淺談隧道工程施工技術(shù)

卿明忠

（重慶覃家崗建設（集團）有限公司 重慶市沙坪壩區(qū) 400038）

淺談隧道工程施工技術(shù)

卿明忠

（重慶覃家崗建設（集團）有限公司 重慶市沙坪壩區(qū) 400038）

隧道施工是市政工程施工中條件最艱苦，工序最繁雜，質(zhì)量要求最高的施工活動。雖然因為設計要求不同、地質(zhì)情況差異等原因，隧道施工采用的技術(shù)方法和施工順序有所不同，但萬變不離其宗，隧道施工技術(shù)還是有規(guī)律可循的。本文筆者通過一個隧道工程的施工，探討一下隧道工程施工技術(shù)。

隧道工程；市政工程；施工技術(shù)

1 工程概況

重慶市城口縣大東門隧道工程位于重慶市城口縣縣城，與環(huán)城路相通，交通便利。隧道全長約506.96m，采用單洞雙向兩車道的公路標準，設計車速60km/h。隧道洞口段存在淺埋，圍巖破碎，穩(wěn)定性差，易引發(fā)坍塌等不良地質(zhì)病害，隧道區(qū)內(nèi)地下水類型主要為基層裂隙水，地下水補給來源為大氣降水。隧道軸線呈西北-東南向，與山脊走向近于平行。

2 施工方案

隧道施工采用大型機械化施工配套模式，形成鉆爆，裝運、支護、襯砌四條機械化作業(yè)線平行流水作業(yè)，實現(xiàn)隧道快速施工。洞口段、V級圍巖采用留核心土環(huán)形開挖，Ⅲ級、Ⅳ級圍巖采用短臺階法開挖。隧道采用無軌運輸方案，側(cè)卸式裝載機裝碴，15t自卸汽車運碴。土方采用人工配合挖掘機開挖，石方開挖采用風鉆打眼、等差光面爆破。裝載機配合挖掘機進行裝碴，自卸汽車運輸。

2.1 鉆爆設計

洞口加強段、V、Ⅳ級圍巖采用松動爆破，Ⅲ級圍巖采用全斷面光面爆破。選用低密度低爆速、低猛度的炸藥，采用乳化炸藥，塑料導爆管非電毫秒雷管起爆。

2.2 爆破參數(shù)的計算

（1）周邊眼間距：a=12d0，其中d0為孔徑，單位cm。

（2）最小抵抗線：W=a/m，其中m為偶合系數(shù)。

（3）單孔藥量計算：

計算公式：q=e×d×λ×k×a×w×L

式中：e-炸藥換算系數(shù)；d-堵塞系數(shù)，一般取d=1；k-形成標準拋擲漏斗爆破炸藥單耗量kg/m3；a-炮眼間距；w-最小抵抗線；L-炮眼深度；λ-部位系數(shù)。

掏槽眼采用兩級斜形掏槽。周邊眼采用間隔裝藥，其余眼采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。并在爆破施工中不斷總結(jié)、修正爆破參數(shù)，使之達到最佳效果。鉆孔結(jié)束后及時清孔，確保單孔裝藥質(zhì)量。

3 隧道主要施工技術(shù)措施

3.1 明洞施工

隧道的入口和出口分別有4m（K0+044.07～K0+48.07）和19.41m（K0+531.62～K0+551.03）長的明洞施工。

（1）明洞開挖

開挖前進行邊、仰坡測量放樣和截水溝施工，洞口土石方開挖自上而下順序分層進，并隨挖隨護。土方采用人工配合挖掘機開挖，石方開挖采用潛孔鉆或風鉆打眼、微差光面爆破。裝載機配合挖掘機進行裝碴，自卸汽車運輸。明洞開挖后，應立即做好明洞邊仰坡的防護。防護采用錨桿，鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土防護。隧道永久性邊仰坡采用噴混植草的綠化防護形式。

（2）明洞結(jié)構(gòu)施工

首先施工明洞仰拱及回填、拱墻腳部鋼筋混凝土基礎，仰拱分幅施工，以利于運輸車輛安全通行，待混凝土達到設計要求強度后，拆模并進行施工縫鑿毛，然后施工上部邊墻及拱部鋼筋混凝土?；炷劣蓛蓚?cè)對稱灌注。鋼筋在洞外加工場下料成型、現(xiàn)場綁扎，混凝土采用自動計量拌和站生產(chǎn)，由混凝土運輸車運輸，泵送入模，插入式搗固器及附著式振搗器振搗密實，拱墻混凝土一次整體澆筑成型。

