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【摘要】本文根据笔者多年工作经验，对V级围岩加强地段开挖及初期支护施工方案作出简要探讨。仅供参考。
【关键词】V级围岩开挖支护 施工方案
1、工程概况
1、1 施工概况
双庙子隧道出口DK49+267～DK49+428表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；基岩裂隙水发育。
1、2 设计参数
1.平纵断面：隧道洞身设计为单洞双线，全隧线间距为4.6m。隧道出口段DK49+267～DK49+428纵向坡度为-10‰。
1、3 支护参数
洞口段DK49+428-DK49+267按照Ⅴb围岩支护参数施工，采用明洞套拱支撑进洞。初期支护以网喷混凝土+锚杆+工字钢架组成，拱部锚杆采用φ22组合中空注浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.5×1.5m；边墙采用φ22砂浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.2×1.0m；锚杆呈梅花状布置。拱部140°范围内布设φ42超前注浆小导管，长度L=4.5米，环向间距0.4m；I20a工字钢架拱、墙、仰拱全环架设，间距0.6m/榀；拱、墙全环布置φ6钢筋网片，网格尺寸20 cm×20cm；纵向连接筋环向间距1.0米，采用φ22钢筋制作；拱部、边墙喷射C25混凝土，喷射混凝土厚度为28cm。初期支护外侧设2排φ50排水盲管，纵向间距5m。 为防止冻胀的危害，增加隧道周边围岩的抗渗性，开挖后采取径向注浆，注浆深度2m，孔口环向间距约1.8m, 孔底环向间距约2.5m，纵向间距2.6m，孔口管采用φ50（壁厚3.5mm）热轧无缝钢管，钢管长1m。
2、开挖施工方案
2、1 开挖方法
洞身DK49+428-DK49+267暗洞V级围岩段采用三台阶(微台阶)预留核心土法开挖。台阶高度：上台阶3.35m，中台阶3.94m，下台阶3.10m；上台阶预留核心土高度1.5m，开挖循环进尺：上台阶1榀/循环，中、下台阶1榀～2/循环，具体可根据围岩情况进行调整；上台阶台阶长度3～5m，中、下台阶开挖时，左右侧错进2-3m。开挖示意图见下图
2、2 施工工序流程
测量→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初喷→出碴运输→立钢拱架→测量检查→挂钢筋网→锚杆施作→超前小导管→复喷砼→下一循环
2、3 运输作业
隧道出碴采用无轨运输方式进行施工，装载机装碴，自卸汽车运输至洞外弃碴场。
2、4 开挖作业
根据设计围岩，表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；因此开挖主要采取短进尺、弱爆破开挖。
3、主要技术措施
3、1 超欠挖控制措施
成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措施，并严格执行。派专人负责超欠挖控制。
3、2 开挖中的测量控制
3、2、1 平面控制网布设及作业要求：
1、严格执行国家测绘局颁布的《工程测量规范》内有关规定，以此标准开展工作。
2、测量工作前，按照《规范》及隧道贯通误差要求精心组织平面控制设计文件及隧道贯通误差估算。
3、仪器采用全站仪，标算精度±1"，2mm+2ppm。
4、以精密导线环作为整体控制，辅助以精密三角环及精密大地四边形，在此基础上控制整个隧道的施工开挖，以保证隧道贯通误差精度及各建筑物位置的准确性。
5、整体精密控制导线环的施测工作，严格执行《工程测量规范》内规定及平面控制测量设计文件要求，使其达到设计精度。
3、2、2 洞内测量设计及要求：
1、洞内控制采用1秒级全站仪测距精度2+ppm，进行导线控制延伸测量；
2、由于洞内条件限制，洞内网采取主副导线闭合环，中间插小闭合环，形成多个闭合条件。导线边长尽量拉长等距。
3、采用导线网严密平差成果；
4、贯通误差估计，可采用下面方法进行估计：
式中：
m外—控制网误差对横向贯通误差影响值；
m1—由进口计算的影响值；
m2—由出口计算的影响值；
mβ—由控制点放设中线时理论高度中误差；
5、加强洞内控制测量的措施：
①使用Ⅰ级全站仪进行角度、距离测量，务必使测角中误差控制在1″以内，边长中误差≤1/200000；
