淺談隧道施工技術(shù)

王志強(qiáng)

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第二工程有限公司，黑龍江 雞西 158100）

1 引言

隧道主要是指修建在地面以上或水下供車輛通行的建筑物，根據(jù)隧道修建的位置可以分為城市隧道、山嶺隧道和水下隧道，其中山嶺隧道是修建最多的隧道類型。隧道工程施工過程中通常面臨施工環(huán)境復(fù)雜，施工風(fēng)險較高、工期緊、任務(wù)重等特點，在復(fù)雜的施工條件下，如果沒有有效落實施工技術(shù)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，將會出現(xiàn)投資回報率不高甚至虧損的現(xiàn)象，尤其是長距離、高復(fù)雜性的隧道施工，工程技術(shù)管理難度的增大使得成本的回收面臨諸多變化因素。因此，在隧道工程施工中，相關(guān)管理人員要高度重視施工技術(shù)實施和管理，保障高質(zhì)量施工。

2 隧道施工技術(shù)分析

2.1 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)

在隧道施工中經(jīng)常會遇到軟弱的圍巖，施工人員在進(jìn)行開挖過程中，會引發(fā)圍巖坍塌等不良現(xiàn)象出現(xiàn)，給施工埋下安全隱患。為了最大限度降低事故發(fā)生概率，施工中選擇行之有效的施工技術(shù)顯得尤為重要。隧道開挖中，施工人員需要在開挖同時做好初期支護(hù)，這樣可以有效避免隧道變形。

2.2 淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)

淺埋暗挖隧道施工技術(shù)應(yīng)用過程中要充分開裂隧道工程的地質(zhì)情況，開挖隧道時要根據(jù)周邊環(huán)境的實際情況，使用暗挖的方法，對圍巖進(jìn)行加固處理，利用圍巖自身的支承力，使其開挖完成后形成的閉環(huán)作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)大的承載力下形成較大幅度的應(yīng)力。由于圍巖在變形后會導(dǎo)致地表變形，淺埋隧道開挖深度較淺，并且具有較薄的覆蓋層，在施工中，防止地下敷設(shè)和線路和表面建筑物等影響交通，淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)能夠?qū)Φ乇硪韵虏糠趾捅砻娌糠值某两颠M(jìn)行控制，在圍巖等支護(hù)結(jié)構(gòu)柔性變形中，控制基礎(chǔ)下降給工程架構(gòu)造成的位移[1]。

2.3 全斷面開挖技術(shù)

全面開挖技術(shù)又可以被稱為挖進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對斷面進(jìn)行一次性挖掘，這種開挖技術(shù)應(yīng)用過程比較簡單，一般情況下施工工序如下：第一，移動鉆井臺車進(jìn)行一次鉆探，并將臺車放置在安全位置，完成一次性爆破；第二，將防水層、隔離層作為初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過施工機(jī)械進(jìn)行二次噴射施工，以此保證施工質(zhì)量和進(jìn)度；第三，提前完成混凝土結(jié)構(gòu)鋪設(shè)工作。全面開挖技術(shù)主要應(yīng)用在1～3級圍巖施工中，開挖地點相對開放，能為大型施工機(jī)械的操作提供廣闊空間，并且只需進(jìn)行一次開挖，大幅提高了隧道施工效率，縮短了工期。

2.4 臺階開挖技術(shù)

在穩(wěn)定性較差的巖石結(jié)構(gòu)上進(jìn)行隧道施工，可以采用臺階開挖技術(shù)，施工團(tuán)隊可以將整個隧道斷面劃分為若干個斷層，采用由上到下的開挖方式。在開挖過程中，上部臺階鉆眼操作可以和下部臺階的出渣操作同時進(jìn)行，當(dāng)整個斷面被挖掘出來后，便可以對拱頂進(jìn)行襯砌處理[2]。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

烏蒙山2號隧道位于梅花山～扒挪塊車站區(qū)間，隧道起迄里程為DK 276+090～DK288+356，全長12266m，為六沾線最長隧道。設(shè)計分進(jìn)口、橫洞、斜井、出口幾工區(qū)同時展開施工，進(jìn)口工區(qū)為第2標(biāo)段施工范圍，橫洞、斜井和出口工區(qū)為三標(biāo)段施工范圍，擔(dān)負(fù)的正洞施工長度為10131.94m，起訖里程DK278+224.06～DK288+356。

3.2 施工地區(qū)特征

烏蒙山二號隧道屬云貴高原中東部，線路行進(jìn)于氣勢磅礴的烏蒙山區(qū)，是長江、珠江水系的分水帶，屬云貴高原低中山地貌。地面高程1805～2360m，最大高差約500m。區(qū)內(nèi)地表基巖大面積出露，隧道最大埋深約400m。

