引汉济渭隧洞施工若干问题探讨 Microsoft Word 文档

引汉济渭隧洞施工几个技术问题探讨

关键词 引汉济渭 隧洞施工 技术探讨

文章摘要：隧洞施工，是一个需要建设各方密切配合，根据围岩变化及时确定安全可靠，经济合理的支护措施和施工方案。文章还就隧洞施工中常常遇到的难题进行了有益的探索，希望能引起引汉济渭工程建设者的关注。

引汉济渭工程的秦岭隧洞总长98km,埋深较大，地质情况复杂，施工难度很大。设计单位有铁一院和黄河院，施工单位多为铁路施工企业，由于水利水电和铁路、公路隧洞常常有行业技术规范的差异，在施工中，就表现为对技术问题探讨和融合，有力的推动了隧洞的顺利施工。 1、隧洞的动态设计理念。

动态设计是在施工蓝图（可称预设计）的基础上，对衬砌结构进行合理的修改，以使其适应更为具体的围岩条件。动态设计的依据是施工过程中反馈的各种信息，包括地质超前预报、监控量测数据、掌子面的地质描述和实际存在的地质条件，通过分析与反分析所获得的这些信息，与预设计时的地质资料对比，根据地质变化情况，对隧洞施工方法、断面开挖步骤及顺序、支护参数等进行合理调整，以保证施工安全、围岩稳定、和支护结构的经济性，然后依据现行相关

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规范与项目规定的要求，经过设计部门作出修改设计，由施工单位具体实施。规范明确要求“在锚喷施工中，工程建设各方必须密切配合，根据围岩条件的变化情况，及时调整支护方案和施工措施，做到安全可靠，经济合理”。

引汉济渭工程的隧洞的动态设计模式，可以概况为“全盘考虑，预先设计；跟踪施工，及时反馈；动态设计，安全经济”。施工蓝图设计单位是根据前期的地质调查勘探资料设计的，一般按照不同区段的围岩类别，设计有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ至少四种开挖支护方式，基本能满足不同围岩类别情况下的安全掘进需要。引汉济渭工程隧洞动态设计，一般有以下三种情形，第一种是图纸设计与实际相符，照图施工，不发生变化。第二种是由施工单位根据围岩的变化提出变更设计的申请，经监理、设代、业主现场部四方查看讨论形成意见，确定围岩类别和支护方式，然后及时履行四方汇签手续，套用设计图中相应类别围岩的支护方式。当由施工单位提出变更时往往是需要加强支护，增加费用。第三种由监理、业主代表在日常巡查中根据围岩情况的变化，提出优化设计要求，经设代、地质工程师查看，确认围岩类别后，明确开挖支护方式，签署四方会签单，施工单位据此套用设计图中相应类别围岩的支护方式进行施工。这种情况下往往是减少支护，降低费用。6号主洞上游方向通过动态设计，将原断层QF3-4段约300m的Ⅳ、Ⅴ类围岩支护变更为Ⅲ类围岩开

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挖支护，既保证了安全，还大大加快了进度，降低了造价。综上所述，动态设计的实质是针对不同围岩，支护手段随之改变，其实也是不同支护方式的桩号进行了合理科学的动态调整，使设计工作更加符合围岩的实际情况，从而达到了安全可靠，经济合理。

动态设计的难点在于确定围岩的类别。一般采用凭经验判断围岩类别,受现场人员经验影响，业主、监理、设计与施工单位往往对围岩的判断意见不一，施工单位一般希望加强支护，设计单位、业主方往往可能优化支护，所以影响围岩的判断，也影响动态设计的时效性，围岩复杂时，偏向安全考虑，加强支护，围岩稳定是，则优化支护，加快进度。

2、隧洞的超前地质预报。

施工图阶段评价为高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质段落，加强超前地质预报是保证施工安全的保证。2012年，引汉济渭工程合同明确了超前预报的责任主体是设计单位，其超前预报的地质工作有设计单位组织实施，施工单位积极配合。特别是对地质情况复杂区段，要按照“物探先行，钻探验证，有掘必探，先探后掘”的原则组织施工。2012年以来，6号洞对两处不良地质地段进行了超前预报，特别是7月19日，在k67+163位臵，准确判断掌子面前方有较大的富水层，随即施工单位进行了钻孔排水，现场部根据情况及时确定了“加强排水、加强观测、暂停掘进、择机而进”

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的决定。避免了涌水施工的发生，保证了施工安全。

目前，涌水预测仍然是隧洞超前地质预报中的薄弱环节，往往是在有涌水征兆或是已发生涌水是才进行超前探水预报。为了提高地质超前预报特别是涌水预测的准确性，对物探发现的异常区进行钻探验证是必要手段，

3、隧洞开挖方式探讨：隧洞开挖施工方法由岩体质量、洞室断面的大小等因素决定，不同围岩类别的、断面大小的洞室开挖方法不一样。对于小断面围岩较好的情况，一般选用全断面开挖；对于中小断面的围岩差的洞室采用短台阶法开挖；大断面较好围岩长台阶、分层分部开挖。但在工程实践中，设计、监理、施工对开挖方式意见不一。由于公路、铁路隧道的开挖支护，断面大小一般在110—140m之间，属于大断面，其施工规范也是与断面尺寸配套的，对这类围岩，要求分层分部开挖。引汉济渭隧洞断面按围岩类别的不同，断面大小在47-58m，按照《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL378-2007,属于中断面。为方便施工，对Ⅱ、Ⅲ类围岩，支护与开挖保持一定间距，有利于快速施工。对Ⅳ、Ⅴ类围岩，施工单位采取了“光面爆、全断面、短进尺、紧支护” 的开挖的方式，并未分台阶开挖，实践证明效果不错，这也符合新奥法的精神。所以，切忌本本主义，需根据围岩类别、断面大小、经过施工试验进行总结，施工规范也需要科学理解，规范也需要不断创新。不能将公路、铁路隧