②选择良好的测量环境，引测工作应在夜晚或阴天进行，在测定向角、洞内外接角或洞内外高差，边长悬殊大时，水平角观测不少于15个测回；
③每次向前延伸导线时，须对已测的前三个主副导线点重复置镜测量检核，确认无误后方可继续引测；
④为减少洞内导线测量误差对贯通误差的影响，应在成洞部分选择原导线点组成长边导线。
4、施工方法
4、1 开挖断面施工参数
根据隧道设计围岩情况及规范要求，考虑15㎝预留变形量，5㎝施工误差，故隧道洞身开挖最大高度1260㎝，下台阶钢架拱脚位于内轨顶面下83㎝，拱脚宽度为1388㎝，洞身开挖面积为148.5㎡，开挖弧长为44.07m。
4、2 爆破设计
上、中、下台阶开挖地段局部采用松动爆破，每次爆破钻孔8个或以下，各孔采用微差爆破，眼深控制在1.1米以内，采用单孔单段集中装药，单孔药量不大于0.08kg。
4、3 洞身初期支护
4、3、1 超前小导管施工
暗挖隧道进洞30m后（里程为DK49+398~DK49+267，计131m）拱部140°施工超前小导管。超前小导管采用φ42mm壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，长4.5m，环向间距0.4m，纵向间距3m，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于1.0m，钢管外插角5°~15°，每环为44根。钻进时，注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。
4、3、2 I20a型钢拱架施工
拱墙采用I20a型钢拱架支护，间距60㎝，连接筋采用φ22螺纹钢，上台阶14根，中台阶10根，下台阶6根，仰拱15根；定位系筋采用φ22螺纹钢，长1.2m，每环8根。
4、3、3 钢筋网施工
采用φ6的钢筋网（网格规格为200*200mm），注意钢筋网的搭接，要牢固。钢筋网施工应符合下列规定：
1． 鋼筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。
2．钢筋网搭接长度应为1~2个网孔，允许偏差为±5cm。
3．钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片装锈蚀。
4、3、4 系统锚杆施工
锚杆L=4米，拱部间距1.5×1.5米（环×纵），边墙间距1.2×1.0米（环×纵），拱部为φ42组合中空锚杆，每环11-12根，边墙为φ22普通砂浆锚杆，每环8根；在中空注浆锚杆中注水泥浆液。安装中空注浆锚杆时注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。锚杆布置见下图：
锚杆安装允许偏差应符合下列规定：
a、锚杆孔的孔径应符合设计要求。
b、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。
c、锚杆孔距允许偏差为±15cm。
d、锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且应位于孔的中心。
4、3、5 喷射砼施工
喷砼分两次进行。初喷4cm用于封闭围岩，在架好拱架后进行复喷，喷射厚度为24㎝（共28cm）,设计强度为C30（拱墙）、C25（仰拱）。
喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：
1、平均厚度大于设计厚度。
2、检查点数的80％及以上大于设计厚度。
3、最小厚度不小于设计厚度2/3。
4、表面平整度的允许偏差为100mm。
4、3、6 径向注浆
为防止冻胀危害，增加隧道周边围岩的抗渗性， DK49+428-DK49+267围岩破碎，地下水裂隙发育段进行径向注浆。径向注浆工艺流程如下图：
采用手持式风钻或轻型潜孔钻机钻孔。隧道底部注浆，在仰拱开挖前进行，钻孔长度3m，采用轻型潜孔钻机钻孔。注浆分二序到三序进行，注浆材料以普通水泥单液浆为主，必要时可根据具体地址条件选择合理的注浆材料。注浆孔安设1m长φ50mm孔口管作为注浆管。
4、4 防排水措施
1、初期支护外侧设2根φ50mm环向排水盲管，纵向间距5m。
2、下台阶拱脚初支外侧纵向设置φ100mm双壁打孔波纹管；
3、仰拱底部设置φ100PVC横向排水管，纵向间距30m，与初支外侧纵向排水管用三通连通，将水引入中央排水管中。
4、5 防坍技术措施
结合本隧道的特点及其地质情况，采用以下主要的防坍措施：