（3）明洞防水層施工

待拱圈混凝土達到設計要求強度后，施作明洞鋪設防水層并回填。明洞段采用雙層土工布夾防水板結(jié)構(gòu)形式，防水層施工時將混凝土表面的外露鋼筋頭等雜物清理干凈，將凹凸不平處修鑿平整，用水泥砂漿將襯砌外表涂抹平順，以免損壞防水層。具體施工順序為，先逐環(huán)鋪設一層土工布，然后逐環(huán)鋪設防水板，防水板采用自動爬行熱熔焊機焊接搭接頭，最后鋪設外層土工布。

（4）明洞回填施工

明洞防水層施工完畢后，緊跟著進行拱背回填。按設計從下至上，兩側(cè)對稱進行施工。先采用漿砌片石回填6m高，沿隧道方向每隔4m做一道1m寬的干砌片石盲溝，然后人工采用蛙式打夯機分層填筑頂部碎石土和粘土層，夯實度滿足設計要求，施工過程中應嚴格保護防水層不被破壞。當明洞回填完成后，要及時進行洞口及洞頂防護及綠化工作，避免雨水沖刷。

（5）洞門施工

洞門基礎開挖采用人工配合挖掘機進行，檢查地基承載力滿足設計要求后進行洞門混凝土澆筑，洞門采用定制模板。

3.2 暗洞施工

暗洞施工因地質(zhì)情況不同分為三種情況，第一種為V級圍巖，共37（K0+048.07～K0+085.07），采用φ108-40m管棚超前支護。第二種為Ⅳ級圍巖，共57m（K0+085.07～K0+120.07；K0+ 509.62～K0+531.62），采用φ42-3.5m超前小導管超前支護。第三種為Ⅲ級圍巖，共5389.55m，不需要超前支護。

（1）管棚施工

鋼管直徑為φ108，壁厚5mm。將鋼管分成3m、4m、5m和6m四種長度。除尾部和端部鋼管外，其余鋼管連接部位加工成絲口，絲口長度8cm。為保證注漿效果，除尾部200cm為無孔帶肋鋼管外，余均為有孔鋼管，孔徑為φ10mm，間距15cm，梅花型布置；鋼管前端加工成尖錐狀，長度15cm。

施工順序：施作混凝土套拱→鉆機就位→鉆孔→掃孔→插入鋼管→孔口密封處理→噴混凝土封閉→管棚鋼管注漿→進入開挖支護循環(huán)。

①按設計要求進行混凝土套拱施工，套拱采用I20b工字鋼加工成鋼拱架，鋼拱架架立縱向間距為1m，共架立2榀。并在鋼拱腳處各打4根長4m的鎖腳錨桿兩組，以確保要管棚施工時鋼架的穩(wěn)定。在鋼架上焊φ150mm的無縫鋼管作為導向管。②采用鉆機從導向管鉆進，并頂進長管棚鋼管，開孔時低速低壓。鉆機縱軸方向準確定位，保證孔向正確，每鉆完一孔即頂進一根鋼管，注一孔漿。鋼管節(jié)采用絲扣連接，為確保同一橫斷面內(nèi)接頭數(shù)量不超過50%，相臨鋼管的接頭錯開量不小于1m，施工前先確定本次頂入長度，編排好每孔管節(jié)頂入順序，并做詳細交底。孔深阻力大時，采用機械頂進。注漿壓力控制在0.5～1MPa，終壓2～2.4MPa。注漿時做好記錄，根據(jù)壓力狀況和跑漿情況確定終止時間。

（2）φ42超前注漿導管施工

按設計要求進行混凝土套拱施工，套拱采用I18工字鋼加工成鋼拱架。采用手持風鉆鉆孔，鋼管沿隧道周邊以10～20°的外插角打入圍巖，注意控制鉆孔角度，發(fā)現(xiàn)偏差超過要求時，立即糾正。每鉆完一孔即頂進一根鋼管，注一孔漿。注漿采用水泥漿液，注漿壓力控制在0.5～1MPa。注漿時做好記錄，當每孔注漿量達到設計注漿量或達到設計壓力并持續(xù)2min后，可以結(jié)束注漿。注漿完畢后，清除管內(nèi)漿液，用水泥砂漿緊密充填。

