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中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0910076－02
一、工程简介
该工程位于南方某丘陵地区，均为V级围岩，隧道全长73米，跨度9米，拱顶高度7米，起拱线为4米。工期较紧。
二、地层岩性
出露的岩性为：侏罗系上统溪组（J30）凝灰岩，新鲜的岩石为深灰色，质密坚硬。但出露的岩体多为中、强风
化，褐黄、灰黄、浅粉红、粉白等色。
三、地质构造
根据区域地质资料，基本无大的断裂构造，经现场勘察，岩层走向35-50°，倾向NW，倾角48-78°，节理发育，局部可见断层痕迹，岩体较破碎。节理裂隙主要有：
1．（1）走向83°，倾向SE，倾角67°，节理平滑，节理间距30-50厘米。
（2）走向5°，倾向SE，倾角45°。
（3）走向110°直立。
2．（1）走向258°，倾向SE，倾角50°，节理间距2-10厘米。
（2）走向353°，倾向NE，倾角86°，节理张裂宽<50厘米。
（3）走向300°，倾向NE，倾角50°，节理间距5-30厘米。
3．断面平直光滑，可见擦痕和动力蚀变现象，走向250-270°倾向N-NW，倾角52-70°
4．岩石强风化，顺坡裂隙发育，岩体破碎：采石断面陡立，存在岩体崩塌的危险，已被当地列为地质灾害点。
四、地下水
（一）分布特征
根据现场勘察，地下水为基岩裂隙水、孔隙裂隙水，埋深约在地面下约1.6米，标高约为4.39米，含水层为孔隙裂隙和构造裂隙，主要接受大气降水入渗补给，大多数地段构造裂隙水不发育，涌水量一般较小，其一般常见泉水流量小于0.1L/s，富水性差，水量貧乏，径流模数一般小于3L/s.km。水位年变幅为1.0m左右。
（二）地下水的腐蚀性
根据类似地质环境下的地下水资料分析，场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时与干湿交替时均无腐蚀性；场地地下水对钢结构具弱腐蚀。
五、优化图纸设计
优化图纸设计是工程建设的重点，通过优化设计可以最有效的实现安全、快速、省钱等目的。
根据地质报告和实际试挖的情况分析，该工程围岩类别为V类，强度较低，围岩开挖暴露后立即风化膨胀引起围岩应力释放，强度降低，吸收水分后膨胀明显，显示明显的塑性流变特性，具有膨胀性围岩的特性。因此极易使隧道洞壁发生位移，导致围岩不稳，衬砌破坏。
原设计的截面，起拱线4米，拱高3米，对于如此特殊的围岩，拱高偏小、侧壁偏高，围岩稳定性相对较差，支护要加强，必将增加投资、延长工期，因此必须对高度进行优化。经过与使用单位和设计单位的协商、分析，将起拱线减少为3.5米，起拱高增加到3.5米，也能满足使用要求，通过增加拱高，提高了拱部的高跨比，加强了围岩稳定性，同时由于降低了起拱线，减小了侧压，也有利于侧壁的稳定，从而减少了支护。既省事、省钱又快速、安全,一举多得。
六、开挖方法
隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的类别、围岩的工程地质与水文地质条件、隧道埋置深度、支护条件、衬砌类型、工期要求、工区长度、施工技术水平、机械配备能力、经济可行性等相关因素进行综合分析，并以施工安全为前提，以工程质量为核心，综合研究采用恰当的开挖方法。
采用新奥法施工：针对本工程的特点，对新奥法施工的常用开挖方法全断面法、分部法、台阶法进行比选。
（一）全断面法
由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每次循环工程量相对较大，对于如此具有膨胀性的V类围岩无法及时封闭围岩、尽早完成初期支护，从而极易导致掌子面及其前方的围岩松弛、膨胀，而使围岩失稳破坏、形成塌方。故该方法不可行。
（二）设计单位提出采用CD法施工，具体方案为
1．工程施工时，应加强监控，随时采用临时木支护，确保掌子面的围岩稳定，中间增加型钢格栅柱，待全断面完成掘进后再割除或拆掉立柱。
2．工时注意设置锁脚锚杆，推力过大时应加设仰拱，仰拱矢高可取为1000；
3．格栅拱每榀间距1000，分布筋Ф22@1000，保护层外40内30采用C25喷砼。
该方案的优点是增加支撑，减少洞室跨度，使围岩稳定性增强，但也存在明显的缺点：
（1）顶部先后分左右两次打眼爆破，钢筋格栅拱也只能分两次架设，对顶部土体的扰动增加。且前次围岩应力释放较后次充分，故顶部左右围岩对相应格栅拱的作用力不同，不利于整体围岩的稳定。