1、施工作到短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测。
2、保证初期支护质量
3、严格施工纪律
4、6 监控量测
为确保施工安全及结构长期稳定性，验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性，并为调整支护参数和施工方法提供依据，确定二次衬砌施作时间等，必须对隧道进行监控量测。
5、质量控制
5、1 质量目标
工程质量方针：实行科学管理，满足合同要求，赢得顾客信任，同时提供优质服务，做到至精、至诚、更优、更新。
工程质量标准：各项工程质量达到铁道部《铁路隧道工程施工质量验收标准》J287-2004要求。
工程质量目标：分项工程合格率达100%，创国家优质工程。
5、2 质量管理机构及保证体系
成立质量管理领导小组，项目经理为第一负责人，由总工程师和生产经理任副组长，成员由工程部部长、质检工程师、试验工程师、工区主任、工区主管工程师、质检员等组成
5、3 质量检查程序
如下图所示：
检查出的质量问题，根据质量奖罚规定由质检人员开出奖罚通知单，并可以工作指令单的形式提出问题整改意见。
6、 安全施工保证措施
1、施工前，对施工工人进行技术交底，内容包括：设计文件、施组，说明地质、施工方法、使用机具、开挖与衬砌断面尺寸、预留下沉量和施工误差、工序、工艺、循环进尺、安全措施、质量标准以及中线水平控制办法等。
2、施工人员到达工作地点后，工区主任、工班长应组织员工分头检查工作面，机具设施是否处于安全状态，详细检查支护是否牢固，拱部和边墙壁是否稳定，如有松动和裂纹，应及时加固处理。
3、为克服隧道施工落石等惯性伤害事故的发生，每班都必须由专职安全员，加强对开挖面及未衬砌地段进行检查，发现异常情况应责成工班长派人处理，如发现险情时，應立即撤离工作人员并报告上级处理。
4、洞口附近要备有砂袋、方木、斧锯等抢险材料和工具。
5、初期支护、超前支护必须按设计或技术交底施作。
6、及时进行初期支护，减少围岩暴露时间。由于本工程地质条件差，必须坚持一掘一支、快挖快支，尽早成环的施工方法。
7、本工程爆破采用光面控制爆破，有效地控制爆破震动，减少对围岩的扰动。
8、爆破参数要经过科学验算并结合现场情况进行调整，且必须严格按《爆规》执行警戒、防护。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】V级围岩开挖支护 施工方案
1、工程概况
1、1 施工概况
双庙子隧道出口DK49+267～DK49+428表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；基岩裂隙水发育。
1、2 设计参数
1.平纵断面：隧道洞身设计为单洞双线，全隧线间距为4.6m。隧道出口段DK49+267～DK49+428纵向坡度为-10‰。
1、3 支护参数
洞口段DK49+428-DK49+267按照Ⅴb围岩支护参数施工，采用明洞套拱支撑进洞。初期支护以网喷混凝土+锚杆+工字钢架组成，拱部锚杆采用φ22组合中空注浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.5×1.5m；边墙采用φ22砂浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.2×1.0m；锚杆呈梅花状布置。拱部140°范围内布设φ42超前注浆小导管，长度L=4.5米，环向间距0.4m；I20a工字钢架拱、墙、仰拱全环架设，间距0.6m/榀；拱、墙全环布置φ6钢筋网片，网格尺寸20 cm×20cm；纵向连接筋环向间距1.0米，采用φ22钢筋制作；拱部、边墙喷射C25混凝土，喷射混凝土厚度为28cm。初期支护外侧设2排φ50排水盲管，纵向间距5m。 为防止冻胀的危害，增加隧道周边围岩的抗渗性，开挖后采取径向注浆，注浆深度2m，孔口环向间距约1.8m, 孔底环向间距约2.5m，纵向间距2.6m，孔口管采用φ50（壁厚3.5mm）热轧无缝钢管，钢管长1m。
2、开挖施工方案
2、1 开挖方法
洞身DK49+428-DK49+267暗洞V级围岩段采用三台阶(微台阶)预留核心土法开挖。台阶高度：上台阶3.35m，中台阶3.94m，下台阶3.10m；上台阶预留核心土高度1.5m，开挖循环进尺：上台阶1榀/循环，中、下台阶1榀～2/循环，具体可根据围岩情况进行调整；上台阶台阶长度3～5m，中、下台阶开挖时，左右侧错进2-3m。开挖示意图见下图
