摘要：建设隧道是高速公路线穿越天然屏障最有效的途径。隧道的开挖施工常受地质条件的限制在设计、施工方案、施工技术选择上存在较大的差异。总体而言，隧道施工工程量大、难度大、危险系数高。隧道方法的选择要根据隧道类型和地质情况而定，不同的地质结构和岩石情况应选择适宜的施工方法。G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段处于皖南山区，地理标高2.5~1727.0m，建设段区域内地势起伏较大，地层地质条件分布不均，含有岩溶及软基等特殊地层。此类不良地层开挖时易发生岩溶、崩塌、滑坡等问题。本文就以G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段K35+995~K38+440段的岩溶发育区为例，分析隧道开挖施工中环形开挖留核心土法、台阶法、全断面法施工的关键技术及质量控制策略。旨在为特殊性岩层隧道开挖施工和安全管理提供一些参考。
关键词：高速公路；隧道；开挖；施工技术
引言：随着我国隧道施工技术的发展，高速公路网的建设越来越密集。目前，国内已经掌握山岭隧道、水底隧道、城市隧道等施工技术。为了提高隧道质量，相应的隧道通风、照明、防灾等附属设施的配备也更加完备。虽然已经掌握相对成熟的隧道施工技术，但隧道开挖施工中的安全问题和和质量问题仍旧是一个研究的重点课题。特别是一些特殊岩层的施工，仍旧面临着较大的塌方、滑坡、岩溶等问题，影响着施工进度、施工安全等。研究高速公路隧道开挖施工技术与控制策略对于进一步优化隧道施工技术和加强隧道施工安全管理有着重要的促进意义。
一、工程概况
G3W德州至上饶高速公路池州至祁门段位于安徽省南部地区。线路经池州市贵池区，石台县，黄山市黔县，祁门县，终点与S42黄祁高速交叉。池祁高速第四合同段起点桩号K33+600,终点桩号K39+700，路线全长6.1KM。本标段范围内包含：路基2.096km，涵洞、通道16道/506.72m，桥梁6座/966m，隧道2座/左洞3992（2652+1340）m、右洞4004(2678+1326)m、互通1座,路面底基层19602.8m3,基层31837.9m3,水泥砼路面层1566.6m3。
该项目设计为双向四车道高速公路技术标准，设计时速80km/h。施工技术标准参考《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）中相应的有关规定。隧道工程包括重阳二号隧道（左线、右线）、狮子岭隧道（左线、右线）。重阳二号隧道穿越粘土、全~强~中风化花岗岩、中风化砂岩、碳质页岩、页岩、灰岩等地层，K36+230（ZK36+015)处发育断层破碎带。隧道建设段内的不良地质现象如下：（1）隧道出口埋深浅，洞身发育3条破碎带；（2）破碎带为储水、导水构造，雨季易产生突水、涌水、突泥；（3）洞身位于灰岩段，岩溶发育，雨季地表水、地下水沿溶洞涌入隧道；（4）隧道埋深较大，位于高应力区和极高应力区，开挖过程中容易产生岩爆或大变形。狮子岭隧道穿越中风化灰岩、中风化砂岩、溶蚀、溶洞发育。隧道建设段内的不良地质现象如下：（1）隧道洞口埋深浅，局部存在偏压；（2）围岩自稳性差，隧道开挖容易发生掉块、坍塌、冒顶现象；（3）钻探岩溶遇洞率为50%，岩溶总体发育。
二、高速公路隧道开挖施工技术
（一）施工方法的选择
本工程采用新奥法施工，隧道开挖采用双向掘进，Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅳ级围岩分别采用环形开挖留核心土法、台阶法、全断面法进行开挖施工。隧道开挖施工遵循先排水、短开挖、快砌衬、墙支护、强监测、勤检查的原则。
1.环形开发留核心土法施工技术