（2）中间增加的型钢立柱须待该断面掘进及支护完成后才能进行。间隔时间较长，无法及时起到支撑顶部格栅拱的效果。而且该中间立柱必然受到掌子面爆破的石碴的正面冲击而变形，从而可能破坏顶部格栅拱引起围岩塌方。另外成本增加、工期慢也是明显缺点。
至于上下导坑法、侧壁导坑法也存在与CD法类似的缺点。
（三）超短台阶法
为了省去钻孔台车，方便施打锚杆、架设钢筋格栅拱，改善初期支护条件，将台阶I设计成比拱顶低一人高（1.8m左右），台阶长度约为2 m，台阶II设计成约60°的斜坡，方便人员、器具上下。见图2。
（四）该方案的特点为
1．优点：
（1）台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。
（2）利用上台阶的合理高度，直接在台阶上作业，加快了施工速度，达到了快速支护拱顶的效果。
（3）改善初期支护的受力条件，有利于隧道收敛速度和量值。
2．缺点：
缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率低，施工速度较慢。
经过以上分析比较，采用超短台阶法较为安全合理，予以选用。
七、支护方案
（一）方案
1．为防止拱顶开挖后掉碴、塌方，在拱顶钢格栅拱架上部位置施打一排长度4.0m、间距300mm的Ф25超前锚杆。
2．每次开挖后及时进行约5~7cm的喷砼，对围岩及时封闭保护。
3．每掘进一米架立一榀钢筋格栅拱（如图），由于采用台阶法开挖，格栅拱应先架设拱顶部分，再安装两侧部分。拱顶格栅拱架除了与超前锚杆焊牢外，还采用锁脚锚杆固定拱架。锁脚锚杆的参数为：Ф20、长4.5m 、间距750mm。
4．拱架间布置纵向Ф18的架立筋，间距1m长1.4m里外双层设置，再铺设Ф6.5双层钢筋网，间距150×150mm，然后一次性喷射250mm厚的C25喷射砼。
（二）施工要点
1．超前锚杆应按要求均匀布置，并形成10°左右的仰角，位置要正确，以便与格栅拱架焊接。
2．为充分保护和维护围岩，避免过度破坏和损伤遗留围岩的强度，使暴露围岩尽量保留既有的状态，不仅要短进尺（控制在1米以内），还要弱爆破（增加钻孔数量，孔距控制在30cm以内，减少用药量）。
3．每次拱顶爆破后，应及时排险，并迅速喷射5~7cm的C25早强砼，以快速封闭围岩，防止因风化膨胀而塌方。
4．及时架设拱顶格栅拱架，锁脚锚杆尾部宜设弯钩紧扣拱架钢筋并焊牢。每根超前锚杆均要与拱架焊牢，使它们与围岩形成一个稳定的整体，不使围岩松动塌落。
5．下半断面的开挖应在上半断面初期支护基本稳定后进行，采用侧交错落底，预留核心岩土开挖，避免上初期支护两侧同时悬空，并视围岩状况严格控制落底长度（1~3m）。
6．下部边墙开挖后必须立即喷射一层砼，及时架设边墙格栅拱，并要求钢架底脚铺设长钢板，以增加底脚与围岩接触面积，两侧底脚分别施作四根锁脚锚杆，并与顶格栅拱牢固连接。
7．格栅拱架设后布置连接筋，并挂网喷浆，最后开挖核心岩土。
8．及时进行二衬混凝土施工，完成永久支护。
9．量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中位移值，当发现速率增大，应立即进行底（仰）拱封闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。
八、小结
1．优化设计不仅是设计人的职责，也是工程参与人员必须重视的一项工作，因为好的设计可以起到事半功倍、一举多得的效果。
2．隧道工程施工方法必须从切实可行性、技术先进性、安全可靠性和经济性等方面统筹兼顾、全面考虑，选择最优的施工方法。而施工方法是否合理，直接影到隧道工程施工的速度、安全、质量和环境，甚至决定工程的成败。而开挖方法的选择更是重中之重。
3．新奥法12字方针“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”应贯穿在不断变更的设计与施工工程中。
4．在二次衬砌的隧道施工中，为保证二衬的质量和整体性，必须采用先墙后拱的顺序施工。
5．加强超前地质预报，对地质条件进行充分的调查研究是在施工过程中必须认真做好的一项重要的不容忽视的工作。
6．工程施工中严格按要求实施，统一指挥严把工序关和质量关，确保安全和质量。
注：该工程的岩石级别分类按照水利、国防部分分类标准进行分类
参考文献：
[1]公路隧道设计规范(JTJ 026-90) ，人民交通出版社,1990.
[2]杨渡军，公路施工技术.人民交通出版社，2007.
[3]钱东升，公路隧道施工技术.人民交通出版社，2003.