2、2 施工工序流程
测量→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初喷→出碴运输→立钢拱架→测量检查→挂钢筋网→锚杆施作→超前小导管→复喷砼→下一循环
2、3 运输作业
隧道出碴采用无轨运输方式进行施工，装载机装碴，自卸汽车运输至洞外弃碴场。
2、4 开挖作业
根据设计围岩，表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差；因此开挖主要采取短进尺、弱爆破开挖。
3、主要技术措施
3、1 超欠挖控制措施
成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措施，并严格执行。派专人负责超欠挖控制。
3、2 开挖中的测量控制
3、2、1 平面控制网布设及作业要求：
1、严格执行国家测绘局颁布的《工程测量规范》内有关规定，以此标准开展工作。
2、测量工作前，按照《规范》及隧道贯通误差要求精心组织平面控制设计文件及隧道贯通误差估算。
3、仪器采用全站仪，标算精度±1"，2mm+2ppm。
4、以精密导线环作为整体控制，辅助以精密三角环及精密大地四边形，在此基础上控制整个隧道的施工开挖，以保证隧道贯通误差精度及各建筑物位置的准确性。
5、整体精密控制导线环的施测工作，严格执行《工程测量规范》内规定及平面控制测量设计文件要求，使其达到设计精度。
3、2、2 洞内测量设计及要求：
1、洞内控制采用1秒级全站仪测距精度2+ppm，进行导线控制延伸测量；
2、由于洞内条件限制，洞内网采取主副导线闭合环，中间插小闭合环，形成多个闭合条件。导线边长尽量拉长等距。
3、采用导线网严密平差成果；
4、贯通误差估计，可采用下面方法进行估计：
式中：
m外—控制网误差对横向贯通误差影响值；
m1—由进口计算的影响值；
m2—由出口计算的影响值；
mβ—由控制点放设中线时理论高度中误差；
5、加强洞内控制测量的措施：
①使用Ⅰ级全站仪进行角度、距离测量，务必使测角中误差控制在1″以内，边长中误差≤1/200000；
②选择良好的测量环境，引测工作应在夜晚或阴天进行，在测定向角、洞内外接角或洞内外高差，边长悬殊大时，水平角观测不少于15个测回；
③每次向前延伸导线时，须对已测的前三个主副导线点重复置镜测量检核，确认无误后方可继续引测；
④为减少洞内导线测量误差对贯通误差的影响，应在成洞部分选择原导线点组成长边导线。
4、施工方法
4、1 开挖断面施工参数
根据隧道设计围岩情况及规范要求，考虑15㎝预留变形量，5㎝施工误差，故隧道洞身开挖最大高度1260㎝，下台阶钢架拱脚位于内轨顶面下83㎝，拱脚宽度为1388㎝，洞身开挖面积为148.5㎡，开挖弧长为44.07m。
4、2 爆破设计
上、中、下台阶开挖地段局部采用松动爆破，每次爆破钻孔8个或以下，各孔采用微差爆破，眼深控制在1.1米以内，采用单孔单段集中装药，单孔药量不大于0.08kg。
4、3 洞身初期支护
4、3、1 超前小导管施工
暗挖隧道进洞30m后（里程为DK49+398~DK49+267，计131m）拱部140°施工超前小导管。超前小导管采用φ42mm壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，长4.5m，环向间距0.4m，纵向间距3m，纵向相邻两排的水平投影搭接长度不小于1.0m，钢管外插角5°~15°，每环为44根。钻进时，注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。
4、3、2 I20a型钢拱架施工
拱墙采用I20a型钢拱架支护，间距60㎝，连接筋采用φ22螺纹钢，上台阶14根，中台阶10根，下台阶6根，仰拱15根；定位系筋采用φ22螺纹钢，长1.2m，每环8根。
4、3、3 钢筋网施工
采用φ6的钢筋网（网格规格为200*200mm），注意钢筋网的搭接，要牢固。钢筋网施工应符合下列规定：
1． 鋼筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。
2．钢筋网搭接长度应为1~2个网孔，允许偏差为±5cm。
3．钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片装锈蚀。
4、3、4 系统锚杆施工
