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赤竹坪隧道集中破碎帶施工技術(shù)研究

文檔作者：邱海波文檔來源：保利長大工程有限公司		更新日期： 2026年08月22日	點擊數(shù)：
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·86· | 工程技術(shù)與應(yīng)用 | Engineering Technology and Application 2020 年第 14 期
作者簡介：邱海波，男，本科，工程師，研究方向：公路工
程施工管理。
赤竹坪隧道集中破碎帶施工技術(shù)研究
邱海波
（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510000）
摘 要：根據(jù)集中破碎帶的地質(zhì)情況，赤竹坪隧道工程以新奧法進行隧道施工，并采用地質(zhì)雷達、TSP、超前水平鉆孔等
超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)確保施工安全。文章具體分析了新奧法施工工藝流程以及各環(huán)節(jié)操作要點。工程實際表明，采用新奧
法可保證集中破碎帶施工的安全性，降低了安全事故發(fā)生概率，可為類似工程提供參考。
關(guān)鍵詞：破碎帶；隧道施工；新奧法；超前地質(zhì)預(yù)報
中圖分類號：U455.48 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2020）14-0086-02
公路隧道施工環(huán)境復(fù)雜，易受到集中破碎帶的干擾，
從現(xiàn)階段的行業(yè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來看，新奧法施工技術(shù)的
應(yīng)用較為廣泛。新奧法充分融合了巖體力學(xué)理論，其支
護結(jié)構(gòu)采取的是錨桿和噴射混凝土相結(jié)合的方式，有助
于控制圍巖變形，使其具有穩(wěn)定性[1-3]。該技術(shù)具有工
藝成熟、操作便捷的特點。
1 工程概況
赤竹坪隧道起訖樁號為YK137+088.5 ～ YK140+083
（ZK137+090 ～ ZK140+100），左線3010m、右線2994.5m，
采取分離式雙洞4 車道建設(shè)形式，設(shè)計速度為100km/h。
該工程中，進出口兩處均設(shè)為端墻式洞門，內(nèi)部設(shè)置復(fù)
合式襯砌結(jié)構(gòu)，以噴錨支護的方式形成初支，以模筑混
凝土的方式形成該隧道的二次襯砌結(jié)構(gòu)。
隧道地處低山地貌，地形起伏較大。隧道范圍內(nèi)中
線高程為108 ～ 935m，最大高差約827m。山體自然坡
度為20 ～ 35°，植被發(fā)育。進、出口均處于山前斜坡
地帶，山坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。隧址區(qū)兩端洞口附近已
有狹窄山路通過，較易拓展為施工便道，通行條件一般。
隧道洞身地層為殘坡積砂質(zhì)黏性土層、全～微風(fēng)化燕山
期花崗巖、全～中風(fēng)化砂巖。根據(jù)巖性、埋藏深度及風(fēng)化
程度特征，洞身分為Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級。受F15、F15-1、
F16、F17、F18、F19、F20、F21、F22 及WF1 的斷層或
破碎帶影響，隧道洞身部分地段圍巖等級為Ⅴ級。
2 破碎帶特點
隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造運動頻繁，導(dǎo)致地層發(fā)生大幅度活
動現(xiàn)象，如錯動、扭轉(zhuǎn)等，區(qū)域內(nèi)巖體完整性不足，巖
塊尺寸普遍偏小，產(chǎn)生大規(guī)模的破碎帶。自然狀態(tài)下破
碎地層缺乏穩(wěn)定性，存在坍塌風(fēng)險，局部易受到地下水
影響，安全隱患增加。
3 超前地質(zhì)預(yù)報
3.1 地質(zhì)雷達以及探測原理
隧道超前預(yù)報中所使用的地質(zhì)雷達通常配有
40MHz、100MHz、400MHz 和1000MHz 四種天線。通
常針對探測對象的工程特點以及探測范圍和精度，選擇
合適的工作頻率的天線。作為隧道地質(zhì)預(yù)報的常用儀器，
地質(zhì)雷達的特點是分辨率高，擅長于進行大數(shù)據(jù)量、高
密度的連續(xù)探測并實時給出彩色波形圖，所以比較適合
該隧道工程超前探測的需要。
3.2 TSP 探測原理
TSP 超前預(yù)報是利用地震波在不均勻、不連續(xù)的質(zhì)
體中產(chǎn)生反射波，實現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報目標。
地震波在巖石中以球面波形式傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅?