一、工程简介
该工程位于南方某丘陵地区，均为V级围岩，隧道全长73米，跨度9米，拱顶高度7米，起拱线为4米。工期较紧。
二、地层岩性
出露的岩性为：侏罗系上统溪组（J30）凝灰岩，新鲜的岩石为深灰色，质密坚硬。但出露的岩体多为中、强风
化，褐黄、灰黄、浅粉红、粉白等色。
三、地质构造
根据区域地质资料，基本无大的断裂构造，经现场勘察，岩层走向35-50°，倾向NW，倾角48-78°，节理发育，局部可见断层痕迹，岩体较破碎。节理裂隙主要有：
1．（1）走向83°，倾向SE，倾角67°，节理平滑，节理间距30-50厘米。
（2）走向5°，倾向SE，倾角45°。
（3）走向110°直立。
2．（1）走向258°，倾向SE，倾角50°，节理间距2-10厘米。
（2）走向353°，倾向NE，倾角86°，节理张裂宽<50厘米。
（3）走向300°，倾向NE，倾角50°，节理间距5-30厘米。
3．断面平直光滑，可见擦痕和动力蚀变现象，走向250-270°倾向N-NW，倾角52-70°
4．岩石强风化，顺坡裂隙发育，岩体破碎：采石断面陡立，存在岩体崩塌的危险，已被当地列为地质灾害点。
四、地下水
（一）分布特征
根据现场勘察，地下水为基岩裂隙水、孔隙裂隙水，埋深约在地面下约1.6米，标高约为4.39米，含水层为孔隙裂隙和构造裂隙，主要接受大气降水入渗补给，大多数地段构造裂隙水不发育，涌水量一般较小，其一般常见泉水流量小于0.1L/s，富水性差，水量貧乏，径流模数一般小于3L/s.km。水位年变幅为1.0m左右。
（二）地下水的腐蚀性
根据类似地质环境下的地下水资料分析，场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水时与干湿交替时均无腐蚀性；场地地下水对钢结构具弱腐蚀。
五、优化图纸设计
优化图纸设计是工程建设的重点，通过优化设计可以最有效的实现安全、快速、省钱等目的。
根据地质报告和实际试挖的情况分析，该工程围岩类别为V类，强度较低，围岩开挖暴露后立即风化膨胀引起围岩应力释放，强度降低，吸收水分后膨胀明显，显示明显的塑性流变特性，具有膨胀性围岩的特性。因此极易使隧道洞壁发生位移，导致围岩不稳，衬砌破坏。
原设计的截面，起拱线4米，拱高3米，对于如此特殊的围岩，拱高偏小、侧壁偏高，围岩稳定性相对较差，支护要加强，必将增加投资、延长工期，因此必须对高度进行优化。经过与使用单位和设计单位的协商、分析，将起拱线减少为3.5米，起拱高增加到3.5米，也能满足使用要求，通过增加拱高，提高了拱部的高跨比，加强了围岩稳定性，同时由于降低了起拱线，减小了侧压，也有利于侧壁的稳定，从而减少了支护。既省事、省钱又快速、安全,一举多得。
六、开挖方法
隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的类别、围岩的工程地质与水文地质条件、隧道埋置深度、支护条件、衬砌类型、工期要求、工区长度、施工技术水平、机械配备能力、经济可行性等相关因素进行综合分析，并以施工安全为前提，以工程质量为核心，综合研究采用恰当的开挖方法。
采用新奥法施工：针对本工程的特点，对新奥法施工的常用开挖方法全断面法、分部法、台阶法进行比选。
（一）全断面法
由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每次循环工程量相对较大，对于如此具有膨胀性的V类围岩无法及时封闭围岩、尽早完成初期支护，从而极易导致掌子面及其前方的围岩松弛、膨胀，而使围岩失稳破坏、形成塌方。故该方法不可行。
（二）设计单位提出采用CD法施工，具体方案为
1．工程施工时，应加强监控，随时采用临时木支护，确保掌子面的围岩稳定，中间增加型钢格栅柱，待全断面完成掘进后再割除或拆掉立柱。
2．工时注意设置锁脚锚杆，推力过大时应加设仰拱，仰拱矢高可取为1000；
3．格栅拱每榀间距1000，分布筋Ф22@1000，保护层外40内30采用C25喷砼。
该方案的优点是增加支撑，减少洞室跨度，使围岩稳定性增强，但也存在明显的缺点：
（1）顶部先后分左右两次打眼爆破，钢筋格栅拱也只能分两次架设，对顶部土体的扰动增加。且前次围岩应力释放较后次充分，故顶部左右围岩对相应格栅拱的作用力不同，不利于整体围岩的稳定。
（2）中间增加的型钢立柱须待该断面掘进及支护完成后才能进行。间隔时间较长，无法及时起到支撑顶部格栅拱的效果。而且该中间立柱必然受到掌子面爆破的石碴的正面冲击而变形，从而可能破坏顶部格栅拱引起围岩塌方。另外成本增加、工期慢也是明显缺点。
