建筑工程施工方法及过程探析

3.1　施工程序

高程1883m抗剪洞是针对断层f42-9的混凝土置换洞，在开挖过程中尽量保证断层f42-9穿过洞挖断面的中心点；抗剪洞所处的地质条件较差，围岩类别为Ⅴ类；抗剪洞开挖采用上下分层开挖，系统支护紧跟工作面，在开挖成洞困难时，采用超前锚杆，超前灌浆，增加钢支撑支护和模喷C25混凝土。隧洞开挖施工中采用光面爆破技术。

图1　抗剪洞开挖结构图（单位：m）

抗剪洞设计开挖断面（宽×高）为9.0 m×10.0m，施工采用上半洞和下半洞分层开挖的施工方法，先进行上半洞的开挖支护，上半洞开挖支护完成后，再进行下半洞的开挖，下半洞开挖采用半幅式边挖边支护。上半洞开挖高度6.5m，下半洞开挖高度3.5m。抗剪洞开挖结构见图1。

抗剪洞上半洞的开挖，先进行超前锚固施工，每茬炮循环进尺控制在1.5m内；下半洞的开挖，每茬炮循环进尺控制在3.0m内。

3.2　主要施工工艺

（1）上半洞开挖支护的施工工艺为：顶拱超前锚固（超前锚杆，28螺纹钢、L=4.5m、锚杆间距30～40cm）→上半洞开挖→安全支护（采用C30喷护钢纤维混凝土，喷护厚度10cm）→系统支护（挂网，系统锚杆施工）→加强支护（钢拱架安装，间距75cm、模喷C25混凝土）→转入下一个循环。

（2）下半洞开挖支护施工工艺为：下半洞钻爆→安全支护（喷C30钢纤维混凝土，厚度10cm）→系统支护→加强支护（钢拱架延伸、模喷C25混凝土）→转入下一个循环。

3.3　主要施工方法

3.3.1　洞室开挖

采用楔形掏槽。为克服掏槽部位掌子面岩石压缩破坏严重、不易成孔的问题，楔形掏槽孔在掌子面中心线对称布置，共布置12个掏槽孔，孔深3.0～3.5m。

为充分利用炸药爆能，提高破碎效果，降低大块率，便于清渣和装运，主爆孔采用宽孔距、小排距、环形布孔技术，确保前排孔爆破后，后排的每个孔均处于多面临空状态，主爆孔间排距90cm×70cm，孔深2.2m。

光爆孔孔距为40～50cm，线装药密度一般为100～120g/m，采用导爆索引爆、间隔不耦合装药结构。

抗剪洞室开挖断面布孔见图2。

图2　抗剪洞开挖断面布孔图（单位：m）(www.xing528.com)

3.3.2　安全支护

为确保洞室稳定，洞室开挖时，安全支护紧跟掌子面。安全支护包括喷钢纤维混凝土、随机锚杆、钢拱架、模喷混凝土等。

对已开挖的洞室，先喷护C30钢纤维混凝土，封闭岩面。采用干喷工艺，分段分片进行，先侧墙后顶拱，形成混凝土喷护支撑拱圈。

钢拱架采用Ⅰ18工字钢，在加工厂制作，现场组装。钢拱架安装间距75cm，每榀钢拱架的附件主要有锁脚锚杆、与围岩连接的固定锚杆、钢拱架之间的连接钢筋和空腔较大时的拱上拱支撑构件。锁脚锚杆和固定锚杆采用22螺纹钢药卷锚杆，L=3.0m，深入基岩2.7m，外露0.3m与钢支撑焊接牢固。每榀钢拱架共布置4根锁脚锚杆，其中每个端头布置2根，对称布置；固定锚杆沿钢支撑周圈两侧布置，锚杆间距2.0m。拱上拱钢拱架采用与主拱同型号、同规格的工字钢，钢拱架间的连接钢筋采用22螺纹钢，间距1.5m，与工字钢接焊。

