探討我國公路隧道施工技術(shù)

李憲慧 商宏濤

摘要：作為交通建設(shè)的一部分，隧道有著縮短距離、減少行車時間等諸多作用。然而它的造價很高，開挖過程也比較危險，所以要選擇合適的設(shè)計理論及合理的施工方法，才能更快更好地貫通一些地質(zhì)復(fù)雜的隧道。完善的隧道施工技術(shù)可以縮短工期、提高施工效率，也能間接節(jié)約成本。鑒于此，結(jié)合工程案例對隧道施工過程中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為類似工程項目提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道施工；淺埋暗挖法；支護(hù)；錨桿；二次襯砌

我國市政交通事業(yè)隨著城市發(fā)展要求和科學(xué)技術(shù)的推動逐漸走向新發(fā)展趨勢，即通過合理的空間和建筑設(shè)計實(shí)現(xiàn)城市面積不變前提下的容量擴(kuò)大。隧道建筑是利用地面或水面以下空間擴(kuò)展交通通道的主體建筑，按照建筑位置不同分為山區(qū)、水下和地下三種。

1、隧道施工工藝分析

我國公路隧道施工技術(shù)主要以盾構(gòu)法、淺埋暗挖法和新奧法為主，以下為具體介紹。

1.1 盾構(gòu)法

盾構(gòu)法定義是由主要施工機(jī)械盾構(gòu)機(jī)命名，盾構(gòu)機(jī)主要用于地下作業(yè)，其外層的支撐結(jié)構(gòu)可以有效減少塌方事故的發(fā)生，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)需要駕駛員和工程施工人員共同配合，技術(shù)含量不高但易操作被廣泛使用。具體施工步驟是：利用盾構(gòu)機(jī)的推動力開挖土方，施工人員應(yīng)配合清理工作，為減少開挖面的塌陷，隨即進(jìn)行砌筑工作。盾構(gòu)實(shí)行較為簡單且機(jī)械不受地面諸因素限制，可以使用在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的環(huán)境中，自動化水平、推動效率高。

1.2 新奧法

新奧法的命名源自首次采用該方法的地區(qū)，利用巖層構(gòu)造和支撐理論，爆破處理隧道開挖，并通過里外支護(hù)保護(hù)開挖空間的穩(wěn)定存在。利用噴射混凝土和錨桿支護(hù)平衡巖層結(jié)構(gòu)壓力，從動態(tài)力學(xué)的角度設(shè)計圓形支撐。

1.3 淺埋暗挖法

淺埋暗挖是從施工方式命名，指的是以淺層施工方式在地面下層作業(yè)，為防止淺層的土質(zhì)疏松脫落，及時配以澆筑工藝。該方法適用于城市普通地下隧道建設(shè)，淺層作業(yè)部干擾市政道路的正常通行，且可以普遍用在各種地質(zhì)環(huán)境下的隧道。

2 案例分析

2.1 工程概況

某隧道工程穿越剝蝕中低山地貌，地形溝壑交錯，偏壓淺埋情況較多，施工難度較大。本地區(qū)絕對高程為 180～350m，相對高差最大達(dá)170m，自然坡度一般為 10～40°。本隧道屬于高原斜坡侵蝕、構(gòu)造中、低山地貌區(qū)。地形受流水強(qiáng)烈侵蝕與切割，水系呈樹枝狀密布，橫向形態(tài)多呈 V型，基巖多裸露，階地不發(fā)育。

2.2 施工方案

該隧道工程位于某省境內(nèi)，起訖樁號為 DK327+745～DK328+655，全長910m。本隧道設(shè)計為單洞雙線式隧道，屬中長隧道。穿越剝蝕中低山地貌，地形溝壑交錯，偏壓淺埋情況較多，施工難度較大。全隧除明洞段采用明挖法施工，其余段落均采用暗挖法施工。

2.3 施工工藝與施工要點(diǎn)

2.3.1 洞口開挖要點(diǎn)