锚杆L=4米，拱部间距1.5×1.5米（环×纵），边墙间距1.2×1.0米（环×纵），拱部为φ42组合中空锚杆，每环11-12根，边墙为φ22普通砂浆锚杆，每环8根；在中空注浆锚杆中注水泥浆液。安装中空注浆锚杆时注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。锚杆布置见下图：
锚杆安装允许偏差应符合下列规定：
a、锚杆孔的孔径应符合设计要求。
b、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。
c、锚杆孔距允许偏差为±15cm。
d、锚杆插入长度不得小于设计长度的95％，且应位于孔的中心。
4、3、5 喷射砼施工
喷砼分两次进行。初喷4cm用于封闭围岩，在架好拱架后进行复喷，喷射厚度为24㎝（共28cm）,设计强度为C30（拱墙）、C25（仰拱）。
喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求：
1、平均厚度大于设计厚度。
2、检查点数的80％及以上大于设计厚度。
3、最小厚度不小于设计厚度2/3。
4、表面平整度的允许偏差为100mm。
4、3、6 径向注浆
为防止冻胀危害，增加隧道周边围岩的抗渗性， DK49+428-DK49+267围岩破碎，地下水裂隙发育段进行径向注浆。径向注浆工艺流程如下图：
采用手持式风钻或轻型潜孔钻机钻孔。隧道底部注浆，在仰拱开挖前进行，钻孔长度3m，采用轻型潜孔钻机钻孔。注浆分二序到三序进行，注浆材料以普通水泥单液浆为主，必要时可根据具体地址条件选择合理的注浆材料。注浆孔安设1m长φ50mm孔口管作为注浆管。
4、4 防排水措施
1、初期支护外侧设2根φ50mm环向排水盲管，纵向间距5m。
2、下台阶拱脚初支外侧纵向设置φ100mm双壁打孔波纹管；
3、仰拱底部设置φ100PVC横向排水管，纵向间距30m，与初支外侧纵向排水管用三通连通，将水引入中央排水管中。
4、5 防坍技术措施
结合本隧道的特点及其地质情况，采用以下主要的防坍措施：
1、施工作到短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测。
2、保证初期支护质量
3、严格施工纪律
4、6 监控量测
为确保施工安全及结构长期稳定性，验证支护结构效果，确认支护参数和施工方法的准确性，并为调整支护参数和施工方法提供依据，确定二次衬砌施作时间等，必须对隧道进行监控量测。
5、质量控制
5、1 质量目标
工程质量方针：实行科学管理，满足合同要求，赢得顾客信任，同时提供优质服务，做到至精、至诚、更优、更新。
工程质量标准：各项工程质量达到铁道部《铁路隧道工程施工质量验收标准》J287-2004要求。
工程质量目标：分项工程合格率达100%，创国家优质工程。
5、2 质量管理机构及保证体系
成立质量管理领导小组，项目经理为第一负责人，由总工程师和生产经理任副组长，成员由工程部部长、质检工程师、试验工程师、工区主任、工区主管工程师、质检员等组成
5、3 质量检查程序
如下图所示：
检查出的质量问题，根据质量奖罚规定由质检人员开出奖罚通知单，并可以工作指令单的形式提出问题整改意见。
6、 安全施工保证措施
1、施工前，对施工工人进行技术交底，内容包括：设计文件、施组，说明地质、施工方法、使用机具、开挖与衬砌断面尺寸、预留下沉量和施工误差、工序、工艺、循环进尺、安全措施、质量标准以及中线水平控制办法等。
2、施工人员到达工作地点后，工区主任、工班长应组织员工分头检查工作面，机具设施是否处于安全状态，详细检查支护是否牢固，拱部和边墙壁是否稳定，如有松动和裂纹，应及时加固处理。
3、为克服隧道施工落石等惯性伤害事故的发生，每班都必须由专职安全员，加强对开挖面及未衬砌地段进行检查，发现异常情况应责成工班长派人处理，如发现险情时，應立即撤离工作人员并报告上级处理。
4、洞口附近要备有砂袋、方木、斧锯等抢险材料和工具。
5、初期支护、超前支护必须按设计或技术交底施作。
6、及时进行初期支护，减少围岩暴露时间。由于本工程地质条件差，必须坚持一掘一支、快挖快支，尽早成环的施工方法。
7、本工程爆破采用光面控制爆破，有效地控制爆破震动，减少对围岩的扰动。
8、爆破参数要经过科学验算并结合现场情况进行调整，且必须严格按《爆规》执行警戒、防护。
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