（3）暗洞開挖及出碴

V級圍巖采用留核心土環(huán)形開挖，Ⅳ級圍巖采用臺階法開挖，上臺階風鉆鉆眼，下臺階采用液壓鑿巖臺車鉆孔；Ⅲ級圍巖采用全斷面法開挖，人工風鉆鉆眼。開挖采用非電毫秒雷管起爆，光面爆破技術(shù)。嚴格控制超欠挖，鉆眼前畫出開挖輪廓線，標出炮眼位置，保證測量精度，嚴格控制周邊眼外插角和裝藥量。臺階法施工立鋼拱架地段，上臺階安裝拱架時安設鎖腳錨桿，下臺階應左右錯開進行開挖，左右相距不小于10m，防止上臺階鋼拱架拱腳同時懸空導致圍巖失穩(wěn)，發(fā)生坍塌。以“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”作為進洞施工和軟弱破碎圍巖的開挖指導方針。

隧道采用無軌裝碴運輸系統(tǒng)。臺階法施工時，采用挖掘機配合裝載機裝碴，全斷面時采用兩臺側(cè)卸式裝載機同時裝碴，自卸汽車運碴。進、出碴分道行駛，定時定點對運輸車輛進行檢查，保證車輛工況良好。在交叉道處要設置安全和照明設施，必要時組織專人指揮車輛通行，防止產(chǎn)生安全事故。

（4）初期支護

初期支護錨桿采用φ25-3.5m（Ⅳ、Ⅲ級圍巖）和φ25-4m（V級圍巖）兩種中空砂漿錨桿，鋼筋網(wǎng)片采用φ6，網(wǎng)格20cm×20cm。噴射C20混凝土為25cm。

錨桿施工序：測量放線→鉆孔→清孔→安裝錨桿→注漿→安裝墊板、螺母→施加拉力。按設計要求，在初噴面上準確畫出錨桿孔位，按孔位鉆孔，孔位偏差±50mm，深度偏差±50mm。錨桿與巖面垂直或與組合狀巖層節(jié)理面垂直。裝錨桿前先用高壓風清孔。錨桿規(guī)格、長度、直徑符合設計要求，錨桿桿體除銹除油。安裝時錨桿位于孔中心。注漿壓力控制在0.5～1MPa，排除孔內(nèi)氣體，確?？變?nèi)漿液飽滿。然后安裝墊板，水泥砂漿達到設計強度后擰緊螺帽施加拉力。

鋼筋網(wǎng)在洞外加工成片，生銹的鋼筋按要求進行除銹，鋼筋網(wǎng)施工時鋼筋網(wǎng)緊貼初噴面，用電焊焊于錨桿尾部。并與鋼架、錨桿和拉桿焊接。鋼筋網(wǎng)安裝要牢固，隨巖面起伏鋪設，網(wǎng)片搭接長度不小于10cm，混凝土保護層不小于20mm，噴混凝土時網(wǎng)片不產(chǎn)生晃動。

噴射混凝土采用濕噴機作業(yè)，混凝土由洞外自動計量拌和站集中拌料，汽車運到工作面。噴射前處理危石，檢查開挖斷面凈空尺寸，用水或高壓風將巖面粉塵和雜物清理干凈，設置控制噴混凝土厚度的標志。噴射作業(yè)從拱腳或墻腳自下而上、分段、分片、分層噴射至設計厚度。先初噴混凝土厚度4～5cm，在鋼架、錨桿，網(wǎng)片等安裝完后進行復噴混凝土作業(yè)，噴至設計厚度。

（5）防水層施工

隧道防排水遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，使隧道建成后達到洞內(nèi)干燥的要求。具體措施為在初期支護與二次襯砌之間敷設350g/m2土工布+1.2mm的EVA防排水板，作為第一道防水措施，防水層敷設范圍為自拱部至邊墻下部引水管；拱部及邊墻二次襯砌采用P8的防水混凝土，作為第二道防水措施。二襯施工縫采用橡膠止水條止水，沉降縫設橡膠止水帶止水。

