隧道工程施工控制要點

曾東斌

【摘 要】文章結(jié)合柳州市蓮花大道壩洲坪隧道施工實踐，對公路大斷面隧道洞口排水系統(tǒng)、邊仰坡開挖及防護(hù)、導(dǎo)向墻施工、管棚進(jìn)洞、洞身開挖、初期支護(hù)、防排水施工、二次襯砌施工工序控制要點進(jìn)行分析總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】公路隧道；施工工序；控制要點

1.引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和公路建設(shè)水平的不斷提高 ，特別是西部的大開發(fā) ，我國公路隧道的數(shù)量和長度呈逐年增加的趨勢 ，但是在隧道的施工過程中 ，要善于總結(jié)各個施工工序施工方法 ，同時加強施工管理 ，科學(xué)合理地組織施工 ，才能達(dá)到預(yù)期的目的。

2.工程概況

柳州市蓮花大道壩洲坪隧道位于柳州市北部，西起河?xùn)|片區(qū)經(jīng)一路交叉口，途經(jīng)三門江國家森林公園，東接擬建項目柳州市官塘大橋，直接連接主城區(qū)和廣西柳州汽車城，道路等級為城市快速路，主線雙向六車道，起訖里程K4+470～K4+850，全長380m。

3.總體施工工序

在公路大斷面隧道的各種施工方法中，其主要施工工序包括：洞口排水系統(tǒng)→邊仰坡開挖及防護(hù)→（導(dǎo)向墻施工）→（管棚進(jìn)洞）→洞身開挖→初期支護(hù)→防、排水施工→二次襯砌→洞門施工→附屬工程施工。

4.主要工序控制要點

4.1洞口工程控制要點

4.1.1洞口排水系統(tǒng)。

洞口土石方開挖前完成仰坡外截水天溝施工，確保有效攔截地表水滲入洞內(nèi)。人工開挖水溝時，務(wù)必將挖出的虛土運走或夯實后原地利用，防止虛土沉降后水溝開裂。進(jìn)洞后立即施做洞門兩側(cè)排水溝，與洞頂截水天溝相連，形成完整的排水系統(tǒng)。

4.1.2邊仰坡開挖及防護(hù)。

測量放樣，灑白灰標(biāo)示出開挖邊線，自上而下逐段、逐層開挖。開挖完成后，檢查坡面成型質(zhì)量，然后進(jìn)行臨時防護(hù)施工。臨時防護(hù)一般采用錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合防護(hù)，永久防護(hù)采用漿砌片石或骨架護(hù)坡防護(hù)。

壩洲坪隧道洞口為淺埋段，邊仰坡開挖前，設(shè)置地表沉降、地表位移觀測點，測點一般單排設(shè)7～11點，每5～10米設(shè)置一排。壩洲坪隧道洞口接高邊坡路塹，邊坡頂增設(shè)觀測點，邊仰坡開挖前開始觀測初始數(shù)據(jù)。

壩洲坪隧道出洞口地形陡峻，坡度約60°～80°，洞頂板埋深0～40m，圍巖以坡殘積黏性土為主，其厚度較厚，隧道開挖后土層可能沿土體裂隙或基巖面發(fā)生滑移，且擾動后的坡殘積黏性土自穩(wěn)定性較差，開挖洞口段邊仰坡時，發(fā)現(xiàn)邊坡噴錨封閉后頻繁出現(xiàn)坡腳垮塌現(xiàn)象，通過在邊坡增設(shè)泄水孔泄水的方法防止垮塌。具體方法采用超前支護(hù)用小導(dǎo)管，風(fēng)槍鉆孔后將小導(dǎo)管送至孔內(nèi)，根據(jù)邊仰坡實際開挖高度設(shè)置，最底層距坡腳一米高處設(shè)置一排，間距可按3m×3m進(jìn)行設(shè)置（可根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整）。

