学文网摘要：本文以十漫高速公路大岭左隧道施工为例，介绍既有裸洞扩洞的施工方法及施工工艺，以供类似工程施工借鉴。
关键词：扩洞 围岩 支护 有限注浆
1.工程概况
1.1工程概述
大岭隧道位于十漫高速公路连接线合同段内，穿越四方山与岩洞沟相连的山凹，在武当地块区域地质构造上，十堰北侧。设计为双洞分离式隧道，单洞隧道净宽12.5m，车行道净高为5m，隧道内轮廓采用坦顶三心圆形式，两隧道间净距36m。左隧道桩号k2+645～k2+900长为255m。
左线位置原有一条七、八十年代两边农民为解决通行难开凿的长约250m，宽5m毛洞隧道，洞口2m已用块石砌筑支护，洞身未采取任何支护形式。现设计隧道净宽12.5m，相当于新隧道在原有毛洞基础上扩挖2.5倍。（见***一）
到开工前毛洞继续在使用，施工左线前先打通右线，让村民、车辆从右线通过。从裸洞现状来看，未发现断裂、褶皱等大型地质构造。的围岩均已风化，裂隙较多，在右隧道爆破施工中，左隧道局部有掉块现象，但未出现大的坍塌，每逢下雨，隧道内滴水不断。
新老隧道关系*** ***一
1.2地形地质及围岩状况
洞门里程分别为k2+645，k2+900。
进出洞口山势较陡，均设计有10m明洞，里程分别为k2+645～k2+655，k2+890～k2+900。
隧道进出口15m（k2+655～k2+670）、25m（k2+865～k2+890）为Ⅲ类围岩，埋深浅，最薄位置仅为2m。地下水不发育，穿越破碎带，围岩稳定性差。围岩为中风化钠长片岩。
k2+670～k2+865段为Ⅳ类围岩，节理裂隙较发育，为微风化钠长片岩。
由于隧道短，按新奥法单向掘进的施工方案施工。
2.施工特点
在既有裸洞基础上进行扩洞施工有有利的地方和不利的地方，施工中可以充分利用和采取措施避免。
有利方面：对隧道的地质情况，围岩情况，渗水情况和有无坍塌情况等可直接目睹。同时不需要通风，利于排水和增加上下台阶开挖的临空面，提高爆破效果等有利条件。
不利方面：裸洞开挖长达20年之久，又未支护，周边围岩风化松弛较严重，对扩洞开挖成型，控制超欠挖方面，带来严重影响。
3.施工难点
3.1洞口地处山凹处，覆盖层浅，围岩破碎，怎样做到安全顺利进洞是施工难点之一。
3.2由于隧道为既有裸洞，且年限在20年以上，围岩长期在空气、水分的作用下，风化松弛严重，在爆破开挖过程中，怎样保证开挖轮廓线成型和控制超欠挖在设计允许范围以内是施工难点之二。
4.洞口段施工
隧道地处山凹，雨水汇集于此，长期受雨水侵蚀。洞口围岩破碎，裂隙较发育，对进洞非常不利。且为既有洞，一旦扩洞进洞不成功，极有可能造成洞身段的连锁反应，产生严重后果。
4.1边仰坡坡顶截排水
为了防止刷坡进洞后，雨水冲刷、渗入边仰坡坡面，使得洞口土体自重增加，造成边仰坡失稳而滑塌。在刷坡前必需做好坡顶截排水。
在洞口距离边仰坡面开挖线5m以外，依据地形地势，尽量与绝大多数地面水流方向垂直而设置坡顶截水沟。截水沟绕洞口一周，使得水流排向边坡两侧。
4.2坡面防护
先对仰坡面进行刷坡。刷坡后的土方回填到既有洞，回填长度为10m，这样用土回填反压既有洞两侧既能保证裸洞稳定；又比用钢（木）支撑既有洞经济；还能使工程机械化，节约工期。刷坡后的土体堆积在洞口，形成一工作平台，以便进行坡面防护等后续工作。
坡面采用喷锚支护，打3.5m长Φ22砂浆锚杆，间距1.5m×1.5m梅花型布置，喷混凝土挂网，保证坡面稳定。
4.3进洞施工
设计中进洞未采用超前大管棚，为考虑经济成本，采用超前小导管预注浆。与超前大管棚相比，超前小导管具有使用机具简单，施工速度快、质量易控制的优点。
施工中在开挖轮廓线上方环向打入2层6m长Ø42mm注浆小导管，环向间距为0.4m，层间距为0.4m，每层布置39根。（见***二）
注浆采用有限双液注浆加固山体，使之封闭裂隙，使山体固结。注浆量按有孔管每孔100kg/m水泥控制，水泥浆与水玻璃体积比为1：0.5，水泥浆水灰比为1：1。
小导管布置*** ***二
注浆采用低压注浆，注浆小导管四周钻间距15cm的Ø10mm注浆孔，梅花型布置，尾部1m不设注浆孔。打完一层注浆管后，采用间隔分部注浆。注完一孔立即封堵孔口防止串浆。注浆压力控制在0.5～1.0Mpa，由于所加固的地层裂隙较发育，注浆量控制以达到压力后注不进为注浆结束标准。
