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摘 要：以地质条件复杂的长寿山隧道开挖支护为例，探讨了应用新奥法的施工工艺对长寿山隧道采取开挖支护技术，对类似隧道开挖支护施工提供有指导意义的参考实例。
关键词：新奥法；隧道开挖；隧道支护
中图分类号：U455.48 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）33－0100－02
1 工程概况
长寿山隧道系喇叭口隧道，由左、右线单线隧道，以喇叭口形式过渡为双线单洞隧道。隧道除进口端位于砂质黄土层中外，大多位于混合岩、花岗岩、片岩及砂岩夹砾岩层中，线路经过处山体起伏大，相对高差50～110 m，隧道最大埋深340 m，埋深最浅处则在出口端的冲沟谷底露顶横穿而过，浅埋段长150 m，明洞段长约164 m。隧道开挖施工是本工程施工的重点。
2 隧道超前支护
长寿山隧道超前支护采用超前小导管、超前大管棚施工，其采取的具体支护施工技术如下：
2.1 超前小导管支护施工
根据设计，本隧道的小导管采取Φ42热轧钢管加工而成，每根长度为3.5 m，布设在隧道拱部范围内。小导管按设计长度进行切割，并将端头加工成锥形，尾部预留不小于30 cm的止浆段，从尾部止浆段以外至楔端管体钻8 mm的注浆孔，梅花形布置，间距30 cm。施工前，对掌子面的岩层喷射混凝土封闭以防漏浆、跑浆。按设计标出孔位，用YT－28风枪钻孔后并插入小导管，外插角控制在10～15 °。用风枪或大锤直接将小导管送入，纵向相邻两排小导管水平搭接长度不小于1 m，小导管环向间距为0.3 m。小导管安装后，根据情况向孔内压注水泥浆液，浆液采用砂浆搅拌机拌制。注浆压力控制在0.8 MPa左右。注浆时由下向上进行，注浆后立即堵塞钢管孔口，防止浆液外流。在支护施工中，应根据现场的实际情况，对注浆参数进行调整，以取得最佳注浆效果。
2.2 超前大管棚支护施工
对本隧道断面开挖前在进出口段拱部120 °范围设Φ108长30 m超前大管棚，环向间距0.4 m，外插角1～3 °管内压注M30的水泥砂浆。为了确保本隧道管棚支护施工精度和质量，管棚用混凝土套拱作管棚导向墙，在套拱内预埋工字钢，按设计孔位准确安放导向钢管，工字钢与导向钢管焊成整体。在导向墙混凝土达到一定强度后，开始钻孔。钻孔时，要确保孔径比棚管外径大30～40 mm。钻孔完成后，把事先加工好的管节联接套焊接在钢管两端，然后将钢管安放在钻机钻头上，钻机对准已钻好的管棚孔，低速推进钢管。当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40 cm时，用连接套接长钢管，直至钻进到棚管设计长度。然后向管内注入水泥砂浆或水泥－水玻璃双液浆。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M7.5水泥砂浆紧密填充，增强管棚的刚度和强度。注浆完成后，在管棚支护下组织开挖。
3 隧道开挖施工
通过采取隧道超前支护后，例如超前大管棚支护，当注浆完成后，即可在管棚支护下组织开挖。长寿山隧道按照新奥法原理施工，根据不同的围岩选择不同的开挖方法，采用YT－28型风动凿岩机人工钻孔爆破或小型机械开挖，做到稳中求快。
长寿山隧道采用进出口及五座斜井同时掘进，对于Ⅴ级围岩黄土隧道采用弧形导坑留核心土法施工。Ⅳ级开挖地段则采用台阶法施工，隧道Ⅲ级围岩采用全断面法开挖。考虑到隧道进出口、浅埋段处于风积砂质黄土，该黄土具Ⅳ级严重自重湿陷性，对隧道影响较大，因此进出口及全隧道洞身浅埋段拱部设Ф42超前小导管。
3.1 台阶法隧道开挖施工
