公路隧道洞口工程施工技術(shù)探討

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)公路工程建設(shè)越來(lái)越成熟。由于我國(guó)山地較多，所以公路隧道洞口施工技術(shù)成為了公路工程的重要組成部分，因此，必須制定科學(xué)、合理的施工方案，使隧道進(jìn)洞施工順利完成。本文通過(guò)對(duì)公路隧道洞口工程施工不利因素進(jìn)行分析，并對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行探討，最后提出施工技術(shù)。

關(guān)鍵字：公路隧道；洞口；施工技術(shù)

一、前言

公路隧道的建設(shè)不同于其他工程建設(shè)，有其特殊與復(fù)雜性。由于受設(shè)計(jì)選址、地形地貌、地質(zhì)的條件的影響，導(dǎo)致隧道洞口的位置總是位于在山體一側(cè)的下邊，從而導(dǎo)致洞口工程出現(xiàn)淺埋的現(xiàn)象，致使公路隧道的施工難度增大。俗語(yǔ)講，隧道工程是“進(jìn)洞難”、“出洞難”，這兩個(gè)工程是整個(gè)隧道工程中最為困難的部分，也是存在最多安全風(fēng)險(xiǎn)的地段。因此，合理的設(shè)計(jì)進(jìn)洞、出洞施工方案就尤為重要。在進(jìn)洞或出洞時(shí)，需要借助一些輔助措施或者變通的施工方式，盡可能的減少洞口工程的土石開(kāi)挖量，以此來(lái)降低因重力失衡導(dǎo)致的山體滑坡現(xiàn)象。如此既能節(jié)約建設(shè)成本，又能保證施工安全，對(duì)隧道工程的建設(shè)就顯得意義重大。

二、公路隧道洞口施工的不利因素

公路隧道洞口施工的不利因素主要有以下幾個(gè)方面：

1、隧道洞口處于淺埋、偏壓段

隧道洞口的位置因地形、地貌的限制，普遍存在淺埋、偏壓的情況，隧道結(jié)構(gòu)一般呈馬蹄形，由于地形不對(duì)稱或者地質(zhì)巖層因素，造成隧道結(jié)構(gòu)兩面荷載不對(duì)稱，就形成了淺埋、偏壓。埋深淺、偏壓給隧道施工帶來(lái)了難度，如果施工方法不當(dāng)，開(kāi)挖支護(hù)不及時(shí)，極易出現(xiàn)洞口垮塌滑坡等安全事故。

2、地表水、地下水

隧道洞口的位置一般選擇在溝谷和山凹處，往往是地表水和地下水匯聚之處，地質(zhì)構(gòu)造大多為軟弱破碎。這樣勢(shì)必給后期施工帶來(lái)難度。所以在設(shè)計(jì)期初洞口位置應(yīng)盡量避開(kāi)溝谷和山凹的中心，盡量在突出的山坡附近進(jìn)洞，同時(shí)對(duì)地表徑流作妥善處理，加強(qiáng)洞口的防、排水措施。

三、施工技術(shù)方案的確定

1、施工作業(yè)線安排

在施工前，需要對(duì)施工作業(yè)線進(jìn)行安排。根據(jù)隧道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)情況，在施工作業(yè)中一般采取中導(dǎo)洞先行。當(dāng)中導(dǎo)洞掘進(jìn)了40～50m，就開(kāi)始澆注中墻。當(dāng)中墻的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，這時(shí)再進(jìn)左洞。而右洞是按掌子面落后左洞10m來(lái)控制的。接著通過(guò)監(jiān)控測(cè)量，對(duì)圍巖變形情況進(jìn)行測(cè)量，待其穩(wěn)定后，可以開(kāi)始同時(shí)施作左右洞的二次模筑襯砌。

當(dāng)圍巖變形沒(méi)有趨于穩(wěn)定，而是并行過(guò)大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致初期支護(hù)力不足，這時(shí)一方面需要及時(shí)增強(qiáng)初期支護(hù)，另一方面還可以修改二次襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)，然后采取提前施作模筑混凝土的方式。在施工作業(yè)線的安排中，要注意將左右洞二次襯砌與掌子面間距控制在25～35m之間。在進(jìn)、出口各自建立了中導(dǎo)洞、中墻、左、右洞開(kāi)挖、二次模筑襯砌五道并行的作業(yè)流水線。這樣設(shè)計(jì)施工作業(yè)線是為了能拓展施工作業(yè)面，有助于加快隧道工程的施工進(jìn)度。