彈性波阻抗差異界面時，如斷層、巖體破碎帶、巖性變
化或巖溶發(fā)育帶等，一部分地震信號被反射回來，另一
部分信號透射進入前方介質(zhì)繼續(xù)傳播和發(fā)生反射。
3.3 超前水平鉆孔以及探測原理
隧道地質(zhì)超前水平鉆探技術(shù)是利用預(yù)定鉆孔方向的
鉆機在隧道掌子面前方鉆孔進行施工地質(zhì)調(diào)查，通過提
取地層巖芯直接觀察，從而判斷地下巖層性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)
造的探測方法。
赤竹坪隧道在集中破碎帶施工過程中，先通過地質(zhì)
雷達、TSP 探測、超前水平鉆孔等方法進行超前地質(zhì)預(yù)
報，準確預(yù)測掌子面前方的圍巖情況，針對不同地質(zhì)狀
況及不良地質(zhì)及時采取相應(yīng)處理措施，選擇合理的施工
方案，從而預(yù)防可能出現(xiàn)的塌方等事故，確保施工的安
全，提高施工效率。
4 新奧法在集中破碎帶的應(yīng)用
4.1 施工工藝流程
超前小導(dǎo)管→開挖→初噴→布設(shè)錨桿→掛鋼筋網(wǎng)→
安裝鋼拱架→噴射混凝土→監(jiān)控量測。
4.2 施工工序
（1）超前小導(dǎo)管施工。考慮到圍巖破碎地段的特
殊性，選擇壁厚4mm、長4m 的熱軋無縫鋼管，將其作
為該次施工的小導(dǎo)管，按照40cm 的間距依次布設(shè)在掌
子面上。結(jié)束對拱部的預(yù)加固處理后再組織開挖作業(yè)。
該工程小導(dǎo)管包含上斜、外斜兩種形式，前者在水平方
向的投影長度應(yīng)得到有效的控制，需超過一次進尺的長
度。小導(dǎo)管支護方案具體如圖1 所示。
（2）開挖。采取CD 法+ 上下臺階預(yù)留核心土法相
結(jié)合的方式完成集中破碎帶的開挖作業(yè)，以現(xiàn)場的圍巖
情況為依據(jù)靈活調(diào)整，以挖掘機為主要施工設(shè)備，輔以
人工作業(yè)的方式。① CD 法。對于破碎巖段的施工，較
合適的是CD 法。在結(jié)束超前支護作業(yè)后方可組織隧道
開挖，施工中加強對進尺的控制，及時測量并盡可能減
少擾動。根據(jù)現(xiàn)場開挖條件，選擇單側(cè)壁導(dǎo)坑法，以圍
巖監(jiān)測結(jié)果為基本判斷依據(jù)，視實際情況靈活調(diào)整預(yù)留
變形量，正常情況下以12cm 為宜。施工中，側(cè)導(dǎo)洞臺
階長度設(shè)為3 ～ 5m，開挖循環(huán)進尺穩(wěn)定在0.5 ～ 1m 較
為合適，形成開挖面后及時組織初期支護作業(yè)，必要時
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2020.14.035
2020 年第 14 期 Engineering Technology and Application| 工程技術(shù)與應(yīng)用 | ·87·
可采取松動爆破措施，以便順利開挖。②上下臺階預(yù)留
核心土法。此工法在該工程中也取得廣泛應(yīng)用，主要體
現(xiàn)在硬質(zhì)破碎巖段，在結(jié)束超前支護作業(yè)后隨即開挖，
正常狀況下開挖預(yù)留變形量以10cm 較為合適，并加強
對監(jiān)控量測結(jié)果的分析，以此為依據(jù)靈活調(diào)整預(yù)留變形
量。經(jīng)過開挖作業(yè)后形成的臺階總長度控制在8 ～ 15m，
按照與CD 法相同的開挖循環(huán)進尺控制標準合理組織施
工作業(yè)。
（3）初噴。結(jié)束開挖作業(yè)后，若各項指標都滿足
要求，即可初噴施工，以達到盡早封閉巖面的效果，進
而增強圍巖的穩(wěn)定性。對于材料的選擇，以普通P.O.42.5R
散裝水泥為主，使用的中粗砂應(yīng)滿足含泥量≤1%、細度
模數(shù)2.9 的要求，將其作為初噴的細集料；選用5 ～ 15mm
連續(xù)級配碎石，作為該次施工的粗骨料；為改善混凝土
性能，向其中摻入適量速凝劑，拌和并形成混凝土后，
將其用于初噴作業(yè)。
（4）中空注漿錨桿。該工程選擇的是φ25mm 中