4.1.3導(dǎo)向墻施工（提前考慮預(yù)留變形量）。

對設(shè)計有長管棚進(jìn)洞隧道口，施作導(dǎo)向墻。導(dǎo)向墻盡量利用原狀土做底模，一般導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)置2～3榀格柵鋼架，鋼架外緣焊導(dǎo)向管。導(dǎo)向管安裝時，注意考慮大管棚設(shè)計外插角及線路縱向坡度，使管棚起到最好的超前支護(hù)作用。導(dǎo)向墻設(shè)計為拱部120度。導(dǎo)向墻頂，及兩拱腳處埋設(shè)測點，觀測導(dǎo)向墻位移。進(jìn)洞后，及時施作洞門及洞口防護(hù)工程。

4.2洞身開挖控制要點

4.2.1測量放樣。

掌子面開挖采用有免棱鏡測距功能的全站儀“激光投點法”放樣。減小放樣誤差，保證開挖精度。所謂“激光投點法”即自隧道拱頂向下每50cm，在巖面上實測開挖面坐標(biāo)，反算其里程、偏距。與隧道開挖支距圖對比后，移動其差值后，重測坐標(biāo)反算支距，差值在2cm以內(nèi)時，可直接用油漆做點，依次放樣出開挖輪廓。

盡量不采用放樣出開挖面圓心后，用鋼尺伸至半徑長度后，鋼尺一頭置于圓心處，另一頭畫開挖輪廓線的“畫線法”。畫線法相對激光投點法節(jié)省時間，但考慮畫線時掌子面凹凸不平，在初期支護(hù)無格柵鋼架的后山坪隧道曲線段Ⅲ級圍巖開挖過程中，畫線法放樣精度遠(yuǎn)不如激光投點法。

4.2.2開挖鉆爆。

隧道開挖均采用光面爆破技術(shù)，減少對圍巖擾動，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。首先，由測量班放樣出開挖輪廓線后，再由現(xiàn)場技術(shù)人員布置炮眼位置。布眼順序為周邊眼、掏槽眼、輔助眼、內(nèi)圈眼、底板眼。周邊眼布設(shè)一般情況下，在硬巖中，周邊點眼口設(shè)置在斷面設(shè)計輪廓線上，眼底超出設(shè)計輪廓線小于10cm；在軟巖中，眼口布置在設(shè)計輪廓線內(nèi)側(cè)小于8cm，眼底落在設(shè)計輪廓線上。周邊眼孔位偏差控制在5cm以內(nèi)、掏槽眼孔位偏差控制在3cm以內(nèi)。除掏槽眼外，所有炮眼眼底盡量在同一斷面上（掏槽眼眼底超前其它炮眼20cm）。

現(xiàn)場施工時，根據(jù)掌子面圍巖情況，對開孔位置距設(shè)計輪廓線距離、周邊眼間距、光爆層厚度、炮孔密集系數(shù)、起爆時差等爆破參數(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，使之達(dá)到最好的光爆效果。開挖過程中，堅持以短進(jìn)尺、弱爆破、勤支護(hù)為原則。Ⅳ級圍巖循環(huán)進(jìn)尺0.6m～0.8m，Ⅴ級圍巖循環(huán)進(jìn)尺0.6m～0.8m。隧道（中）下臺階要求左右交錯開挖，嚴(yán)禁兩側(cè)對開。

4.3支護(hù)施工控制要點

4.3.1超前支護(hù)。

壩洲坪隧道出口段以泥質(zhì)灰?guī)r為主，巖體風(fēng)化較嚴(yán)重，層間夾泥，巖體破碎設(shè)計均為Ⅳ級圍巖、Ⅴ級圍巖，其中Ⅳ級圍巖小導(dǎo)管環(huán)向間距設(shè)計為40cm，Ⅴ級圍巖小導(dǎo)管環(huán)向間距設(shè)計為30cm。施工過程中，通過采用小導(dǎo)管超前支護(hù)，有效控制了隧道拱部超欠挖。通過采用加密小導(dǎo)管環(huán)向間距（處理塌腔時加密至20cm），隧道安全通過了，斷層、破碎帶、涌水等不良地質(zhì)。對初期支護(hù)開裂、鋼架扭曲變形段加打小導(dǎo)管注漿加固。

