二道岭隧道施工工艺、工效及进度保障性分析

张礼1,2

摘要：本文以二道岭隧道为研究对象，结合现场，对开挖施工、初期支护施工、仰拱施工、二衬施工工艺及工效进行了分析，并针对性的提出了多种措施。分析结果表明：开挖、初支、仰拱、二衬等方面施工工艺的改善加快了隧道施工生产进度，促使二道岭隧道成为鹤大高速公路在建项目中第一座顺利贯通的隧道。

关键词：施工工效；工艺；生产进度

1.引言

随着国内隧道的不断发展，隧道施工队伍也在不断壮大，在发达国家隧道施工中特别重视隧道施工质量及工效[1，2]。我国隧道施工在加强新技术和新设备的应用研究的同时，更应加强对隧道工序施工工效及施工生产进度方面的研究实践，使得隧道施工组织改进和完善，创造较大的利润，促进国内隧道的和谐、稳定发展[3]。

本文针对某二道岭隧道项目工程，进行其开挖、初期支护、仰拱、二衬等施工工效及进度分析，并针对性的提出解决措施，旨在为后期类似项目工程提供借鉴作用。

2.工程概况

鹤大高速大蒲柴河至砬子河设计段二道岭隧道为双洞分离式隧道，其隧道位于吉林省抚松县沿江乡西南约18km，该隧道设为左右两条路线，隧道洞身平面由缓和曲线与圆曲线组成。二道岭隧道出口围岩主要为风化混合花岗岩，岩体主要为碎石状的镶嵌结构岩，极易坍塌，拱底多为黏土和黄土。地下水为基岩裂隙水，隧道开挖过程中会出现滴水及渗水，雨季会出现线流状出水。

工期考虑上为了保证隧道的节点贯通时间，除考虑的冬季持续施工，同时也避开本地6月-7月的雨季时间。在方案比选过程中我单位经过多次方案研讨，通过三台阶七步法与CD法的综合比较，最终确定了三台阶七步流水作业法的可行性。在开挖过程中采用人工配合挖机并采取部分位置爆破的方式，较大的提升了二道岭隧道的施工工效及进度，日进尺均保证在2.8m以上。

3.主要工序施工工艺及工效

3.1开挖施工工艺及工效

（1）开挖施工工艺

洞身开挖支护的原则“短进尺、快循环，弱爆破，少干扰，早喷锚，强支护，勤量测，紧封闭”。洞口段采用三台阶七步预留核心土法。三台阶法共分7个开挖步骤，其中中台阶和下台阶左右两侧开挖顺序可以调换，但要注意控制开挖间距和层次。具体步骤如下：

第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1榀；开挖后立即初喷3～5cm混凝土。上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第2、3步，左、右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2榀，开挖高度一般为3～3.5m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第4、5步，左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2榀m，开挖高度一般为3～3.5m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第6步，上、中、下台阶预留核心土：各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

第7步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为2～3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4～6m。

（2）开挖施工工效

开挖班共12人，挖机和装载机各1台，出渣车5台。上台阶钻爆手4人，左右侧分别2人一组，各钻眼14个，孔深控制在2.2m-2.3m，炸药量每孔装600g，能爆破出1.8m左右，中、下台阶左右侧错开爆破，单侧钻爆手都为4人并分成两组作业，分别钻12孔，孔深4m左右，装药量1200g，爆破出3.2m左右，这样拱顶及拱脚控制药量，从而控制超挖。上台阶占拱部135°，高度3.93m，上台阶钢支撑由3榀A单元拱架组成；中台阶高度2.42m，由左右各1榀B单元拱架组成；下台阶高度2.8m，由左右各1榀C单元拱架组成。通过合理地配置资源，单循环作业时间控制为开挖（钻孔、安放炸药、爆破）2.5小时，指挥挖机扒断面、出渣2小时，提高了工作效率，减少开挖循环时间。

3.2初期支护施工工艺及工效

（1）初期支护施工工艺

按照新奥法施工原理进行支护，在开挖完成后及时喷射混凝土然后进行锚杆和钢架支护，紧跟掌子面。系统锚杆采用Φ22普通砂浆锚杆、D25中空注浆锚杆，在拱部用锚杆机打设，锚杆机性能必须适合硬岩条件下的钻孔要求；设计钢筋网支护采用Φ8钢筋；钢架采用I18、I20a工字钢钢架等进行支护，型钢钢架现场拼装加工。喷射早强混凝土采用混凝土湿喷机进行喷射混凝土作业。喷射混凝土严格按设计配合比拌和，喷射前检查隧道断面尺寸，清除浮石和墙角虚渣，并用高压水或风冲洗岩面。喷头垂直受喷面，喷射路线先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动。分层喷射时，后一层喷射在前层砼终凝后进行，并按规定洒水养护。