钢拱架安装完成验收后进行模喷混凝土作业，模板采用竹夹板或钢模板将钢拱架全部覆盖，喷射混凝土自下而上、由两侧向顶拱分层进行，使钢拱架与喷混凝土共同受力。

3.3.3　系统支护施工

砂浆锚杆采用先注浆后插杆的施工方法。抗剪洞系统锚杆为28/32螺纹钢，锚杆长6m/8m，锚杆孔采用YT28气腿钻机钻孔，达到设计孔深后，用高压风清除孔内岩屑，然后利用SG-20E型注浆机将配制合格的砂浆注入孔内，插入锚杆。

顶拱挂网钢筋φ10圆钢、@20×20cm，边墙挂网钢筋φ6.5mm圆钢、@15×15cm，钢筋运至工作面后现场人工在隧道作业平台车上沿岩面铺设，与锚杆头点焊固定，中间用短插筋加密固定，钢筋网与受喷面间隙不大于3cm，混凝土保护层大于2cm。

喷混凝土作业前先对喷射岩面进行检查，清除浮石、堆积物等，用高压风枪吹冲岩面，对易潮解的泥化岩层、破碎带和其他不良地质带用高压风清扫。埋设钢筋作量测喷混凝土厚度标志，有水部位埋设导管或设盲沟排水。采用干喷机喷射混凝土，喷嘴与岩面距离控制在0.6～1.0m，喷射方向基本垂直于岩面，每次喷厚3～5cm，分3～5次喷至设计厚度。

3.4　塌方段的处理

（1）塌方的发生。2006年10月2日，抗剪洞桩号0+36.3～0+37.8边顶拱系统锚杆、挂网喷混凝土支护施工完成后，进行桩号0+37.8～0+39.2上半洞掌子面的开挖作业。10月3日早上7：00放炮后，在安全处理过程中，发现右侧顶拱部位掉块，且数量不断增加，至8：30右侧顶拱部位塌方，方量约10 m3，塌方处显露断层宽度约3 m，塌方空腔高度约2 m，截至10月4日上午塌方处还在掉块，塌方量增至约150m3，塌方处显露断层宽度约4～5 m，塌方空腔高度最大约14 m，塌方体空腔沿着f42-9断层延伸，导致K0+035的2榀钢拱架拱部受压弯曲变形，K0+035～K0+038洞顶钢筋网及系统锚杆垮塌。

（2）塌方段处理施工方法。待塌方体空腔内岩体基本稳定不再掉块后，在塌方石渣上用钢管搭建施工平台，先进行塌方洞段的加强支护施工，再进行塌方石渣清理和边墙钢拱架的延伸和加强支护。

具体施工方法如下：为防止塌方向洞外扩展、确保已开挖洞段的稳定，在接近塌方处增加3～4榀钢拱架加强支护。在塌方石渣上用钢管搭建施工平台，平台立柱间排距1.2 m×1.2m，横杆间距1.5m，施工平台铺设竹夹板。对塌方段空腔边墙及顶拱进行岩面封闭喷护，封闭喷护采用C30钢纤维混凝土，喷护厚度10～15cm。喷护时先从左侧边墙起喷至右侧边墙形成混凝土支撑拱圈。塌方段空腔岩面喷混凝土封闭后进行挂网喷护，挂网钢筋采用φ10圆钢，钢筋间距20cm，喷C25混凝土，厚15cm，挂网喷护后进行系统锚杆施工。塌方洞段空腔系统锚杆施工完成后进行钢拱架及拱上拱加强支护，钢拱架安装间距75cm，钢拱架连接钢筋采用22螺纹钢，间距30cm，锁脚锚杆和固定锚杆采用22螺纹钢药卷锚杆，L=3.0m，深入基岩2.7m，外露0.3m与钢拱架焊接牢固。模喷C25混凝土，拱肩以下边墙范围喷护混凝土填满钢拱架与岩石面间的空腔，顶拱范围喷护混凝土厚度50～80cm。塌方体空腔处理完成后进行塌方体石渣清理，石渣清理完成后，喷护10～15cm厚C30钢纤维混凝土封闭边墙，再进行挂网喷护10cm厚C25混凝土，边墙系统锚杆施工，钢拱架立柱及时向下延伸和模喷C25混凝土。

通过上述施工后，顺利处理塌方段。