本隧道Ⅳ级围岩开挖地段则采用台阶法施工，开挖一环、支护一环，下断面开挖后及时施作仰拱，形成封闭结构。岩石地段采用钻爆法开挖，如遇土石互层则采用弱震动爆破法开挖。采用简易作业台架YT－28风枪钻孔，光面爆破，复式楔形掏槽，选用2#岩石硝铵炸药，有水时采用2#岩石抗水硝铵炸药或乳化炸药，塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆，循环进尺以2～3 m为宜；锚、网、喷初期支护，局部地段拱墙辅以钢拱架加强。Ⅳ级软质围岩及Ⅳ级加强衬砌段施工前先对拱部采用Ф42超前小导管进行预支护，然后采用台阶法开挖，锚、网、喷初期支护，局部地段在拱墙辅以1榀/m的I16型钢钢架加强。施工中，应根据围岩情况，采用合理的施工顺序和确定上、下台阶间的距离。开挖后，先初喷混凝土封闭岩面，及时施做初期支护和临时支护。钢支撑安装后，要及时打设锁脚锚杆。
3.2 环形开挖留核心土法隧道开挖施工
对于本隧道Ⅴ级围岩软弱地段、浅埋偏压地段及隧道进、出口均采用环形开挖留核心土法施工，其施工程序见图1。具体的施工方法如下：人工持小型机具开挖，遇岩石较好时采用预裂松动爆破施工，并严格控制装药量。台阶长度为3～5 m，开挖循环进尺为0.5～0.75 m，上台阶初期支护完成后开挖核心土；下一台阶先开挖边墙部分，完成支护结构，然后开挖核心土，继续分段开挖下台阶边墙部分，完成支护结构。开挖前先施工超前小导管或超前锚杆支护，开挖成洞后，尽早进行仰拱封闭，以便形成封闭受力结构。初期支护后，待各测试项目所显示的位移率明显缓慢并已基本稳定后，及时施作二次衬砌。
3.3 全断面法隧道开挖施工
本隧道Ⅲ级围岩采用全断面法开挖。根据围岩情况，循环进尺为3～4 m为宜。开挖主要采用YT－28型风动凿岩机钻孔，光面爆破技术，中空直眼或复式楔形掏槽。选用2#岩石硝铵炸药，塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆。施工中，根据围岩情况采用不同的钻眼深度，合理控制装药量，提高围岩爆破效率，尽可能减少超欠挖而引起工料的浪费。
采取光面爆破技术的全断面法开挖隧道，应掌握其施工控制要点：①隧道开挖每个循环都要进行施工测量，控制开挖断面，采用激光准直仪来控制开挖方向。②钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行，除底眼外，其他炮眼口比眼底低5 cm，以便钻孔时的岩粉自然流出，周边眼外插角控制在3～4 °以内。掏槽眼严禁互相打穿相交，眼底比其他炮眼深20 cm。③装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。按爆破设计顺序装药，确保装药作业有序进行。④起爆采用复式网络、非电起爆系统，联接时，每组控制在12根以内；联接雷管使用相同的段别，且使用低段别的雷管。
4 结束语
长寿山隧道按照新奥法原理施工，根据不同的围岩选择不同的开挖与支护施工方法，对于Ⅴ级围岩黄土隧道采用弧形导坑留核心土法施工，Ⅳ级开挖地段则采用台阶法施工，Ⅲ级围岩则采用全断面法开挖。工程实践效果明显，做到稳中求快，值得同类工程参考。
参考文献
1 赵细平.新奥法在高速公路隧道支护施工中的应用［J］.山西建筑，2008（8）：74～75
2 姚伊.公路双连拱隧道开挖支护施工技术［J］.铁道标准设计，2008（8）：101～103
New Austrian Tunneling Method in Long Hill Tunnel Excavation and Support
Liu Xuying
Abstract: With the complex geological conditions of longevity hill tunnel excavation and support as an example, discusses the application of the new Austrian Tunneling Method Construction Technology of long mountain tunnel excavation and support technology to take, similar to tunnel excavation and support construction to provide instructive reference example.