2、風(fēng)、水、電作業(yè)

施工技術(shù)方案的第二步是確定風(fēng)、水、電作業(yè)。首先，是施工過(guò)程中的通風(fēng)問(wèn)題。在隧道進(jìn)、出口各設(shè)一座空氣壓縮機(jī)站。一般情況下，是安裝1臺(tái)10m3/min和2臺(tái)20m3/min的空氣壓縮機(jī)，這樣才能保證在施工過(guò)程中隧道通風(fēng)是沒(méi)有問(wèn)題的，施工用風(fēng)也得到了保障。

其次，是施工用水問(wèn)題的解決。在距離隧道拱頂30m以上的山頂各修一座100m的高山水池。在隧道工程中有進(jìn)出口，而水源應(yīng)該設(shè)在隧道出口的右側(cè)山腳下，在那個(gè)地方挖一個(gè)集水池。無(wú)論是山泉水還是從山頂水池抽的水都儲(chǔ)存在這個(gè)集水池中。然后將用水管道連接集水池來(lái)供施工生活用水。

最后，是施工供電設(shè)備的確定。隧道施工需要利用附近的電網(wǎng)供電，但是由于生活用電達(dá)不到工程用電的功率要求，所以需要在隧道的進(jìn)、出口各安裝一臺(tái)315KVA變壓器，當(dāng)然還需要準(zhǔn)備一臺(tái)功率為220KW的發(fā)電機(jī)，以備不時(shí)之需，在突然斷電時(shí)能利用自身發(fā)電緩沖一下。動(dòng)力設(shè)備采用三相380V，而照明設(shè)備則是與我們的普通家庭用電一樣采用220V。為了確保用電過(guò)程安全，所有的線路都必須安裝漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。

3、施工排水作業(yè)

施工排水作業(yè)的主要任務(wù)是排除可能涌入隧道的地下水和施工廢水。一般的隧道工程會(huì)在出口到進(jìn)入之間有一個(gè)1.54%的上坡。進(jìn)口方向的施工為反坡施工，用這種施工方法時(shí)，排水是采取在開(kāi)挖地段挖集水坑的方式，然后再用抽水機(jī)將水抽出洞外。出口施工的方向則是順坡施工，此時(shí)排水就容易得多，只需要利用自然坡連接塑料管直接將水引出洞外即可。

四、具體施工技術(shù)

1、采取圍巖監(jiān)控測(cè)量技術(shù)

圍巖監(jiān)控測(cè)量技術(shù)的主要作用在于為施工提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，確保施工安全。即全面收集施工地點(diǎn)的地質(zhì)資料以及施工過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)圍巖的情況以及支護(hù)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，尤其是爆破后圍巖的松動(dòng)情況，評(píng)價(jià)當(dāng)前圍巖狀態(tài)，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，達(dá)到指導(dǎo)開(kāi)挖及支護(hù)安全施工的目的。圍巖監(jiān)控測(cè)量項(xiàng)目主要有：

收斂測(cè)量。每循環(huán)開(kāi)挖完畢后，采用收斂?jī)x進(jìn)行水平位移收斂測(cè)量，測(cè)點(diǎn)布置在斷面拱腳處。

（2）拱頂?shù)乇硐鲁翜y(cè)量。使用塔尺與水準(zhǔn)儀進(jìn)行拱頂?shù)乇硐鲁翜y(cè)量，測(cè)點(diǎn)布置在隧道地表拱頂部位

（3）拱頂下沉測(cè)量。每循環(huán)開(kāi)挖完畢后，使用塔尺與水準(zhǔn)儀進(jìn)行拱頂下沉測(cè)量，測(cè)點(diǎn)設(shè)置在斷面拱頂處。

2、隧道洞口段施工開(kāi)挖技術(shù)

對(duì)于隧道施工來(lái)說(shuō)，選擇合理的施工方法對(duì)于隧道洞口防坍塌和施工安全具有重要的意義。通常在洞口段施工時(shí)不采用全斷面爆破開(kāi)挖法，這是因?yàn)楣匪淼缹俅髷嗝嫠淼溃捎萌珨嗝骈_(kāi)挖，對(duì)圍巖的擾動(dòng)大，增大坍塌的可能性，與常用的臺(tái)階法和分部開(kāi)挖法相比較而言。