導(dǎo)管沿隧道開挖輪廓線環(huán)向布置在拱部120°范圍，并向外傾斜，其傾斜角一般為5～10度；注漿壓力為0.5～1.0MPa，縱向前后相鄰排導(dǎo)管搭接水平投影長度不小于1.0m；鋼管由鋼筋加工廠統(tǒng)一加工，鉆φ6～8mm注漿孔，間距15cm，呈梅花形布置，前端加工成錐形，尾部預(yù)留1m作為不鉆孔的止?jié){段。endprint

施工過程中，嚴(yán)控超前小導(dǎo)管施作長度（一般3.5m～4.5m）、搭接長度，導(dǎo)管尾部要求與格柵鋼架焊接牢固。

4.3.2格柵鋼架加工與安裝。

格柵鋼架在洞外按1∶1比例放樣加工。彎制工字鋼時適當(dāng)加密冷彎機(jī)滾輪，減小工字鋼的翹曲變形。鋼架原地試拼合格后，對每個鋼架單元用油漆編號，防止運至施工現(xiàn)場時，安裝順序錯誤。格柵鋼架加工時，要求做到尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順，允許偏差為：周邊允許誤差為±3cm，平面翹曲應(yīng)小于2cm。

鋼架安裝時，鋼架拱腳應(yīng)置于牢固基礎(chǔ)之上，必要時拱腳墊松木板或槽鋼。鋼架均采用螺栓聯(lián)接，聯(lián)接鋼板需密貼，個別不能密貼處，在聯(lián)接鋼板間空隙用鋼筋塞緊、滿焊。當(dāng)隧道上臺階開挖斷面較大，鋼架單元較多時，安裝時注意控制兩拱腳標(biāo)高、拱頂標(biāo)高及兩側(cè)拱腰，尤其在圍巖破碎超挖較多處，注意檢核拱腰位置是否準(zhǔn)確，防止個別聯(lián)接板未密貼，造成拱腰處一側(cè)欠挖、另一側(cè)超挖。

采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖的隧道，如壩洲坪隧道出口采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，側(cè)壁采用上下臺階開挖，中央部分三個臺階開挖，隧道出口YK4+838～YK4+790段斷面最大地表沉降，累計10cm。通過對隧道出口段兩側(cè)壁導(dǎo)坑增設(shè)臨時拱架有效控制了隧道變形。臨時拱架在兩側(cè)壁鋼架落底成環(huán)后，逐榀拆除。仰拱距掌子面距離控制在30m以內(nèi)，并在初期支護(hù)穩(wěn)定前施作二次襯砌，完成洞門及端墻、翼墻施工。

另外在臺階法開挖的隧道可通過，擴(kuò)大上臺階聯(lián)接鋼板、拱腳注漿，增加鎖腳錨桿（管）數(shù)量等措施加固。鎖腳錨桿尾部預(yù)彎成“L”形與格柵鋼架焊接牢固，施作時錨桿向下傾8度至15度。

4.4防、排水施工控制要點

隧道排水采用雙側(cè)溝加中心暗管，襯砌背后設(shè)環(huán)向和縱向盲管，將襯砌外地下水引入洞內(nèi)側(cè)溝，再經(jīng)過側(cè)溝和中心暗管排出洞外。

防水施工前對初期支護(hù)表面凹凸不平處，進(jìn)行補噴砼找平、切除錨桿頭和鋼筋頭等，并用砂漿抹平，保證初期支護(hù)表面平順。

系統(tǒng)排水盲管由縱向盲管、環(huán)向盲管和連接盲管（一般采用PVC三通）組成。縱向排水盲管沿縱向布設(shè)于左、右墻腳水溝底上方，為φ80透水管；環(huán)向排水盲管，為φ50透水管，沿隧道環(huán)向8～10m布設(shè)一環(huán)?？v向排水盲管畫線安裝，要求與線路縱向坡度一致。采用三通將縱向排水盲管與環(huán)向排水盲管聯(lián)接，縱向排水盲管通過三通與泄水孔PVC管連接將盲管內(nèi)的水排出。初期支護(hù)表面涌水量較大時，將水直接引入中心排水溝，并將環(huán)向排水盲管加密、增設(shè)泄水孔。

