挖至 K1+626断面后，整体封闭成环，初支变形稳定 后，将开挖方法按I -1导洞（图5 ）结构尺寸 继续掘进开挖，仰拱、二衬施工紧跟，满足安 全步距要求。56云南水力发电2019年增刊2期3.3左洞洞口及安企1号隧道出口洞口施工安企村2号隧道右线超前大管棚及边仰坡支 护施工完成后，先用挖掘机将安企2号左洞进口 和安企1号隧道出口边仰坡刷坡到位，刷坡时仍 要遵循逐级开挖逐级支护，保证边仰坡支护及时。 边仰坡开挖到位后，开始超前大管棚施作，施工 工艺与安企村2号隧道右线进口相同。3.4监控量测\"I3.4.1 监控量测项目1） 洞外地表沉降观测。2） 周边收敛量测。3） 拱顶沉降量测。3.4.2点位布设在Kl+591 ~ Kl+626段地表，沿隧道轴线方 向每10m设置1处地表沉降观测桩，横向两侧各 20m范围内每5m布置1个沉降观测桩。洞内10m 布置1个拱顶下沉点和2个净空收敛观测点，左 右对称测点位于同一水平线上，用铢卡TM30全站 仪观测点位的动态变化。1） 地表下沉点布置要求。①监控点的埋设： 测点埋设应采用标准方法进行埋设，在埋设点地 面开0 120mm的孔，然后打入顶部加工成半球形 的0 20mm螺纹钢筋（钢筋端头切割十字丝）， 在标志钢筋周围填入砂浆夯实。②控制点的监测 时间：地表下沉量测采用水准仪观测，在仰拱封 闭成环，下沉基本稳定时为止。2） 拱顶下沉及周边收敛。导洞范围内每隔 5m布设1个观测断面，最前端的1个断面紧跟掌 子面，每个断面采用全站仪观测水平收敛值和拱 顶下沉值。3） 量测频次。洞内观测分为开挖工作面观测 和初期支护状态观测两部分。开挖观测应在每次 开挖后进行，应根据现场实际变形、沉降情况， 调整检测频率，安排专人负责控制量测，并及时 进行监控数据分析上报。3.4.3监控量测数据经过2个多月的精心组织施工，安全村2号 隧道右幅安全出洞，从施工阶段监控量测结果看， 地表最大沉降量40mm,洞顶地表无裂缝开裂现象, 拱顶最大沉降量60mm,周边收敛最大值30mm, 导洞出洞施工沉降值控制在设计允许范围内，说 明施工方法合理。4安全措施针对安企村2号隧道单向掘进CRD法出洞 施工特点，采取施工过程中进行全程跟踪，详 细了解各环节施工情况，确保洞内隧道施工全 面受控。1） 开挖施工前进行超前地质预报工作，采取 TSP地质探测仪、地质雷达结合超前钻孔，探明工 作面前方的工程地质与水文地质情况，采取预防 措施，不得盲目掘进。2） 开挖前对掌子面前方围岩进行预注浆加 固，使松散岩体固结，增强围岩的自承能力， 保证开挖过程中掌子面及隧道拱顶部位土体的 稳定性。3） 导洞出洞段Kl+591 ~ Kl+626开挖过程 严格控制开挖顺序、台阶长度，尤其是上台阶左、 右幅纵向开挖错距、每循环进尺长度等，随挖随支, 使支护结构封闭成环，整体受力。4） 根据现场工作面围岩揭露情况，控制初期 支护拱架下沉及内收敛，在各单元钢架连接处增 设2根锁脚锚管，1根与铅垂方向成W30。角来 防止钢架沉降，另外1根与铅垂方向成约60。角 来防止钢架向内收敛，通过增加锁脚锚管约束其 沿洞轴方向的转动自由度，有利于限制围岩变形, 还有助于支护结构承载能力的发挥。5） 拆除临时钢架时，受力体系转换，为防止 初期支护因应力突变而失稳，在拆除前，进行监 控量测，取得拆除前的初始读数，在整个拆除过 程中，对隧道拱顶下沉采取不间断观测，拆除时 机根据监控量测结果分析，待初期支护收敛稳定 后，方可逐棉、逐段自上而下拆除临时钢架和临 时仰拱，并及时施作仰拱填充及二次衬砌，以保 证隧道安全。6） 监控量测是CRD法安全出洞施工的重要 环节，是判断地表沉降、拱顶沉降和边墙收敛稳 定性的直接依据，依靠监控量测数据指导现场 施工，同时还可为施工现场提供及时、准确的 预警信息，为洞内施工人员规避施工风险提供 王星，梁宗磊，吕航，陆飞，胡绍兴 安企村2号隧道单向掘迸CRD法出洞施工技术57有效保障。7)在隧道的掌子面开挖、喷锚、支护及仰拱 部位的开挖、浇筑混凝土过程中，确保逃生通道 5结语隧道单向掘进CRD法导洞岀洞施工技术，已 在晋红高速公路安企村2号隧道软弱围岩且为浅 埋偏压的出洞施工中成功实施，施工中通过对各 的完好，应急物资设置到位，并随着掌子面的不 断掘进而向前移动。