第３７卷第１６期 ・１９６・ ２ ０ １ １年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．１６ Ｊｕｎ． ２０１ｌ
文章编号：１００９—６８２５【２０１ １）１６．０１９６．０３
软弱围岩公路隧道施工技术
高建英何文峰
摘要：结合工程实例，对软弱围岩公路隧道洞口加固、洞身掘进和初期支护施工技术进行了详细地介绍和分析，指出了 超前长管棚和锚喷支护技术是处理软弱围岩行之有效的方法。
关键词：软弱国岩，隧道，施工技术
中图分类号：１３４５５．４９
１ 工程概况
分水关隧道是福建省一江西省上饶市高速公路上的隧道，江
西境内隧道进口处位于福建与江西交界的武夷山分水岭，出洞口
位于江西武夷山山麓部位。它是一座上下行分离的四车道高速公
路隧道，建筑限界净宽１Ｏ．２５ ｍ，起讫桩号为左洞ＺＫ３００＋０００一
ＺＫ３００＋７２２．４，长２ ７２２．４ Ｉｎ，右洞ＹＫ３００＋０００～ＹＫ３００＋７１５，长
２ ７１５ １ＴＩ。 隧道沿线春夏降雨集中，植被发育，地形起伏，沟谷间地表小
溪发育。隧道沿线均为燕山早期花岗岩，分为全风化、强风化、弱
风化、微风化花岗岩。隧道区段断裂构造发育，孔隙水含量丰富。
工方法和参数。
２）测量放线。每循环测量放线一次各部分开挖轮廓线，隧道
中线、高程。 ３）开挖顺序。开挖前施作超前支护，施工顺序：ａ．上部弧形
导坑开挖，左右侧中台阶开挖，左右侧下台阶开挖，上中下台阶核
心土开挖，隧底开挖。ｂ．开挖中各台阶长度、循环尺寸、左右台阶
错开长度、上下台阶高度严格控制。第一个台阶３．５ ｍ，第二个台
阶３ ｍ，第三个台阶２．５６ ＩＴＩ。三台阶施工流程见图２。 ４）支护。开挖后及时施作锚喷支护、安装钢架支撑，各部工
序之间紧密衔接。初期支护先上后下，分步施作，及时封闭成环。
及早施作仰拱和二次衬砌，防止隧道边墙变形过大失稳。
ｎ
８ ｎ
图２三台阶七步开挖法工序正面示意图 文献标识码：Ａ
部分岩体破碎，发育深度大，裂隙水较丰富。隧道出口进洞１９２ ｍ
为全风化、强风化花岗岩（Ｖ级围岩），再往里面是Ｖ级、Ⅳ级、
Ⅲ级围岩交错布置，越往隧道进口方向地质条件越好。
２洞口施工技术
２．１边仰坡防护
由于洞口是全风化花岗岩，洞口坡面遇水存在滑动、坍塌等
可能，为了安全进洞，就必须进行边仰坡防护。按设计要求测量
放样定出边仰坡开挖边界、截水沟中心线，然后浆砌截水沟。洞
口边仰坡坡率，一级边度１：０．５，二、三级边坡１：０．７５，每级边坡
高８ Ｉｎ。边仰坡开挖由挖掘机自上而下逐段进行，按照边开挖边防
３．５明洞顶外侧防水处理
１）明洞段隧道两侧开挖轮廓线外各１０．０ Ｉｎ范围内用３：７灰
土夯填，形成斜坡，封闭地表水。
２）灰土斜坡顶面施作３０ ｅｍ浆砌片石护拱，在灰土坡脚施作
宽３０．０ ｃｍ，深１．０ Ｅｌｉ浆砌片石垂裙，隔离水源，以免渗入隧道范
围内地下。
３）灰土夯填时隧道衬砌外铺一层防水板，灰土顶浆砌片石时
在灰土顶铺一层防水板，防水板接头搭接３０ ｃｍ，焊接牢固，不漏水。 ４）为使隧道左侧冲沟不积水，应征地将整个冲沟填平，高出
或和隧道浆砌护拱相平，永久性解决隧道渗漏水病害隐患。
５）明洞顶顺线路方向沟内５０．０ ｍ范围内采取防水措施，处
理后明洞顶流水面高出原地面３．７８ ｉｎ。
４结语
明洞利用三台阶七步流水法暗作，减少开挖量，节约耕地，加 快施工进度，为施工人员、机械提供安全保障，增加型钢拱架增强
了明洞衬砌强度，双层防水保证隧道不会渗漏水，确保运营安全。
参考文献： ［Ｉ］ 李勇，孙锋．三台阶法在高速铁路山岭隧道浅埋段中的
应用［Ｊ］．山西建筑，２０１０，３６（４）：３３０－３３１．
Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｓｈａｎｑｉｎｇｙｕ ｔｕｎｎｅｌ ｏｐｅｎ ｃｕｔ ｔｕｎｎｅｌ
ＹＡＮ Ｍｉｎｇ－ｓｈｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｓｈａｎｑｉｎｇｙｕ ｔｕｎｎｅｌ ｏｐｅｎ ｃｕｔ ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｃｔｕａｌ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉｔ
ａｄｏｐｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｏｐｅｎ ｃｕｔ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ，ｍａｉｎｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏＵｉｎｇ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｓｕｐｐｏ￣ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ，ｋｅｅｐｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｘｃａｖａ￣ｏｎ ａｒｃｈ，ａｎｄ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｐ ｈｏｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕａｂｌｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕ’
ｔｕｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｕｎｎｅｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｏｐｅｎ ｃｕｔ ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｒｅｅ—ｓｔｅｐｓ ａｎｄ ｓｅｖｅｎ・ｓｔｅｐｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
收稿Ｅｌ期：２０１１－０２－１７ 作者简介：高建英（１９７８．），女，工程师，江西上饶公路管理局铅山分局，江西铅山３３４５００
何文峰（１９５７．），男，工程师，江西上饶公路管理局铅山分局，江西铅山
３３４５００ 第３７卷第１６期 ２ ０ １ １年６月 高建英等：软弱围岩公路隧道施工技术 ・１９７・
护原则，边仰坡采用喷锚加固防护，采用 １８水泥砂浆锚杆，水
平、垂直间距１．５ ｍ，锚杆长度２．５ ｍ，３．５ ｍ间隔布置，挂２０ ｃｍ×
２０ ｃｍ ６６钢筋网，喷３ ｃｍ厚Ｃ２０混凝土。仰坡防护与边坡防护 大体相同，不同的是锚杆长３．５ ｍ，５ ｍ问隔布置，喷射混凝土
４ ｃｍ厚。
２．２超前长管棚施工
隧道出口地质条件较差，较长距离为Ｖ级围岩，不易成洞。
为了实现安全进洞，在隧道洞口设置了超前长管棚，以保证成洞
面和浅埋地段开挖的稳定与安全。为了给长管棚施工提供导向
并保持洞口稳定，设置了６０ ｅｍ厚Ｃ２５钢筋混凝土套拱，套拱纵
向长２ ｍ，布设４榀Ｉ １６工字钢支撑，钢支撑纵向由 ２钢筋焊
接固定，焊接钢筋环向间距１ ｍ。在套拱内预埋ｄ￣１３３ ｍｉｌｌ×６ ｍｍ 钢管作为长管棚的导向管，套拱采用现浇混凝土，内外模均采用
木模。长管棚采用＋ｍｓ ｍｍ×６ ＩＴｌｎｑ有孔钢花管，拱部１８０。范围
布设，环向间距５０ ｅｍ，共４ｌ根，每根长６０ ｍ。长管棚施工采用
ＭＤ－５０跟管钻机钻孔，由于长管棚在钻进过程中有下沉，钻机仰
角应控制在２。一４。，钻进过程中经常用测斜仪测量钻进偏斜度，边
钻孔，边接长钢管跟进，纵向同一横断面的钢管接头数不大于
５０％，相邻钢管的接头至少须错开１ ｍ。长钢管注Ｍ３０水泥浆，水
灰比１：１，掺１％的水玻璃，注浆从拱脚至拱顶逐孔对称进行，注浆
压力为０．５ ＭＰａ～１．０ ＭＰａ，终止压力为２ ＭＰａ，浆液扩散半径不
小于０．６５倍的管中心距，一个洞口的设计注浆量为１７．８１ ｍ 。
根据后续开挖揭示，浆液扩充与风化岩层凝结为一个整体，表明
达到了预期的效果。
３洞身掘进
在长管棚的保护下，采用短台阶法施工，人工风镐配合挖掘
机开挖，循环进尺１．２ ｍ，初期支护及时跟上，在上台阶开挖至
３０ ｍ时，开始下台阶开挖，下台阶左半幅马口跳槽开挖，马口开挖
长度不宜超过四榀工字钢，初期支护跟上。然后是右半幅马口跳
槽开挖，跳槽开挖必须单侧落底，左右错开３ ｍ以上。开挖后立即
支护。掘进超出长管棚范围，为了保证掌子面开挖安全，在拱顶部 １２０。范围内，布设超前小导管，压注水泥浆。每环小导管２７根，每