基面處理及環(huán)向盲溝安裝及防水層施工使用簡易作業(yè)臺架，超前于二襯作業(yè)約兩個循環(huán)。施工前先進行基面處理，主要檢查初期支護后斷面的尺寸，截除外露的錨桿頭和鋼筋網(wǎng)頭及尖銳物，顯著凹凸的初期支護表面分層噴射找平或用1：1的水泥砂漿抹平，確保鋪設表面圓順及保證防水層與噴層能密貼。

排水管的施工按設計布置縱、橫向及環(huán)向排水管并固定好，用麻筋臨時堵塞橫向排水管的兩端，防止在澆注混凝土時堵塞管道，拆模后及時清除斷頭麻筋。安裝后的排水管應達到方向平順，排水通暢，管內(nèi)無雜物。中心排水溝隨同仰拱揀鋪底一起施工。有仰拱段，在仰拱施工完畢后，采用組合鋼模板澆注混凝土管基座，待混凝土達到強度后，安裝中心排水管和鋪級配碎石。

防水板鋪設用無釘鋪掛施工工藝。在基面處理完畢后，先鋪設土工布，貼上襯墊，然后用射釘槍釘上射釘進行錨定，拱部襯墊密度3～4個/m2，邊墻2～3個/m2，最后鋪設防水板，防水板鋪設采用手動專用熔接器將防水板與襯墊連接，防水板之間的搭接采用自動爬行焊機熱熔粘結(jié)。防水板搭接長度不小于10cm，接縫施工完畢后進行充氣檢查，充氣壓力為（0.1～0.15）MPa，并保持1min。防水板鋪設應連續(xù)、均勻、平順，緊貼巖面，防水板接縫與襯砌施工縫錯開長度不小于100cm。

（6）二次襯砌

施工順序：仰拱及填充→邊墻基礎→拱墻襯砌。

仰拱、隧底填充及邊墻基礎依次先于襯砌澆注，以利于支護結(jié)構(gòu)整體受力，同時利于文明施工。混凝土運輸車運混凝土，插入式振搗器振搗。仰拱、隧底填充澆注時分左右幅施工，保證隧道內(nèi)施工車輛的正常通行，減少對掌子面施工的影響。仰拱與邊墻基礎銜接處搗固密實并鑿毛，按要求預留接茬鋼筋。

拱墻襯砌采用12m液壓整體襯砌模板臺車?；炷猎诙赐饣炷涟韬险景韬?，混凝土攪拌運輸車送運往洞內(nèi)，混凝土輸送泵灌注，機械振搗；鋼筋混凝土襯砌灌注前做好鋼筋的布設工作，鋼筋角隅要加強振搗，灌注前按圖紙規(guī)定預留溝、槽，管洞或預埋構(gòu)件。所有襯砌作業(yè)均采用混凝土輸送泵作業(yè)?；炷磷阅０宕翱谟苫炷了蟛?，由下向上左右對稱灌注，傾落自由高度不超過2m。在混凝土澆筑過程中，觀察模板、支架、鋼筋、預埋件和預留孔洞的情況，當發(fā)現(xiàn)有變形、移位時，及時采取措施進行處理，混凝土灌筑作業(yè)間斷時間不得超過2h，否則按接縫處理。為防止二次襯砌與防水層之間形成空隙，采取在拱部二次襯砌背后壓漿的施工措施進行處理?；炷撩撃r間由工地中心試驗室確定。脫模后混凝土灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不小于14d。對隧道運營期間的通信、監(jiān)控、供電、照明、通風、消防等設施在安裝時所需的各種預留預埋管件，應按圖紙所示的位置準確設置。

4 結(jié)束語

眾所周知，隧道施工是一個綜合的、系統(tǒng)的施工工程，以上只是隧道施工主要的施工技術(shù)措施。在每一個施工環(huán)節(jié)還必須根據(jù)施工特點，采用適當、可靠的測量工具加強施工全過程的測量工作，將誤差控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，并且將測量工作作為工程的核心任務，貫穿始終。除了測量之外，每一個分項工程，都必須遵守相關國家和地方規(guī)范的規(guī)定，因地制宜地采取相應措施，確保各項指標滿足設計及規(guī)范要求，從而保證工程質(zhì)量達到預期的目標，保證工程的使用功能和耐久性。

U455.1

A

1673-0038（2015）24-0308-03

2015-5-22

卿明忠（1973-），男，工程師，大專，主要從事建筑、市政工程施工工作。