防水板環(huán)向焊縫要與混凝土施工縫錯開1m以上。防水板采用熱熔墊圈固定，鋪掛時注意按設(shè)計要求預(yù)留足夠的松弛度保證防水板全部面積均能抵到巖面。防水板之間搭接寬度不小于15cm，搭接原則是：邊墻壓拱部，下游壓上游。焊縫完成后進(jìn)行質(zhì)量檢查，采用充氣法對焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢查，有空隙應(yīng)進(jìn)行補焊，直到完全合格。檢查無誤后即可進(jìn)行灌注二襯混凝土?；炷琳駬v時，振搗器不可碰到防水板。

止水帶安裝采用U型卡固定，止水帶安裝位置準(zhǔn)確，如發(fā)現(xiàn)翻滾、扭結(jié)不展時，及時調(diào)整。中埋止水帶要求與二次襯砌端頭模板正交，在襯砌端頭模板拆除后，將U型卡調(diào)直，隧底與拱、墻部分防水分步施作時，預(yù)留足夠搭接長度（不小于20cm）。

中心排水管用φ8鋼筋環(huán)向固定，1m設(shè)置一環(huán)，防止水管在仰拱混凝土施工過程中上浮。中心排水管接頭處用土工布包裹密實，防止砂漿滲入。

4.5混凝土施工控制要點

拱、墻與仰拱襯砌施工時，注意拱、墻襯砌施工縫必須與仰拱施工縫重合，防止不均勻沉降導(dǎo)致襯砌混凝土開裂。

變形縫在隧道明暗分界面處設(shè)置一道，洞口潛埋、偏壓段每隔50m設(shè)置一道，其余地段在圍巖變化處、土石分界處必需設(shè)置變形縫。

仰拱填充施工時，填充面要考慮曲線超高、豎曲線段標(biāo)高調(diào)整等。對富水隧道在仰拱填充砼施工時，在邊墻兩側(cè)預(yù)壓排水槽，縱向設(shè)置兩條，每個檢查井處設(shè)一條橫向排水槽。排水槽尺寸根據(jù)洞內(nèi)水量大小調(diào)整。引排路面積水，提高洞內(nèi)文明施工。

在混凝土振搗過程中，以混凝土無顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡、表面泛漿且不產(chǎn)生離析為準(zhǔn)。保證混凝土施工質(zhì)量，混凝土表面不出蜂窩麻面、漏石、施工冷縫等。

二襯混凝土達(dá)到設(shè)計強度后，即可對拱頂注漿回填，使初期支護(hù)和二次襯砌密貼，共同受力。注漿漿液一般采用水泥砂漿，施工前漿液配合比必須現(xiàn)場試驗后確定。注漿順序為從下坡方向，向上坡方向，注漿壓力不小于0.5Mpa。注漿結(jié)束后，應(yīng)將注漿孔封堵密實。注漿效果的檢查可采用無損檢測，對不符合要求的地段必須進(jìn)行補孔注漿。

隧道兩側(cè)水溝混凝土施工時，每隔一段預(yù)留足夠長度的砼運輸車轉(zhuǎn)向帶，防止水溝砼施工完畢后，車輛無法調(diào)頭，影響墊層施工。

4.6超前預(yù)報、監(jiān)控量測控制要點

4.6.1超前地質(zhì)預(yù)報。

隧道開挖前，采用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、超長水平鉆等方式對掌子面前方圍巖狀況進(jìn)行綜合預(yù)報，每循環(huán)進(jìn)行超長炮眼鉆孔預(yù)測，每循環(huán)開挖后進(jìn)行掌子面地質(zhì)素描，對掌子面情況進(jìn)行記錄，每10m～20m繪制一幅地質(zhì)素描展示圖。

4.6.2監(jiān)控量測。

監(jiān)控量測必測項目包括，洞內(nèi)外觀察、拱頂下沉、凈空變化、地表沉降（淺埋段）。

洞內(nèi)觀測斷面間距按圍巖情況進(jìn)行設(shè)置，Ⅳ級圍巖間距按10m設(shè)置；Ⅴ級圍巖間距按5m設(shè)置。拱頂下沉測點原則上設(shè)置在拱頂軸線附近，當(dāng)隧道跨度較大時，結(jié)合施工方法在拱部增設(shè)測點。凈空變化測線在采用分部開挖的隧道要求每部分設(shè)置一條水平測線，特殊地段增設(shè)斜線。