空注漿錨桿。首先鉆錨桿孔眼，滿足孔徑、深度等方面
的要求后使用高壓風(fēng)清理，去除內(nèi)部殘留的巖屑，再將
符合規(guī)范的桿體置入其中，注漿后再通過焊接手段連接
錨桿與鋼筋網(wǎng)。組織錨桿抗拉拔試驗，以便分析注漿施
工情況。中空注漿工藝流程具體內(nèi)容如圖2 所示。
（5）鋼筋網(wǎng)。根據(jù)設(shè)計要求，鋼筋網(wǎng)片的加工過
程中首先要將其制成2m×1m 網(wǎng)片，轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場后再拼
接成型，此時要控制好鋼筋搭接長度。考慮支護巖面的
平整狀況，合理鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，兩者形成的間隙以4cm 較
為合適，鋼筋網(wǎng)片間所形成的連接處可通過點焊的方式
穩(wěn)定連接，使其維持穩(wěn)定狀態(tài)而不發(fā)生晃動[4]。
（6）拱架制安。以設(shè)計圖紙為依據(jù)，精確控制分
段下料長度，再將其組裝成型。通過試拼掌握總體施工
狀況，靈活調(diào)整不足之處。選擇指定的加工廠，按照設(shè)
計圖紙完成所有拱架基礎(chǔ)構(gòu)件的安裝作業(yè)，通過螺栓連
接的方式形成完整的主洞拱架和側(cè)導(dǎo)拱架，兩者再采用
角鋼焊接。在洞內(nèi)安裝到位后，組織初噴砼施工作業(yè)，
并焊接定位筋。拱架拱腳要具有穩(wěn)定性，需在平整性較
好的基礎(chǔ)上設(shè)置。
（7）噴射砼施工。初期支護施工選擇的是C25 早
強混凝土，按照配比要求在拌合樓生產(chǎn)，再轉(zhuǎn)移到施工
現(xiàn)場。經(jīng)過開挖作業(yè)后即可組織初噴，盡量縮短巖面的
暴露時間，在完成錨桿、掛網(wǎng)和拱架的安裝作業(yè)后，組
織復(fù)噴，以便形成完整的受力體系，有效維持圍巖的穩(wěn)
定性。
（8）監(jiān)控量測。做好監(jiān)控量測工作是施工中的重
要環(huán)節(jié)，主要考慮的是隧道斷面，明確該處發(fā)生的收斂
情況，具體包含拱頂下沉、地表沉陷以及周邊位移。對此，
要在各監(jiān)測結(jié)果的內(nèi)軌頂面處布設(shè)測點。
4.3 主要技術(shù)成果及創(chuàng)新點
（1）通過對破碎圍巖的準確判別、分類及歸納其
特性，采取相對應(yīng)的支護參數(shù)。
（2）通過總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)常采用的軟弱圍巖的預(yù)加
固技術(shù)，并對每種預(yù)加固技術(shù)的優(yōu)缺點進行比較，最終
結(jié)合赤竹坪隧道集中破碎帶的工程特點，確定了集中破
碎帶的隧道預(yù)加固方案。
（3）通過研究，形成一套“管超前、嚴注漿、短開挖、
強支護、勤量測、早封閉”的完整施工工序。
（4）創(chuàng)新點：采用新奧法作為在隧道集中破碎帶
施工中的有效手段，可以避免工程潛在隱患和安全事故
的發(fā)生，為安全質(zhì)量問題提供依據(jù)和幫助。新奧法針對
地質(zhì)條件和施工情況等進行設(shè)計優(yōu)化，能尋求最大的經(jīng)
濟效益和避免質(zhì)量、安全事故的發(fā)生。
5 結(jié)束語
綜上所述，文章以赤竹坪隧道工程項目為基本背景，
考慮到集中破碎帶的特殊性，選擇新奧法展開施工作業(yè)，
營造了安全的施工環(huán)境，具有積極意義。新奧法是隧道
工程建設(shè)中的典型方法，施工單位在應(yīng)用時要以地質(zhì)條
件為依據(jù)，靈活調(diào)整工藝參數(shù)，在滿足工程質(zhì)量要求的
前提下盡可能提高項目的經(jīng)濟效益。
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圖1 S-Va 型襯砌結(jié)構(gòu)小導(dǎo)管支護設(shè)計圖
圖2 中空注漿施工工藝流程

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