（2）初期支护施工工效

型钢钢架支护和喷锚人员共18人，喷浆机3台，电焊机4台。衬砌类型选其一段为QM5，初期支护设计采用I20a工字钢，全断面布置，拱架纵向间距75cm/每榀。开挖后测量放样，每循环放5个点，设计预留沉降量10cm，实际预留12cm，测量人员2名，每天做好监控量测。每榀钢架纵向间距控制在70-80cm，上台阶型钢支护共8人左右侧分别2人，中间预留核心土上4人，上台阶共3节型钢，安装调位完单榀需要30min左右，中、下台阶单侧各一节型钢，分别安排3人一组安装，单榀需要10min左右，型钢和钢筋网片都由专业人员场外钢筋棚提前制作，型钢制作2人，钢筋网片制作1人，材料供应及时且存量较多，安装都由型钢支护人员完成，围岩较差、易掉块的拱顶段采用了双层钢筋网片加固处理，上、中、下台阶单榀钢筋网片同时安装需要30min左右。锁脚锚管上台阶四人分成左右两组作业，中、下台阶单侧分别两人一组作业，从钻孔、安放到最后两根锁脚锚管与初支钢架进行U型焊接成整体受力单循环需要1h左右，对于围岩较差地段每榀钢拱架增设两根锁脚锚杆。

施工过程中优化设计，在型钢钢架中部开孔，孔径50mm，孔距40cm，安装钢拱架每循环只需要2h左右，在型钢钢架支护完成后，先预埋φ42套管，套管长1m左右,待安装完毕后立即进行喷射混凝土施工，及时封闭开挖土层。该施工工艺减少了初喷工序，上台阶喷浆人员12人，喷浆机2台左右侧布置，其中喷浆手左右侧各1人，铲送喷浆料人员左右侧各5人；中、下台阶喷浆分开先后进行，喷浆机1台，共6人一组，其中喷浆手1人，其余5人铲送喷浆料，喷浆人员协同作业平均每循环只需要2.5h，节省了循环施工时间。喷浆结束后，取下预留套管，管孔便暴露出来；用钻机钻孔，成孔后用凿岩机直接将小导管打入至设计深度，外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上，并与钢架焊接牢固，与钢架共同组成预支护体系，安装超前小导管四人分成两组协同作业，也只需要1.5h左右，大大减少了施工作业时间。

通过优化小导管施工工艺，减少了对掌子面围岩的扰动，及时封闭开挖土层提高了安全系数，节省了循环施工时间，加快了隧道施工生产进度。

3.3仰拱施工工艺及工效

（1）仰拱施工工艺

仰拱开挖采用人工钻爆开挖，为保证仰拱施工质量及避免施工干扰，采用分段法进行开挖施工，开挖至设计标高后，由架子队测量员进行复测，严格控制仰拱底面标高。仰拱开挖严禁放大炮，控制装药量；仰拱开挖时安排一名带班现场指挥挖机，保证仰拱达到一次成型，避免局部再次开挖及局部超挖，同时必须确保仰拱表面平顺无虚渣。

仰拱衬砌拱架及钢筋数量控制：提前尺量仰拱长度，确定好拱架安装数量，根据φ20钢筋纵向间距反算钢筋数量，告知衬砌班组长钢筋设计数量；并在钢筋绑扎完毕后与班组长一同清点钢筋数量。

钢边止水带定位安装控制：环向施工缝为中埋式橡胶止水带+背贴式止水带复合防水，纵向施工缝为中埋式钢边止水带+背贴式止水带复合防水；钢边止水带在浇筑仰拱前施工，用定位钢筋固定好，搭接长度不得小于20cm，搭接部分采用U型卡具卡好。

仰拱接茬处提前安排工人清扫，标高与上循环仰拱标高保持一致。中心水沟按设计要求安装，避免施工中造成破坏，保证隧道后期排水的流畅性。

（2）仰拱施工工效

开挖仰拱需要1.5h，出渣车五台，车辆衔接上基本到位，设备利用率相当高，出渣在1h左右。钢筋绑扎12人，一版仰拱（6m）安装钢拱架需要1.5h，绑扎钢筋和安装挡头板需要2h左右。仰拱混凝土采用2台插入式振捣棒振捣，现场施工人员6人，做到一车一振，浇筑一版仰拱（6m）需要2h左右。

通过不断优化仰拱施工工艺，提高了仰拱开挖、拱架及钢筋绑扎、焊接和混凝土浇筑的工效，加快了隧道施工生产进度。

3.4二衬施工工艺及工效

⑴二衬施工工艺

①土工布及防水板的铺设。检查初支面，在铺挂土工布前初支面有5-8cm的预留变形量，欠厚及凹凸不平部位进行补喷找平，割掉外露的锚管头和钢筋头、铁丝等。在隧道初支面上测画出隧道中线及防水板的搭接线。防水板铺设在台架上进行，防水板从隧道中线向两侧铺设，用自动爬行热焊器将防水板焊成整体，紧贴初期支护，并适当留有余地，防止灌注混凝土时挤裂防水板。防水板之间互相搭接宽度不小于15cm。焊缝完成后进行质量检查，采用充气法对焊缝质量进行检查。