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洞工法简单地应用到引汉济渭工程的隧洞施工来。

6号洞衬砌及支护参数表 预 围岩类留 变 形 （cm）初期支护 Φ22砂浆锚杆 和Φ25中空注浆锚杆 位臵 局部 拱部120° 拱部120°Φ25 边墙Φ22 拱部120°Φ25 边墙Φ22 长度（m） 2 2.5 3 3.5 间距（m） 纵×环 随即 1.2×1.5 1.2×1.2 1.2×1.0 二次衬砌 （cm） 钢筋网 位臵 无 拱部 拱墙 拱墙 间距 （cm） 无 25 20 20 工16 榀/0.8m 工16 榀/0.8m 30 35 30 35* 钢拱架 喷层 位臵 拱墙 拱墙 拱墙 全断面 厚度 8 10 21 23 别 量 拱墙 仰拱 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 6 Ⅴ 8 40* 40* 45* 45* 4、关于隧洞的初期支护

4.1.初期支护的时效。隧洞的支护施工要根据围岩的类别，分类管理，做到安全、快速。施工规范《GB50086-2001》，“在Ⅳ、Ⅴ类围岩中进行施工作业时，锚喷支护应紧跟工作面”开挖后及时支护。《SL378-2007》则要求根据开挖后围岩的稳定情况确定锚喷支护的顺序与时机，支护应根据适时施作。有些行业规范和教科书中笼而统之的强调，“初期支护必须紧跟开挖工作面及时进行”的观点是值得商榷的。设计只要求Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖后立即支护，初期支护应紧跟掌子面。在遇到严重风化的围岩或遇到断层破碎带时采用短进尺及时挂网喷护，必要时进行超前小导管进行注浆加固。但在实际施工中，除Ⅴ类围岩外，施工单位为加快进度，避免支护与掘进干扰，初期支护都与掌子面保持一定的距离，也

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没有发生意外，反而有利于加快进度。所以，对硬岩（Ⅰ~Ⅲ）围岩，“钻爆设计、光爆施工、工序组织、快速施工”对软岩（Ⅳ~Ⅴ）围岩，“围岩量测、确保安全、遵守设计、按部就班。”

4.2 关于锚杆问题.引汉济渭工程隧洞设计的锚杆为Φ22砂浆锚杆和Φ25的中空注浆锚杆。但在施工中，几乎没有那一家施工单位遵从设计要求，而是普遍使用了锚固剂锚杆，从安全的角度考虑，应该是用锚杆锚固剂更好一些，因为锚固剂里有速凝成分，可以快速形成强度，能够使锚杆尽快发挥支护作用，加上相应的钢筋网和喷射混凝土，可以快速对破碎围岩进行支护和封闭。锚固剂能在短时间内起到锚固作用，且强度快。砂浆锚杆很难保证密实。工程实践中的设计与施工明显脱节，这一现象值得研究探讨。近几年大量的公路、铁路、水利水电工程实践表明，锚固剂锚杆替代砂浆锚杆已成为施工大趋势。

5、关于塌方的费用问题。不良的地质因素是导致塌方的主要原因，超前支护和初期支护措施不到位也当是造成塌方的重要因素。施工中塌方是由多种原因共同引起的，在工程实践中很难界定。业主、施工双方都需承担相应的风险和责任。处理塌方的费用一般确定一个分担比例是较为通行的方法。由于地质不良是客观存在的，在施工图中得到初步反映，隧洞掘进中随着围岩的揭示，作为有经验的承包商，有

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义务根据实际开挖的地质情况及时向监理和设代等提出加强支护的申请，以便及时加强支护，防止塌方。我国目前隧洞的设计水平是成熟的，只要确定了围岩类别，支护方式根据断面大小基本定型，国标《GB50086-2001》和《SL377-2007》中有隧道和斜井喷锚支护设计参数，因此，只要按图施工，保证了初期支护质量，一般的是不会发生塌方的。凡是发生的塌方，大多与支护工艺和质量有关的。所以，引汉济渭工程提出了凡是掌子面后发生的“关门” 塌方，设计变更一律不计处理费用。这一措施有力的促进了初期支护工程的质量，也杜绝了有关塌方费用的扯皮。

6、二次衬砌与掌子面的距离：由于引汉济渭工程的设计、施工单位多年从事公路、铁路隧道。而铁路隧道施工，对二衬间距的严格限制，似有行政命令色彩。在这个问题上存在不同看法。公路隧道施工规范《JTGF60-200》9虽并没有明确规定二次衬砌与掌子面的距离，一般也要求在围岩和初期支护变形基本稳定后进行衬砌，这与铁路规范严格的距离要求不同。水利工程规范《SL378-2007》第7.4.2条则明确要求“采用现浇混凝土衬砌的隧洞，衬砌应在隧洞贯通后或掘进机开挖一段距离后进行”。导致衬砌施工与隧洞开挖穿插进行，而且为了能进行施工，不得不增加施工缝，增加了施工处理的难度。但是，通过以上讨论，应该使引汉济渭工程的二次衬砌与掌子面的距离的认识得到澄清。因此，鉴

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于引汉济渭工程隧洞断面不大，而且隧洞二衬的主要功能是减小糙率，保证工程的使用寿命，建议在不影响开挖施工、不改变衬砌结构的情况下适时进行二次衬砌，不受铁路规范的条条框框限制，引汉济渭工程秦岭隧洞的实践也证明，不应再纠结与掌子面的距离问题。

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