淺析隧道施工新技術(shù)

張良周　宋慶毅

摘要：目前我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍處于高速發(fā)展階段，公路、鐵路建設(shè)是其中重要組成，大多鐵路、公路線均有隧道工程。隧道工程作為公路建設(shè)中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)其施工管理可謂是極其重要的。但由于隧道施工需要綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境等多重因素，且具體施工技術(shù)難度較高，使得實(shí)際隧道施工必須要嚴(yán)格進(jìn)行施工技術(shù)的控制。基于此，文章就隧道施工新技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望可以提供一個(gè)借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道施工；新技術(shù)；應(yīng)用

1.鐵路隧道工程的特點(diǎn)概述

1.1施工環(huán)境較為惡劣

鐵路隧道工程施工的環(huán)境大部分都較為艱苦，在具體施工過(guò)程中，極容易受到水文地質(zhì)等因素的影響。同時(shí)鐵路隧道工程施工需要使用眾多大規(guī)格的機(jī)械設(shè)備，加之隧道內(nèi)部空氣不暢以及光線的不足，使得工程項(xiàng)目的整體施工難度較大。同時(shí)具體施工過(guò)程中，還需要對(duì)隧道的坍塌、地下水涌出以及瓦斯氣體等惡劣環(huán)境等進(jìn)行相應(yīng)的防范，避免上述惡劣環(huán)境所帶來(lái)的人員傷亡事故。

1.2施工工序相對(duì)較為復(fù)雜

鐵路隧道工程施工通常需要多個(gè)工種和工序的完美銜接配合，且其主要在狹窄的工作面上展開(kāi)大規(guī)模的進(jìn)料、出渣運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)，其施工難度非常大。因此，為確保鐵路隧道工程的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，需要對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行全面且科學(xué)的規(guī)劃。

2.隧道施工新技術(shù)的應(yīng)用

2.1水壓爆破減塵技術(shù)

水壓爆破減塵技術(shù)即是利用爆破應(yīng)力波對(duì)水的不可壓縮性，使經(jīng)過(guò)水傳達(dá)到炮眼圍巖中的爆炸能量幾乎無(wú)損失，減少單位巖石的炸藥消耗量，減少溫室氣體及粉塵排放，并且有利于巖石破碎。炮眼中的水可以有效起到霧化減塵的作用，大大降低粉塵對(duì)環(huán)境的污染。

水壓爆破減塵優(yōu)化措施如下：

1）水袋選擇優(yōu)化。為提高水袋灌注質(zhì)量，通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)炮眼直徑42mm，確定袋壁厚0.8mm，袋徑35mm，袋長(zhǎng)200mm，袋頭由平頭改為圓頭。另外封口溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致封口不嚴(yán)，水量損失嚴(yán)重，經(jīng)試驗(yàn)，該地區(qū)水袋最佳封口溫度為240℃。

2）炮泥制作優(yōu)化。炮泥加工直徑取36mm-38mm。炮泥中如砂過(guò)多，則炮泥成型較差；過(guò)少則炮泥比重??；水要適中，過(guò)少起不到粘合及降塵作用，過(guò)多則炮泥軟，不易搗固堅(jiān)實(shí)。經(jīng)檢測(cè)，炮泥四種成分的最優(yōu)重量比例為粘土：砂：水：聚亞胺膠脂=0.75：0.11：0.08：0.06。

3）裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化。清孔質(zhì)量不能滿足時(shí)，易出現(xiàn)孔底欠挖，而且安裝過(guò)程中，孔底水袋搗入深度較深，力度與深度不好掌握，易搗破水袋。建議首先提高清孔質(zhì)量，采用水壓清孔，其次將平頭水袋改為圓頭水袋，最后又在搗棍前端安裝橡膠軟頭。

2.2濕噴混凝土技術(shù)