本隧進(jìn)口采用耳墻式明洞門，出口采用單壓式明洞門，其余段落均采用暗挖法施工。暗挖段采用錨噴構(gòu)筑法施工，開挖用光面爆破，Ⅴ級圍巖如圍巖整體性較好采用全斷面開挖法施工，如圍巖整體性較差則采用臺階法施工。Ⅳ級圍巖采用臺階法施工，深埋Ⅴ級圍巖及加強(qiáng)段采用大拱腳臺階法即三臺階七步作業(yè)法或 CRD 法施工；圍巖較好地段采用非電毫秒雷管起爆光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制超欠挖，軟弱圍巖地段采用微震光面爆破技術(shù)或非爆破開挖，以減輕對圍巖的擾動和破壞。

2.3.2 坡面防護(hù)要點(diǎn)

洞口邊仰坡開挖到位后及時修正坡面，按設(shè)計要求進(jìn)行錨噴網(wǎng)混凝土防護(hù)。邊坡修正主要采用挖掘機(jī)施工，人工配合，洞口邊坡、仰坡刷至設(shè)計坡度，并使洞門處邊坡與明洞邊坡順接。松軟地層開挖時從上至下，隨挖隨防護(hù)，隨時監(jiān)測、檢查山坡穩(wěn)定情況。邊坡、仰坡上浮土要清除，坡面凹凸不平處予以修整平順。開挖棄方堆放在指定堆放地點(diǎn)，邊坡仰坡上不堆積棄土。錨噴網(wǎng)防護(hù)采用準(zhǔn) 22螺紋鋼砂漿錨桿，布置成梅花型；YT-28 鑿巖機(jī)成孔，砂漿錨固。鋼筋網(wǎng)片采用準(zhǔn) 8 盤條，噴射C25 混凝土。施工時噴嘴盡量垂直于巖面，回旋擺動，噴射均勻。

2.3.3 初期支護(hù)工藝

隧道基礎(chǔ)成型后要進(jìn)行有效地支撐加固和后期的工藝處理，一下就初期支護(hù)要點(diǎn)展開分析：

（1）砂漿錨桿注漿及安裝

砂漿錨桿作業(yè)程序為：先注漿，后放錨桿。具體操作是：先將水注入牛角泵內(nèi)，并倒入少量砂漿，初壓水和稀漿濕潤管路。然后再將已調(diào)好的砂漿倒入泵內(nèi)，將注漿管插至錨桿眼底，壓緊密封泵蓋。一切就緒后，慢慢打開閥門開始注漿，在氣壓推動下，將砂漿不斷壓入眼底，注漿管跟著緩緩?fù)顺鲅劭?，并始終保持注漿管口埋在砂漿內(nèi)，以免漿中出現(xiàn)空洞。將注漿管全部抽出后，立即把錨桿插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂漿流失。錨桿孔中必須注滿砂漿，發(fā)現(xiàn)不滿須撥出錨桿重新注漿。注漿管不能對著人放置，以防止高壓噴出物射擊傷人。砂漿應(yīng)隨用隨拌，在初凝前全部用完，使用摻速凝劑砂漿時，一次拌制砂漿數(shù)量不應(yīng)多于三個孔，以免時間過長，使砂漿在泵管中凝結(jié)。

（2）噴射混凝土施工

初期支護(hù)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)的噴射混凝土工藝：利用壓力搶將配比好的混凝土施加壓力均勻地噴涂與隧道內(nèi)壁，根據(jù)混凝土用料的濕度分類，該工藝分為干性和濕性兩種，前者對材料的形狀、性質(zhì)、配比要求較高，普遍使用的是濕性的工藝。濕噴技術(shù)是預(yù)先配比混凝土且用水和調(diào)和劑濕潤，較少噴涂過程中的粉塵含量，是出于工作環(huán)境的改善，也有助于施工人員的健康。準(zhǔn)備工作包括檢查錨桿、基礎(chǔ)面、噴漿機(jī)和防護(hù)服等安全性，以噴頭均勻分階段和層次噴射，并及時處理掉落的混凝土殘留。