Key words: new austrian method; tunnel; tunnel supporting
关键词：新奥法；隧道开挖；隧道支护
中图分类号：U455.48 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）33－0100－02
1 工程概况
长寿山隧道系喇叭口隧道，由左、右线单线隧道，以喇叭口形式过渡为双线单洞隧道。隧道除进口端位于砂质黄土层中外，大多位于混合岩、花岗岩、片岩及砂岩夹砾岩层中，线路经过处山体起伏大，相对高差50～110 m，隧道最大埋深340 m，埋深最浅处则在出口端的冲沟谷底露顶横穿而过，浅埋段长150 m，明洞段长约164 m。隧道开挖施工是本工程施工的重点。
2 隧道超前支护
长寿山隧道超前支护采用超前小导管、超前大管棚施工，其采取的具体支护施工技术如下：
2.1 超前小导管支护施工
根据设计，本隧道的小导管采取Φ42热轧钢管加工而成，每根长度为3.5 m，布设在隧道拱部范围内。小导管按设计长度进行切割，并将端头加工成锥形，尾部预留不小于30 cm的止浆段，从尾部止浆段以外至楔端管体钻8 mm的注浆孔，梅花形布置，间距30 cm。施工前，对掌子面的岩层喷射混凝土封闭以防漏浆、跑浆。按设计标出孔位，用YT－28风枪钻孔后并插入小导管，外插角控制在10～15 °。用风枪或大锤直接将小导管送入，纵向相邻两排小导管水平搭接长度不小于1 m，小导管环向间距为0.3 m。小导管安装后，根据情况向孔内压注水泥浆液，浆液采用砂浆搅拌机拌制。注浆压力控制在0.8 MPa左右。注浆时由下向上进行，注浆后立即堵塞钢管孔口，防止浆液外流。在支护施工中，应根据现场的实际情况，对注浆参数进行调整，以取得最佳注浆效果。
2.2 超前大管棚支护施工
对本隧道断面开挖前在进出口段拱部120 °范围设Φ108长30 m超前大管棚，环向间距0.4 m，外插角1～3 °管内压注M30的水泥砂浆。为了确保本隧道管棚支护施工精度和质量，管棚用混凝土套拱作管棚导向墙，在套拱内预埋工字钢，按设计孔位准确安放导向钢管，工字钢与导向钢管焊成整体。在导向墙混凝土达到一定强度后，开始钻孔。钻孔时，要确保孔径比棚管外径大30～40 mm。钻孔完成后，把事先加工好的管节联接套焊接在钢管两端，然后将钢管安放在钻机钻头上，钻机对准已钻好的管棚孔，低速推进钢管。当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40 cm时，用连接套接长钢管，直至钻进到棚管设计长度。然后向管内注入水泥砂浆或水泥－水玻璃双液浆。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M7.5水泥砂浆紧密填充，增强管棚的刚度和强度。注浆完成后，在管棚支护下组织开挖。
3 隧道开挖施工
通过采取隧道超前支护后，例如超前大管棚支护，当注浆完成后，即可在管棚支护下组织开挖。长寿山隧道按照新奥法原理施工，根据不同的围岩选择不同的开挖方法，采用YT－28型风动凿岩机人工钻孔爆破或小型机械开挖，做到稳中求快。
长寿山隧道采用进出口及五座斜井同时掘进，对于Ⅴ级围岩黄土隧道采用弧形导坑留核心土法施工。Ⅳ级开挖地段则采用台阶法施工，隧道Ⅲ级围岩采用全断面法开挖。考虑到隧道进出口、浅埋段处于风积砂质黄土，该黄土具Ⅳ级严重自重湿陷性，对隧道影响较大，因此进出口及全隧道洞身浅埋段拱部设Ф42超前小导管。
3.1 台阶法隧道开挖施工
本隧道Ⅳ级围岩开挖地段则采用台阶法施工，开挖一环、支护一环，下断面开挖后及时施作仰拱，形成封闭结构。岩石地段采用钻爆法开挖，如遇土石互层则采用弱震动爆破法开挖。采用简易作业台架YT－28风枪钻孔，光面爆破，复式楔形掏槽，选用2#岩石硝铵炸药，有水时采用2#岩石抗水硝铵炸药或乳化炸药，塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆，循环进尺以2～3 m为宜；锚、网、喷初期支护，局部地段拱墙辅以钢拱架加强。Ⅳ级软质围岩及Ⅳ级加强衬砌段施工前先对拱部采用Ф42超前小导管进行预支护，然后采用台阶法开挖，锚、网、喷初期支护，局部地段在拱墙辅以1榀/m的I16型钢钢架加强。施工中，应根据围岩情况，采用合理的施工顺序和确定上、下台阶间的距离。开挖后，先初喷混凝土封闭岩面，及时施做初期支护和临时支护。钢支撑安装后，要及时打设锁脚锚杆。