至于上下导坑法、侧壁导坑法也存在与CD法类似的缺点。
（三）超短台阶法
为了省去钻孔台车，方便施打锚杆、架设钢筋格栅拱，改善初期支护条件，将台阶I设计成比拱顶低一人高（1.8m左右），台阶长度约为2 m，台阶II设计成约60°的斜坡，方便人员、器具上下。见图2。
（四）该方案的特点为
1．优点：
（1）台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。
（2）利用上台阶的合理高度，直接在台阶上作业，加快了施工速度，达到了快速支护拱顶的效果。
（3）改善初期支护的受力条件，有利于隧道收敛速度和量值。
2．缺点：
缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率低，施工速度较慢。
经过以上分析比较，采用超短台阶法较为安全合理，予以选用。
七、支护方案
（一）方案
1．为防止拱顶开挖后掉碴、塌方，在拱顶钢格栅拱架上部位置施打一排长度4.0m、间距300mm的Ф25超前锚杆。
2．每次开挖后及时进行约5~7cm的喷砼，对围岩及时封闭保护。
3．每掘进一米架立一榀钢筋格栅拱（如图），由于采用台阶法开挖，格栅拱应先架设拱顶部分，再安装两侧部分。拱顶格栅拱架除了与超前锚杆焊牢外，还采用锁脚锚杆固定拱架。锁脚锚杆的参数为：Ф20、长4.5m 、间距750mm。
4．拱架间布置纵向Ф18的架立筋，间距1m长1.4m里外双层设置，再铺设Ф6.5双层钢筋网，间距150×150mm，然后一次性喷射250mm厚的C25喷射砼。
（二）施工要点
1．超前锚杆应按要求均匀布置，并形成10°左右的仰角，位置要正确，以便与格栅拱架焊接。
2．为充分保护和维护围岩，避免过度破坏和损伤遗留围岩的强度，使暴露围岩尽量保留既有的状态，不仅要短进尺（控制在1米以内），还要弱爆破（增加钻孔数量，孔距控制在30cm以内，减少用药量）。
3．每次拱顶爆破后，应及时排险，并迅速喷射5~7cm的C25早强砼，以快速封闭围岩，防止因风化膨胀而塌方。
4．及时架设拱顶格栅拱架，锁脚锚杆尾部宜设弯钩紧扣拱架钢筋并焊牢。每根超前锚杆均要与拱架焊牢，使它们与围岩形成一个稳定的整体，不使围岩松动塌落。
5．下半断面的开挖应在上半断面初期支护基本稳定后进行，采用侧交错落底，预留核心岩土开挖，避免上初期支护两侧同时悬空，并视围岩状况严格控制落底长度（1~3m）。
6．下部边墙开挖后必须立即喷射一层砼，及时架设边墙格栅拱，并要求钢架底脚铺设长钢板，以增加底脚与围岩接触面积，两侧底脚分别施作四根锁脚锚杆，并与顶格栅拱牢固连接。
7．格栅拱架设后布置连接筋，并挂网喷浆，最后开挖核心岩土。
8．及时进行二衬混凝土施工，完成永久支护。
9．量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中位移值，当发现速率增大，应立即进行底（仰）拱封闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。
八、小结
1．优化设计不仅是设计人的职责，也是工程参与人员必须重视的一项工作，因为好的设计可以起到事半功倍、一举多得的效果。
2．隧道工程施工方法必须从切实可行性、技术先进性、安全可靠性和经济性等方面统筹兼顾、全面考虑，选择最优的施工方法。而施工方法是否合理，直接影到隧道工程施工的速度、安全、质量和环境，甚至决定工程的成败。而开挖方法的选择更是重中之重。
3．新奥法12字方针“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”应贯穿在不断变更的设计与施工工程中。
4．在二次衬砌的隧道施工中，为保证二衬的质量和整体性，必须采用先墙后拱的顺序施工。
5．加强超前地质预报，对地质条件进行充分的调查研究是在施工过程中必须认真做好的一项重要的不容忽视的工作。
6．工程施工中严格按要求实施，统一指挥严把工序关和质量关，确保安全和质量。
注：该工程的岩石级别分类按照水利、国防部分分类标准进行分类
参考文献：
[1]公路隧道设计规范(JTJ 026-90) ，人民交通出版社,1990.
[2]杨渡军，公路施工技术.人民交通出版社，2007.
[3]钱东升，公路隧道施工技术.人民交通出版社，2003.