1）噴射角及距離。通常情況下巖面和噴嘴應(yīng)要求垂直，其邊墻在噴射作業(yè)時(shí)，要求將其噴射到頂端，需要先是噴嘴要向下10°才能再噴射作業(yè)；以直徑的方向來(lái)進(jìn)行噴射隧洞拱起部位，若格柵或鋼筋網(wǎng)蓋住了其作業(yè)面，其噴頭就要輕微傾斜一下，但是角度調(diào)整限制在70°以內(nèi)。在噴射過(guò)程中，噴嘴和作業(yè)面的角度不可以太小，避免使得混合料可能會(huì)在作業(yè)面上滾動(dòng)，以導(dǎo)致形成了波形的噴面，也增大了其回彈量，從而也會(huì)破壞其噴射的效果；因此混凝土強(qiáng)度及回彈限值應(yīng)以基準(zhǔn)來(lái)對(duì)其噴射的間距進(jìn)行設(shè)定，一般為0.6-1.2m。

2）噴射的順序和時(shí)間的間隔。噴射時(shí)，須按“邊墻-拱腳-拱頂”的順序由下而上分層分段噴射。分層進(jìn)行噴射時(shí)，每層的厚度最多不能超過(guò)60mm；在噴射時(shí)，兩層之間的時(shí)差須限制在15-20min。在噴射之前，要對(duì)其找平施工面，噴頭需呈螺旋狀或s形來(lái)均勻進(jìn)行噴射，每一圈均壓至前一面至少半圈，而且旋轉(zhuǎn)的直徑最好不要超過(guò)300mm，每一次噴射的距離需要根據(jù)其速凝的結(jié)果進(jìn)行確定，以便讓噴出來(lái)的面層能相對(duì)光滑和平順；在下一層混凝土噴射開(kāi)始前要保證上一層的混凝土達(dá)到了相對(duì)強(qiáng)度，每一次噴射混凝土的長(zhǎng)度最好在3-4m。

3）回彈量調(diào)整。在噴射過(guò)程中，會(huì)受到配筋、巖石或骨料之間的相互摩擦與相撞，從而使被噴射面上的物料掉落下來(lái)，稱為回彈量。由于受到混凝土噴射的地方、水灰比、水泥摻量、空氣壓及骨料的配比和最大粒徑等確定了其回彈量的大小。噴射混凝土的前期若回彈量相對(duì)大一些，在它變成塑性之后，粗骨料容易進(jìn)入時(shí)回彈量就會(huì)縮小，因此需通過(guò)改變噴射混凝土的厚度以改變其回彈量；再者因混凝土的回彈材料中多以粗骨料為主并且水泥的摻量較少，所以它不能再新利用，從而降低了其最后的混凝土噴射的效果和質(zhì)量。

4）整平。噴射混凝土平整有利于增加混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如果對(duì)其強(qiáng)加振搗和整平就會(huì)物極則反，產(chǎn)生一些不好的情況，有可能會(huì)損壞鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)度而且容易在混凝土里面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。但是靠噴射時(shí)自然而然形成的則又會(huì)太粗糙，而且會(huì)對(duì)后期的二襯施工進(jìn)行鋪設(shè)防水板產(chǎn)生一定的影響。

2.3隧道支護(hù)技術(shù)

中長(zhǎng)、大鎖腳鋼管技術(shù)是一種抑制初支下沉變形的加強(qiáng)技術(shù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況、初支變形情況對(duì)鋼管直徑、長(zhǎng)度、數(shù)量、施作時(shí)機(jī)等技術(shù)參數(shù)及時(shí)調(diào)整。實(shí)踐過(guò)程中要用到潛孔鉆機(jī)進(jìn)行成孔、安裝作業(yè)，考慮到潛孔鉆機(jī)使用成本，當(dāng)淺埋軟弱圍巖需加強(qiáng)段落長(zhǎng)度越長(zhǎng)時(shí)經(jīng)濟(jì)效益越可觀。當(dāng)然，該項(xiàng)技術(shù)在其他類似的不良地質(zhì)條件下，也可考慮作為一項(xiàng)常規(guī)的洞身初支加強(qiáng)技術(shù)。