2.3.4 二次襯砌工藝

二次襯砌是輔助初期支護(hù)形成系統(tǒng)整體的砌筑方式，在初期施工的基礎(chǔ)上以混凝土材料砌筑，進(jìn)一步加固和平整隧道內(nèi)部砌筑面，同時為了應(yīng)對隧道內(nèi)部的基礎(chǔ)建設(shè)要求，進(jìn)一步預(yù)留配套設(shè)施的安裝位置和線路排布，是對隧道整體建設(shè)的基礎(chǔ)施工貢獻(xiàn)。二次襯砌工藝要點(diǎn)是：①混凝土準(zhǔn)備。混凝土經(jīng)由攪拌運(yùn)輸時要注意盡量縮短路程時間，在勻速行駛的基礎(chǔ)上不間斷攪拌，使用前要先觀察其均勻度。②基礎(chǔ)面處理與澆筑?；A(chǔ)面要采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，做好安全防護(hù)措施后進(jìn)行表面清潔工作，固定好澆筑模型進(jìn)行主體澆筑。澆筑時再次檢查混凝土配比是否符合設(shè)計使用規(guī)范，調(diào)配技術(shù)人員要配合塑型工作，澆筑同時準(zhǔn)備分層搗實(shí)、壓鑄，盡量一次成型且避免孔洞出現(xiàn)。③塑型模具拆除。隧道內(nèi)實(shí)際通風(fēng)、溫度、濕度不同，混凝土穩(wěn)固情況不一，待強(qiáng)度達(dá)到2.5Mpa后可以拆去模具。

2.3.5 仰拱施工要點(diǎn)

仰拱是隧道的重要組成部分，是為平衡隧道頂面壓力而設(shè)計在底部的拱形結(jié)構(gòu)，與頂層連接為環(huán)形受力整體，有效地支撐隧道上層巖層壓力，仰拱要與二次襯砌技術(shù)綜合作用，加固和平整隧道主體，起到加固和美化作用。仰拱施工指導(dǎo)要點(diǎn)：①整體性：拱形結(jié)構(gòu)的地面設(shè)計就是利用支撐形式平衡受力，一旦出現(xiàn)縫隙或借口會造成受力不均時結(jié)構(gòu)的變形或斷裂。仰拱要采用整體鑄造方式，避免接口在復(fù)雜的地下環(huán)境中變形。②暢通性：仰拱安裝時不能影響后續(xù)工作的進(jìn)行和設(shè)備、人員的通行，在通道口設(shè)計強(qiáng)度足夠承重大型重型機(jī)械的棧橋，安排施工人員專用通道，實(shí)現(xiàn)人車分離的基本安全保證。③前期準(zhǔn)備：施工仰拱二襯前要清理是施工現(xiàn)場、標(biāo)定安裝位置并準(zhǔn)備混凝土，建議避開地質(zhì)復(fù)雜的安裝點(diǎn)。④澆筑和后期維護(hù)：按照設(shè)計圖紙安裝仰拱模型，成型實(shí)驗合格后加筑混凝土，并注意預(yù)留的通道管線空間。

3、小結(jié)

公路隧道施工區(qū)別于一般市政施工，其地下巖層結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。存在較大的危險因素，要從地質(zhì)分析和施工技術(shù)雙重角度控制其施工質(zhì)量，合理利用巖層自身性質(zhì)通過技術(shù)設(shè)計和設(shè)備支撐形成整體的力學(xué)結(jié)構(gòu)。針對事故多發(fā)原因建立事故應(yīng)急處理小組和施工質(zhì)量保障體系，做好應(yīng)急預(yù)案。在已成型的技術(shù)基礎(chǔ)上加大研發(fā)力度，完善施工工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊軍峰，潘淡濃.淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)及其地面沉降控制[J].中國水運(yùn)（理論版），2008（01）.

[2]周禮萍，李彥.地鐵車站通道淺埋暗挖礦山法施工及監(jiān)理[J].廣東土木與建筑，2011（06）.

[3]張云紅.關(guān)于公路隧道監(jiān)控量測施工技術(shù)探析[J].黑龍江科技信息.2012（03）