3.2 环形开挖留核心土法隧道开挖施工
对于本隧道Ⅴ级围岩软弱地段、浅埋偏压地段及隧道进、出口均采用环形开挖留核心土法施工，其施工程序见图1。具体的施工方法如下：人工持小型机具开挖，遇岩石较好时采用预裂松动爆破施工，并严格控制装药量。台阶长度为3～5 m，开挖循环进尺为0.5～0.75 m，上台阶初期支护完成后开挖核心土；下一台阶先开挖边墙部分，完成支护结构，然后开挖核心土，继续分段开挖下台阶边墙部分，完成支护结构。开挖前先施工超前小导管或超前锚杆支护，开挖成洞后，尽早进行仰拱封闭，以便形成封闭受力结构。初期支护后，待各测试项目所显示的位移率明显缓慢并已基本稳定后，及时施作二次衬砌。
3.3 全断面法隧道开挖施工
本隧道Ⅲ级围岩采用全断面法开挖。根据围岩情况，循环进尺为3～4 m为宜。开挖主要采用YT－28型风动凿岩机钻孔，光面爆破技术，中空直眼或复式楔形掏槽。选用2#岩石硝铵炸药，塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆。施工中，根据围岩情况采用不同的钻眼深度，合理控制装药量，提高围岩爆破效率，尽可能减少超欠挖而引起工料的浪费。
采取光面爆破技术的全断面法开挖隧道，应掌握其施工控制要点：①隧道开挖每个循环都要进行施工测量，控制开挖断面，采用激光准直仪来控制开挖方向。②钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行，除底眼外，其他炮眼口比眼底低5 cm，以便钻孔时的岩粉自然流出，周边眼外插角控制在3～4 °以内。掏槽眼严禁互相打穿相交，眼底比其他炮眼深20 cm。③装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。按爆破设计顺序装药，确保装药作业有序进行。④起爆采用复式网络、非电起爆系统，联接时，每组控制在12根以内；联接雷管使用相同的段别，且使用低段别的雷管。
4 结束语
长寿山隧道按照新奥法原理施工，根据不同的围岩选择不同的开挖与支护施工方法，对于Ⅴ级围岩黄土隧道采用弧形导坑留核心土法施工，Ⅳ级开挖地段则采用台阶法施工，Ⅲ级围岩则采用全断面法开挖。工程实践效果明显，做到稳中求快，值得同类工程参考。
参考文献
1 赵细平.新奥法在高速公路隧道支护施工中的应用［J］.山西建筑，2008（8）：74～75
2 姚伊.公路双连拱隧道开挖支护施工技术［J］.铁道标准设计，2008（8）：101～103
New Austrian Tunneling Method in Long Hill Tunnel Excavation and Support
Liu Xuying
Abstract: With the complex geological conditions of longevity hill tunnel excavation and support as an example, discusses the application of the new Austrian Tunneling Method Construction Technology of long mountain tunnel excavation and support technology to take, similar to tunnel excavation and support construction to provide instructive reference example.
Key words: new austrian method; tunnel; tunnel supporting