根据地形为了保证进洞安全，超前小导管施工完毕后，在洞口外施作2m长护拱进洞。对已形成的工作平台修整成弧状，在土模上浇筑钢筋砼护拱。护拱采用C25混凝土，厚度0.6m，底部加Φ22单层钢筋网片，间距为0.2m×0.2m布置，钢筋网正面与超前小导管焊接牢固，两侧面打入直径为22mm长为4.5m长的锚杆，锚杆外露1m，外露部分与钢筋网焊接牢固，这样护拱与整个山体形成了整体，待护拱强度达到80％后，开始缓慢掏挖护拱土模的土方，并随挖随立I16钢拱架，间距0.5m。钢拱架互相作纵向连接，，拱架背面空腔部分用C25混凝土浇筑，使护拱完全稳固。继而进入正洞掘进。
护拱示意*** ***三
5. Ⅲ类围岩洞身扩挖
5.1超前支护
在拱顶1200mm范围内，设超前小导管，进行超前支护。小导管采用外径φ42mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，长450cm，前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加固箍，管壁四周每10-15cm交错钻眼，眼孔直径为φ8mm（梅花形布置）。
钢管沿隧道开挖轮廓线布置，外插角5～7度打入围岩，环向间距0.4m，纵向前后两排小钢管搭接长度不小于1m。
超前小导管预注浆参数：注浆压力0.5～1.0Mpa，水泥浆水灰比1∶1，水泥标号为425号。施工中每孔注浆量达到设计注浆量时，或注浆压力达到1.0Mpa时，可以结束注浆。超前小导管尾端焊于型钢钢架顶部。
5.2钻爆设计
上断面采用1m进尺。钻孔深度1.3m，下断面采用2.2m进尺。钻孔深度2.5m。
由于间隔装药结构相比连续装药结构可以使爆破后的孔壁保持得更为完好，对围岩的破坏程度更小，所以为更好的达到光爆效果，周边眼间距采用40cm和间隔装药结构，药卷用小直径Φ25mm药卷，其余炮眼采用直径Φ32mm标准药卷连续装药。
5.3分部施工
Ⅲ类围岩开挖时采用4部开挖（见***四）。开挖在超前小导管的保护下进行。上半断面采用1部开挖。下半断面分3部分开挖，第3、第4部前后错开5～8m，最后开挖核心土，各部分开挖后均及时做好初期支护，防止围岩变形坍塌。
5.4初期支护
本段围岩初期支护采用I16钢架、φ8×15×15cm网片，φ22mm×3.5m系统砂浆锚杆联合支护型式。
每部爆破完成后，及时素喷厚3～5cmＣ25砼，封闭围岩。然后打系统锚杆，间距为1m×1m。锚杆孔保持顺直，并与其所在部位岩面垂直。
钢筋网在洞外加工成网片后直接在洞内挂设，横、纵向搭接布设成网后进行绑扎或焊接。铺设时，钢筋网随岩面起伏，并保证保护层厚度，与锚杆焊接牢固。
钢架按设计要求根据分部情况预先在洞外分段加工成型，然后根据分部情况分段安装，为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。沿钢架设直径为φ22mm的纵向连接钢筋，并按环向间距1m设置。各部的钢架架设好后均及时施作锁脚锚杆，将钢架固定。
钢架架立后尽快进行第二次砼喷射作业，并将钢架全部覆盖，使初期支护尽快形成。
6. Ⅳ类围岩洞身扩挖
既有裸洞形成了一个“平衡拱”，但当进行扩大时，就破坏了原有平衡，故施工遵循‘短进尺、弱爆破、强支护’的原则，采用台阶法开挖。洞身段围岩较洞口段好，分4部开挖。同***四
6.1上半断面扩挖
根据围岩情况，上半断面一次性开挖。扩挖后的洞碴用以填充裸洞形成上部施工平台，同时能起到支撑两边围岩的作用，剩余的土方运出洞外。（见***五）扩挖成形后立即对开挖面进行素喷厚3～5cmＣ25砼，封闭围岩，然后打系统锚杆，挂钢筋网（Ø8＠25×25cm），喷C25混凝土至设计厚度，完成初期支护。
开挖断面 ***五
6.2下半断面扩挖
上半断面开挖30～50m时，开始下半断面扩挖，下半断面分三部作业。2、3部分错开开挖，错开距离为5～8m。开挖采用先开挖边墙，再开挖中槽，分段机械配合人工开挖，个别岩石放小炮的方式进行施工，开挖一段支护一段，确保施工安全与围岩稳定。
在下半断面开挖距洞口100m左右，初期支护的拱顶下沉和周边收敛达到二次衬砌的要求时，即开始施工防排水，矮边墙和二次衬砌，使隧道的支护体系，尽快全部完成，以确保隧道的安全。
7.体会和认识
7.1在确定不良地质洞口的进洞超前支护方法时，依据实际地形地质条件，经过论证后，采用小导管支护，可以保证安全顺利进洞时，则可不采用长管棚支护，以降低经济成本和加快施工速度。
7.2地质条件差的隧道施工，应尽量减少对岩体的扰动，使支护体系尽快封闭成环，最大程度发挥围岩的自稳能力。
7.3短隧道一般地质较差，不受工期控制。而发生问题的隧道，往往又是短隧道。因此，短隧道的施工，不要一味追求速度，做好施工安排，慎重选定开挖方法，保证施工安全质量。一般不宜选用全断面开挖。