（1）臺(tái)階法多適用于軟弱而節(jié)理發(fā)育的圍巖中，根據(jù)上、下臺(tái)階保持距離的不同，又可分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法、微臺(tái)階法三種，在洞口段施工中常用長(zhǎng)臺(tái)階法。長(zhǎng)臺(tái)階法上下臺(tái)階距離保持在50m以上。開(kāi)挖斷面變小有利于隧道的穩(wěn)定，在上臺(tái)階進(jìn)入較好的圍巖后，加快下臺(tái)階的施工速度，變臺(tái)階法為全斷面法。在公路隧道這種大斷面隧道施工中，上下臺(tái)階可配置同類的較大型機(jī)械平行作業(yè)，下臺(tái)階可分左右兩斷面分別開(kāi)挖，減少上下臺(tái)階施工中的相互干擾。當(dāng)隧道較短時(shí)，可將上臺(tái)階挖通后，再挖下臺(tái)階。

（2）分步開(kāi)挖法中常用環(huán)形開(kāi)挖留核心土法及單（雙） 側(cè)壁導(dǎo)坑法。環(huán)形開(kāi)挖留核心土法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖地段。上部留核心土有兩個(gè)作用，其一支擋開(kāi)挖面，保證開(kāi)挖面穩(wěn)定；其二可作為上部初期支護(hù)的工作平臺(tái)。核心土及下部開(kāi)挖在拱部初期支護(hù)下進(jìn)行，施工較安全。單（雙） 側(cè)壁導(dǎo)坑法：適用于圍巖穩(wěn)定性較差，對(duì)地表下沉量要求嚴(yán)格，斷面大時(shí)采用。在城市修建公路隧道應(yīng)用較多。

3、管棚施工技術(shù)

拱測(cè)量組根據(jù)隧道縱斷面設(shè)計(jì)線、隧道洞軸線及明暗洞開(kāi)挖輪廓線，放出隧道開(kāi)挖輪廓線；施工隊(duì)根據(jù)開(kāi)挖輪廓線及測(cè)量技術(shù)交底，將上半斷面輪廓線以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圓順；為了便天導(dǎo)向拱及鉆機(jī)安裝就位，墊設(shè)施工平臺(tái)時(shí)可在洞口預(yù)留長(zhǎng)6m的核心土，頂寬度為6m，核心土高度控制在管棚頂以下1m處；在緊靠核心土的四周挖一條小溝，將掌子面的水從中間排出。

4、監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)可對(duì)已開(kāi)挖區(qū)間和掌子面前方的圍巖狀況做出判斷，對(duì)于指導(dǎo)隧道的安全施工具有重要意義。隧道洞口段施工時(shí)，一般要進(jìn)行地表監(jiān)測(cè)和洞內(nèi)監(jiān)測(cè)。地表監(jiān)測(cè)主要是利用水準(zhǔn)儀觀測(cè)地表有無(wú)下沉，觀察隧道地表有無(wú)裂縫等；洞內(nèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目通常有拱頂下沉、周邊位移以及地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察等。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隧道洞口工程施工中的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)部位，都必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，不能出現(xiàn)任何差錯(cuò)，否則，就會(huì)影響整個(gè)隧道工程的質(zhì)量。而帶來(lái)返工、甚至是工程作廢；或者更為嚴(yán)重的是在日后使用過(guò)程中埋下隱患而給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成無(wú)法挽回的損失。所以，制定科學(xué)的施工方案進(jìn)行施工，使進(jìn)洞以及洞內(nèi)施工的安全都得到了有效保證，并如期完成了施工任務(wù)，并且保證公路隧道洞口工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙斌：《試論大跨度隧道工程施工技術(shù)》，《經(jīng)營(yíng)管理者》，2012年19期

[2] 姚永強(qiáng) 汪建新：《公路隧道常見(jiàn)問(wèn)題與施工方法》，《交通世界》，2011年11期

[3] 邵春：《三臺(tái)階施工方法在隧道施工中的應(yīng)用》，《中小企業(yè)管理與科技》，2011年01 期

[4] 劉海文：《淺析隧道工程設(shè)計(jì)中檢測(cè)應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)策》，《價(jià)值工程》，2011年33期