量測點必須設(shè)置在圍巖上，不能直接焊接在格柵鋼架或錨桿上。量測數(shù)據(jù)在開挖后12h內(nèi)讀取，最遲不得大于24h。及時對量測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，指導(dǎo)洞內(nèi)施工。

對涌水量較大的隧道在洞口修筑三角堰，每天對涌水量進(jìn)行記錄，為治水方案的制定提供原始數(shù)據(jù)。endprint

4.7工序銜接、后勤保障控制要點

4.7.1工序銜接。

隧道施工，抓好工序銜接是重中之重。工序銜接好，隧道施工才有進(jìn)度。加大對值班調(diào)度人員獎罰力度，調(diào)動管理人員工作積極性、主動性。完善管理制度，做到待遇養(yǎng)人，制度管人。要對值班調(diào)度進(jìn)行考核，嚴(yán)格記錄每道工序起止時間。值班調(diào)度交接工作時，對洞內(nèi)施工情況及存在問題要詳細(xì)說明。對保證施工質(zhì)量前提下，提前完成工序內(nèi)容的工班操作人員進(jìn)行獎勵。進(jìn)尺超過1000米的隧道，安排車輛接送工人上下班。

4.7.2機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)。

機(jī)械設(shè)備使用后，及時保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問題及時維修，做到不影響施工現(xiàn)場隨時調(diào)用。每輛機(jī)械設(shè)備安排一名司機(jī)做設(shè)備維修保養(yǎng)負(fù)責(zé)人。切勿發(fā)生出碴前車輛加油、推碴場；噴錨開始時，在洞內(nèi)更換噴錨機(jī)配件等現(xiàn)象。并設(shè)有備用設(shè)備，設(shè)備出現(xiàn)故障時，及時更換。

4.7.3加強通風(fēng)。

鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)袋口，盡量靠近掌子面，提高洞內(nèi)作業(yè)面排煙效率，縮短通風(fēng)時間。按時在洞內(nèi)灑水降塵，提高洞內(nèi)空氣質(zhì)量。

4.8施工步距控制要點

隧道襯砌施工有兩個條件，一是要求初期支護(hù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定后，即水平收斂速度小于0.2mm/d，拱頂下沉速度小于0.15 mm/d，可施作拱墻二次襯砌；二是在圍巖松散、破碎，初期支護(hù)變形量大的隧道，如以頁巖為主的胡家灣隧道出口段，頁巖與空氣接處15d后完全崩化，初期支護(hù)施作完畢后圍巖變形速率無減緩趨勢，初期支護(hù)暴露時間加長后，初期支護(hù)混凝土表面開始出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，這種情況下應(yīng)提前施作二次襯砌。

在軟弱圍巖隧道施工過程中，嚴(yán)格以施工步距為紅線，襯砌緊跟。在條件具備的情況下，施工步距按設(shè)計圍巖級別低一個等級控制，如Ⅳ級圍巖施工時按Ⅴ級圍巖施工步距控制，保證隧道施工安全。

5.結(jié)論

隧道施工，測量和開挖兩施工工序是重中之重。通過平面控制測量、高程控制測量，確定隧道的掘進(jìn)方向，保證隧道順利貫通；通過施工放樣，控制開挖輪廓，布設(shè)炮眼位置；通過監(jiān)控量測，確定隧道開挖預(yù)留變形量大小，調(diào)整支護(hù)參數(shù)；通過光面爆破和預(yù)留合理的變形量，控制好隧道開挖輪廓；開挖輪廓控制好以后，會大大縮短其它工序的循環(huán)時間、節(jié)省初期支護(hù)和二次襯砌用混凝土、避免應(yīng)力集中，保證隧道施工安全。希望本文能為其它隧道施工，提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》JTG/F60-2009.

[2]《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F60-2009.

[3]《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108-2008.

[4]《公路工程混凝施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F60-2009.endprint