②二衬钢筋绑扎。严格按照设计图纸进行施工，保证钢筋搭接长度、焊缝质量、钢筋间距及保护层厚度。

③二衬混凝土浇筑。隧道Ⅴ级围岩二次衬砌拱部+边墙采用C30混凝土浇筑，混凝土分层对称浇筑，严格控制下灰高度，避免混凝土骨料分离，出料管口至浇筑层的倾落自由高度不得大于2m。保证混凝土浇筑时做到一车一振，辅助式振捣器每开一次保证在10秒以上。

⑵二衬施工工效

防水板铺设台车1辆，作业人员8人。防排水是重点，在此环节上，务必认真、仔细做好，不能只求进度而对此敷衍了事。8人齐心协力，一版（11.85m）防水从材料准备开始到完成安装一般需要6h左右。

钢筋焊接、绑扎12人，电焊机4台，二衬钢筋绑扎一版（11.85m）需要4h。

二衬模板台车1辆，地泵1台，浇筑混凝土6人，人员交叉作业，移动台车、定位模板及封堵端头也只需要3h，混凝土罐车5辆，从搅拌站到隧道现场需要30min左右，搅拌楼配置一车混凝土10min左右，浇筑一车混凝土10min左右，这样既提高了机械设备利用率同时也基本上保证了混凝土的及时供应，一版二衬混凝土浇筑需要9h左右。通过合理安排人员及机械设备，提高施工质量，工作进度才能正常甚至是超常进行。

二道岭隧道施工负责人就是很好的处理了各工序之间的衔接时间，特别是应对突发事件，例如现场水管爆裂，鼓风机损坏，机械设备故障，围岩突然变差等问题都能高效处理，节省了很多时间，从而加快了隧道施工生产进度。

通过几个月观察，二道岭隧道在V级围岩情况下，单个施工工作面月进尺基本保持在85m以上，施工进度比较突出。

4隧道施工生产进度保障性措施

（1）组织措施

该项目部建立了进度协调工作制度，采用协调会的形式，每月至少两次，项目经理、总工、项目副经理、施工主管及施工队伍负责人参加。对影响隧道工程进度目标实现的干扰和风险等因素进行分析，根据隧道现场施工情况及时调整施工进度计划，下达下月工作任务。

（2）技术措施

承包单位中交一航局对施工技术方案、施工工艺、施工方法进行优化，由项目部总工牵头，工程部负责人、施工技术主管配合，采用技术措施，加强技术交底工作，完善对隧道施工队伍的技术指导，正是有了全面的技术指导，二道岭隧道才在施工进度方面较为突出，成为鹤大高速公路在建线上第一座顺利贯通的隧道，具有里程碑式的意义。

（3）合同措施

根据现有隧道施工进度滞后情况以及合同规定，业主要求承包单位中交一航局增加人力、机械、资金等投入，与此同时，中交一航局再下达此命令于下属隧道管辖标段，该标段优化资源配置，二道岭隧道得到较好的资源供给，加快了隧道施工进度。

（4）经济措施

业主对施工进度较快的标段给予优先计量，满足了物资设备等资源的及时供应，促使承包单位尽快完成任务。

多次下达百日大干的施工指令，针对各标段阶段指标的完成情况制定了资金和信誉双重奖罚措施，同时，各标段对各作业队伍下达相应的生产任务，均为奖罚并行。通过这一举措，保证了该标段隧道施工质量与数量并进，激励现场工作积极性，掀起了一次次百日大干热潮。二道岭隧道施工生产进度大幅提升，创造出较好业绩。

（5）信息管理措施

二道岭隧道属于中交一航局城市交通工程有限公司管辖，该公司充分利用现有网络管理平台资源，建立良好进度信息沟通渠道，快速反馈工程进度信息，各工点进度更新至每天，各级管理人员可以随时查阅工程进度详细信息，为决策提供依据，便于实现动态的进度管理，同时对各隧道口现场管理起到很大激励，提升了竞争意识。二道岭隧道全体正是在这种激烈的竞争中不断超越自我，提高各工序施工工效，加快了隧道施工生产进度。

5.结语

总之，二道岭隧道在开挖、初支、仰拱、二衬等方面改善了施工工艺、提高了施工工效，并且项目部通过组织、技术、合同、经济和信息管理五方面措施齐抓共管，使得二道岭隧道在施工工效和进度上取得较为突出的成效，成为鹤大高速公路在建线上第一座顺利贯通的隧道。

参考文献：

[1]《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)

[2]刘杰,宋亮,毛爱民,马冰,戴启权.基于模糊层次与改进集对分析的公格尔隧道施工风险评估[J].中外公路,2015,35(06):211-216.

[3]王明慧,姚云晓,蒋树平.我国铁路隧道施工方法及适应性研究[J].现代隧道技术,2010,47(03):1-5+12.