根长５ ｍ，环向问距０．５ ｒｎ，纵向间距３ ｍ，外插角１５。～２０。，采用 （Ｉ）４２ ｌａｉｎ ｘ５ ｍｍ小导管，管壁四周钻６ ｍｍ压浆孔，尾部１．０ ｍ不
设压浆孔。由于超前小导管的注浆作用，在待开挖断面拱部形成
了一层坚硬的承载环壳体，保证了洞身掘进的安全。
４初期支护
隧道采用锚喷支护，即采用锚杆、钢支撑、钢筋网、喷射混凝
土组合起来的支护形式。锚喷支护是一种符合岩体力学原理的
积极支护方法，它能及时支护和加固围岩，与围岩密贴，封闭岩体
的张性裂隙和节理，加固围岩结构面，从而提高岩体自身的强度、
自承能力和整体性。由于锚喷支护结构柔性好，所以它能同围岩
共同变形，形成一个共同工作的承载力系。
４．１ 锚杆
４．１．１ 锚杆作用机理
１）悬吊作用：把隧道壁面附近具有裂隙、节理的不稳定岩体，
用锚杆固定在深层的坚固稳定的岩体上，可将不稳定岩体的重量
传递给深层坚固的岩体负担，以起到悬吊作用。 ２）组合梁作用：锚杆可将若干层层状岩体串联在一起，增大
层间摩阻力形成组合梁，防止岩层的滑移和坍塌。
３）整体加固作用：按一定间距在隧道周边呈放射状布置的成
组锚杆，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘结加固，组成一 个承载环。
４．１．２锚杆施工 Ｖ级围岩采用 ２全长粘结早强水泥砂浆锚杆，锚杆长
３．５ ｍ，环向间距１ ｍ，纵向间距０．６ ｍ，每环２９根。１）钻孔：按设
计标识孔位，孑Ｌ径为３７，钻孔方向尽量与岩层主要结构面垂直，当
围岩主结构面不明显时，可与隧道周边轮廓垂直布置。钻好孔后
用高压水将孔冲洗干净。２）砂浆制作：砂浆强度等级不低于
Ｍ２０，砂浆配合比为水泥：砂：水＝１：１：０．４７，砂的料径不宜大于
３ ｍｍ，速凝剂掺量为水泥用量的４％。３）注浆及安设锚杆：将砂
浆充满注浆器，并用高压空气将水泥砂浆由注浆管注入钻孔中，
注浆管应插至距孔底５ ｃｍ～１０ ｃｍ处，随水泥砂浆的注入缓慢匀
速拔出，随即迅速将锚杆插入，杆体插入孔内的长度不得短于设
计长度的９５％。
４．２钢支撑
由于隧道出口进洞很长一段距离为Ｖ级围岩，岩层风化严
重，自稳能力差，故设置Ｉ １８工字钢支撑进行初期支护，它的特点 是刚度大，架设后能立即发挥支撑机能。钢支撑纵向间距０．６ ｍ，
纵向榀与榀之间用担２钢筋焊接固定，横向用锁脚锚杆焊接固
定，钢支撑应尽量靠近围岩。
４．３钢筋网
张挂钢筋网可提高喷射混凝土支护层的抗拉能力、抗裂性、
抗震性。隧道Ｖ级围岩张挂两层焊接钢筋网，采用 钢筋，间距
２０ ｃｍ×２０ ｃｍ，在工字钢支撑内侧布设一层，外侧布设一层，钢筋
网必须与钢支撑及锚杆牢固焊接，以增加整体效果。
４．４喷射混凝土
隧道Ｖ级围岩初期支护厚度为２５ ｅｍ，采用湿喷混凝土的施
工方法，速凝剂用量为水泥用量的４％，使用洁净的中砂并过筛，
碎石粒径不宜大于１５ ｍｍ。水泥与砂石重量比为１：４，用水量凭
喷射手的经验目测掌握。将拌和好的料运至喷射机边，投入喷射
机料头，同时加人速凝剂，用压缩空气将混合料压送到喷枪，在喷
头处加入高压水混合，以较高的速度喷射到岩面上。喷射的顺序
是先墙后拱，自下而上。如岩面凹凸不平时，应先喷凹处找平，然
后向上喷射。每次喷射的厚度拱部为５ ｅｍ～６ ｃｍ，边墙为７ ｃｍ～
１０ ｃｍ。分层喷射的间隔时间一般为１５ ｍｉｎ。
５监控量测
５．１ 监控量测的目的
隧道一经开挖，岩层的原状力学体系便被打破，四周原有的
受力状态已经改变。通过监控量测，可以掌握施工中围岩稳定程 度与支护受力、变形的力学动态情况，验证支护衬砌的设计效果，
保证围岩稳定和施工安全。
５．２监控量测的项目
该隧道监控量测项目是：地质和支护状况观察，周边位移量
测，拱顶下沉量测，锚杆抗拔力量测，地表下沉量测。
５．３监控量测的实施
对于周边位移和拱顶下沉的量测，隧道Ｖ级围岩每２０ ｉｎ布
置一个断面，周边位移布设两对点，拱顶下沉布设三个点，每天测
２次。根据第三方检测报告，周边位移最大值为５．１７ ｍｍ，拱顶下
沉最大值为８．４０ ｍｍ，都在允许变形范围内，而且都趋向稳定。
６二次衬砌
６．１ 二次衬砌围岩和支护稳定性要求
二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作，变形基
本稳定应符合隧道周边位移速度有明显减缓趋势，
拱脚水平相对