本隧道工程的浅埋段、偏压段和软岩地段的Ⅴ级围岩，采用环形开挖留核心土法，开挖每循环进尺控制在0.5~1m之间，核心面积控制在断面面积的50%以上。开挖前采用钢结构架支撑和喷锚进行支护。砌衬结构薄弱的环节应用超前支护。核心位置的支护强度要超过70%方可已经下一工序施工。
2.台阶法施工技术
本隧道工程的硬岩地段、主洞、紧急停车带的Ⅳ级围岩，采用台阶法施工。台阶法施工时，左右台阶开挖应错开4米作用，先从一侧开挖，开挖2米左右后再进行另一侧。主要目的是为了防止同期开挖导致隧道支护悬空，从而提高支护的作用，确保开挖的安全。需要注意的是，单次开挖的长度不得大于3榀钢架的距离。顶拱开挖完成后对表面做混凝土喷射处理。在开挖隧道底部时，单次开挖的长度控制在6m之内，一次砌衬与掌面子距离应控制在35m以内，二次砌衬与掌面子距离应控制在90m以内。
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图1 台阶法施工技术图示
3.全断面法施工技术
本隧道工程的主洞、紧急停车带的Ⅲ级围岩应用全断面法施工。全断面初期支护封闭拱部开挖面应控制在15m之内。为了加强全断面施工的安全性，在砌衬结构施工时，可对仰拱及填充做全幅浇筑，并对砌车时间及结构稳定性做动态性监控。仰拱和二衬掌子面掘进的安全距离控制在大于200m范围。仰拱超前完成50m后再进行二次砌衬。
三、隧道施工质量控制策略
隧道开挖过程中，塌方通常是施工过程中面临的主要问题，导致塌方的原因有多种：一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等。由于塌方往往会给施工带来很大困难和巨大经济损失。因此，需要尽量注意排除会导致塌方的各种因素，尽可能避免塌方的发生。
（一）洞口塌方控制
洞口塌方可通过削坡处理，增加洞口仰坡坡度同时削去软弱结构层，也可通过喷浆处理用以增加砌衬结构的稳定性。施工过程严格做到四大必测项目的监控量测，即洞内外观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉等。利用台阶法施工时，应先清除隧道内的残渣，再进行喷锚加固处理。
（二）洞内塌方控制
洞内塌方与隧道顶部围岩压力、岩体稳定性及支护体系不合理有着直接的关系。预防洞内塌方应坚持短开挖、弱爆破、强支护、勤量测的施工原则，开挖后要及时对开挖体进行砌衬，进行锚杆注浆及浇筑混凝土施工。全面断面法施工时应及时采取封闭和预注浆加固处理，及时跟进仰拱施工，仰拱起到解决基础承载力不足、封闭围岩，防止围岩过大变形提高整体承载力的作用。隧道中间位置采用钢结构支撑，顶部采用轻质炉渣回填，厚度大约为50cm。
（三）隧道用电控制
为了加强隧道施工的安全性，采用专用供电线。重阳二号隧道外安装两台独立变压器，同时建设用电设备专用洞室，安装移动变压器，可有效的防止供电电缆较长造成的线损问题。在狮子隧道口安装两台变压器，并在两隧道左右线分别配备独立发电机组、防雷击、防风装置，提高隧道施工用电的可靠性和稳定性。
四、结语
综上所述，高速公路隧道开挖施工技术的选择要结合隧道工程建设的类型及所在位置的地层结构具体选择。在大断面隧道开挖施工时，常用台阶法和全断面法。开挖隧道时，要加强衬砌结构薄弱环节的加固，防止地基沉降，坚强围岩压力的监控，预防围岩变形。岩溶地段要根据岩溶大小进行隧道加固。小型岩溶动不同的部位可选择素砼、浆砌片石回填处理、换填或注浆加固等放大，大型岩溶洞应再去跨越处理的方式，采用钢筋砼套拱方案及补浆加固，并在洞内施作长管棚进行预防溶洞坍塌。通过加固与防坍塌处理，创建一个相对安全可靠的施工环境。
参考文献：
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