8 )初期支护喷射混凝土与岩壁之间存在空隙, 不能与岩体封闭成整体，不利于初期支护长期承 个关键环节的控制，有效控制了安全风险，实现 T “零事故”的安全管理目标，同时也验证了上 述施工工艺与施工方法的可行性，为今后类似工 担荷载，初支结构封闭后应及时进行初支背后空 隙注浆回填，确保二者接触紧密，控制初期支护 程施工提供参照和借鉴。參考文献：变形。9) 在边仰坡开挖时，要时刻注意自然坡的变 [1]陈力华•石鼓隧道单向掘进快速施工技术研究[J ].公路交通技术, 化，其变化可切实反应出开挖过程中坡体稳定性。 每开挖完一级，及时进行边仰坡防护，保证边坡 稳定。2013, (1) ： 105-110.[2 ]吴发展，龙杨.卧虎山隧道左线上导坑出洞施工技术[J ]•福建建筑， 2019, (3) : 69-73.[3 ]高鹏，王俊杰.炮台山隧道单向出洞施工技术[J].交通工程建设, 10) 定期开展专项检查，全面做好隧道施工 安全管控。隧道洞内外爆破作业，设有专职安全 2016, (1) ： 27-31.[4 ]史铁力.巨口隧道单向掘进小导洞出洞施工技术[J].科技致富 向导,2012, (14) : 339-339.[5] JTGF80-2004公路工程质量检验评定标准[S].[6 ]晋宁至红塔区高速公路两阶段施工图设计[Z].云南省交通规划 员统一指挥，剩余火工产品及时退库。爆破前进 行人员疏散与警戒，爆破后进行洞顶监测及巡视， 设计研究院，2014.[7] JTGF60-2009,公路隧道施工技术规范[S].确保洞内、洞外安全。 中国能源报：白鹤滩水电站被称为当今世界在建的综合技 洛渡、向家坝等大型工程研究应用的基础上，针对白鹤滩水电 术难度最大的水电工程，技术难度主要体现在哪些方面？站的特点开展了一系列深化研究试验工作，最终全坝首次采用 低热水泥混凝土，并配合精细化温控措施，大坝混凝土温度控 制效果良好。而且，得益于结构设计上的创新，我们针对性地 解决了枢纽泄洪消能问题。通过建立设计、施工、监测一体化 王玮：电站建设中遇到了六大技术难题，包括柱状节理玄 武岩作为高拱坝坝基问题、抗震安全性问题、拱坝建设过程中 混凝土温控防裂问题、枢纽泄洪消能问题、巨型地下洞室群的 稳定问题，以及世界最大百万水轮机组研究应用问题。中国能源报：如何破解上述难题？实时动态反馈分析机制，借助多种技术方案，成功应对了高地 应力、层间错动带、硬脆玄武岩等复杂地质综合作用下的洞室 王玮：白鹤滩地质条件复杂，是世界上首次利用柱状节理 玄武岩作为建基岩体的大坝。在白鹤滩工我们首次全面、 系统研究了柱状节理玄武岩工程特性，拿出了一整套保护处理措 施。经充分论证，三峡集团党组决策，柱状节理玄武岩可以作为 群围岩稳定问题。中国能源报：建造这个超级水电工程，在安全保障方面做 了哪些工作？王玮：首先，构建大型水电工程本质安全体系，通过应用 大型缆机群、大口径反井钻机、竖井门式垂直升降系统、液压 高拱坝基础，并采用扩大基础适应它。从实施效果来看，处理措 施是合理的，各方对这一关键技术问题的解决方案也都充分认可。自升爬模、钢筋钢模台车等先进的设备化解重大安全风险，推 此外，白鹤滩工程处于地震活动强烈的川、滇地震带，坝 行“三层级、四体系”管理模式，健全全员安全生产责任制， 有效落实安全生产“一岗双责”;其次，在水电行业首创研发 基于微信的隐患管理系统，革新参建各方隐患管理理念，建立 址的地震动参数在300m级高坝中是世界最高的。为此，华东 院联合国内四家科研单位开展专题研究。其拱坝抗震研究理论 深透，成果丰富，提出的大坝抗震措施更为合理，针对性很强， “以奖代罚”的考核导向，鼓励参建单位主动揭露“家丑”, 有效遏制隐患升级为事故。(摘自《中国能源报》2019年10月14日 第12版)在国内处于引领地位。同时，混凝土温控防裂问题关系到拱坝质量，在三峡、溪 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容