通過(guò)設(shè)置縱向工字鋼托梁加強(qiáng)初支的整體連接并對(duì)下設(shè)的鋼管鎖腳起到鎖定作用，長(zhǎng)、大鎖腳鋼管與常規(guī)的φ42*3.5mm鋼管鎖腳相比，極大地增加了鎖腳對(duì)初支下沉變形的抵抗力。在淺埋軟弱圍巖進(jìn)洞施工中，采用較常規(guī)的三臺(tái)階預(yù)留核心土法，輔以打設(shè)較大鋼管鎖腳和設(shè)置工字鋼托梁控制初支變形，與傳統(tǒng)的“CD”法或“CRD”法相比，其工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可控、成本低廉、進(jìn)度快速。

3.隧道施工新技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

某隧道全長(zhǎng)7079m，進(jìn)口設(shè)計(jì)高程4377.01m，出口設(shè)計(jì)高程4232.83m，該隧道初期支護(hù)采用的是C25噴射混凝土。在高寒高海拔地區(qū)公路隧道中的噴射混凝土施工中關(guān)鍵就是要保證噴射混凝土的強(qiáng)度及抗凍耐久性和抗?jié)B耐久性。

3.1噴射工藝參數(shù)控制

噴射工藝參數(shù)的控制也是噴射混凝土施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，噴射壓力、噴射角度以及噴射距離等都是對(duì)噴射混凝土施工有重要影響的參數(shù)。噴射工藝參數(shù)不僅影響噴射混凝土的強(qiáng)度，而且還影響對(duì)噴層厚度的控制。噴射混凝土?xí)r須嚴(yán)格控制好噴射壓力，壓送壓力過(guò)高和過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致回彈率增加。如果壓送壓力過(guò)低，混凝土自搗固的效果不足，回彈率增加。為降低噴射回彈量，濕噴混凝土的噴射壓力一般控制在0.3MPa-0.6MPa。噴槍與噴射面的距離間隔一般以1.0m-1.5m為宜。

3.2噴射厚度控制

如果噴射混凝土的厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，起不到控制圍巖過(guò)度變形的作用，會(huì)引起噴層開(kāi)裂和剝落，以至影響工程的安全使用。影響噴射混凝土厚度的因素主要有：

1）回彈率：隧道拱部噴射混凝土?xí)r回彈率大，施工操作難，導(dǎo)致拱部混凝土噴層經(jīng)常達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度。為了防止這種情況的出現(xiàn)，拱部的噴射混凝土可以采用模噴的辦法來(lái)施工。

2）加強(qiáng)施工管理。施工過(guò)程中可通過(guò)埋設(shè)標(biāo)志來(lái)控制噴射混凝土的厚度，以確保最小厚度滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定頻率加強(qiáng)對(duì)噴射混凝土的厚度檢測(cè)。

3.3密實(shí)度控制

初期支護(hù)背部與圍巖之間如果存在空洞，初期支護(hù)與圍巖將無(wú)法共同作用，極大的影響隧道的安全使用。密實(shí)度的控制主要包含兩個(gè)方面：一是對(duì)于超挖引起的孔洞的回填，應(yīng)采用模筑混凝土或噴射混凝土進(jìn)行回填密實(shí)，堅(jiān)決杜絕使用干砌片石及其他填充物進(jìn)行回填。二是噴混凝土?xí)r應(yīng)注意噴射角度及風(fēng)壓做到密實(shí)、無(wú)空洞，尤其是鋼拱架背后要特別注意。

3.4平整度控制

噴射混凝土的表面平整度直接關(guān)系到防水板的鋪設(shè)質(zhì)量、二襯混凝土與初期支護(hù)之間的空洞率等質(zhì)量問(wèn)題。保證平整度合格最基本的措施是光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理，保證光面爆破效果。在光面爆破效果良好的基礎(chǔ)上，噴射混凝土過(guò)程中應(yīng)做到噴射厚度均勻一致，這樣平整度方可滿足要求。如果開(kāi)挖輪廓線超欠挖嚴(yán)重，對(duì)欠挖部位及時(shí)進(jìn)行處理。

總之，隨著隧道工程建設(shè)的增多，各種新技術(shù)逐漸運(yùn)用到施工中來(lái)，從而有效的提高了施工質(zhì)量與效率。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加以新技術(shù)的研究，從而更好的促進(jìn)隧道工程建設(shè)水平的提升。