地質(zhì)構(gòu)造：構(gòu)造體系主要以南北向構(gòu)造為主，部分為西北向構(gòu)造，線路主要通過樹舍向斜及樹舍平移斷層、高松樹逆斷層和小田壩2#逆斷層、銀坪平移斷層4個不良地質(zhì)地段。

水文地質(zhì)：地下水主要有巖溶裂隙水～管道（暗河）水、斷裂帶和基巖裂隙水。斷裂帶裂隙水豐富、巖溶水較發(fā)育。部分地層含石膏對混凝土具有侵蝕。

3.3 隧道施工技術(shù)措施

3.3.1 超挖、欠挖控制措施

第一，根據(jù)不同地段的實際，合理選擇鉆爆參數(shù)，采用一炮一分析制度，每次鉆爆循環(huán)后，可以根據(jù)爆破振動速度、炮痕保存率、裝藥量、殘眼深度及數(shù)量、拋碴距離、堆碴高度、巖碴塊度等多方面的測量和數(shù)據(jù)對比分析，選擇合理的鉆爆參數(shù)，不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計。

第二，用APS自動測設(shè)斷面定炮眼，距掌子面20m，將儀器定位在線路中線上，對中整平后根據(jù)鉆爆設(shè)計中炮眼的個數(shù)，孔間距、斷面開挖尺寸輸入儀器鍵盤之中，通電后在掌子面顯出開挖輪廓、中線位置、炮眼位置，以提高炮眼定位精度。

第三，控制打眼精度，在臺車就位前用全站儀在隧道底測出與隧道中線平行的臺車軸線位置，準(zhǔn)確定位臺車測設(shè)位置，嚴(yán)格控制開孔位置。炮眼軸線以激光指向?qū)?，在進(jìn)行周邊鉆眼時要插上炮桿，使側(cè)墻孔在一條垂線上。鉆孔時，要進(jìn)行專人校核，測量工程師跟蹤服務(wù)。

3.3.2 保證隧道結(jié)構(gòu)耐久性的措施

本段隧道設(shè)計為單洞雙線隧道，隧道除了明洞洞門的襯砌為整體襯砌外，其余均為復(fù)合襯砌，部分地段為鋼筋混凝土襯砌。為了滿足工藝要求，保證襯砌質(zhì)量，襯砌采用全斷面全液壓自行式鋼模板臺車全斷面施工，臺車長度為12m，盡量減少施工縫，使襯砌混凝土達(dá)到內(nèi)實外光的效果。模板臺車的數(shù)量根據(jù)每座隧道的具體情況、工期安排等綜合考慮配置。

此外，隧道周邊圍巖是隧道支護(hù)體系中主要承載構(gòu)件，因此，開挖輪廓形狀要盡可能保持平整、圓順，避免出現(xiàn)隅角及局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象，確保圍巖的承載效應(yīng)。一般不宜采用直壁式拱形輪廓，特別是底部與壁的隅角形狀應(yīng)確保圓順；隧道初期支護(hù)主要功能是確保圍巖與初期支護(hù)的承載效應(yīng)，因此，在構(gòu)造上要與圍巖成為一體，相互協(xié)調(diào)；在構(gòu)造上，應(yīng)確保圍巖、初期支護(hù)與二次襯砌之間的相互密貼，并根據(jù)圍巖條件、地形條件，隧道襯砌均應(yīng)采用曲墻式混凝土或鋼筋混凝土襯砌。需要設(shè)置仰拱時，仰拱與邊墻基腳的連接采用圓順斷面。

3.3.3 設(shè)立超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，優(yōu)化施工工序

本標(biāo)段的隧道有斷層破碎帶、節(jié)理、裂隙、富水、巖溶、巖爆、瓦斯地層等多種不良地質(zhì)，超前地質(zhì)預(yù)報在隧道施工中非常重要，為保證施工安全，要建立超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，并納入工序管理。根據(jù)本隧道工程的地質(zhì)特點，為了保障施工安全，采取地面預(yù)報和洞內(nèi)預(yù)報相結(jié)合的方式，主要以洞內(nèi)預(yù)報為主。為了提前了解開挖地層的特性，在設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用多種超前地質(zhì)探測與預(yù)報手段，采集各種水文、地質(zhì)、變形等參數(shù)，對未開挖地段進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測和分析，以供設(shè)計單位及時提出是否需要修改設(shè)計的正確判斷，并研究擬采用的支護(hù)類型，確定合理的結(jié)構(gòu)支護(hù)參數(shù)，實行信息化管理，以保證施工順利進(jìn)行。

3.3.4 保證開通時達(dá)到設(shè)計速度的技術(shù)措施

施工過程中，結(jié)合實際情況，嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范合理選擇施工技術(shù)，并加強(qiáng)過程控制，使隧道達(dá)到不滲、不漏、不開裂，滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求，確保工程質(zhì)量；做好隧道超前地質(zhì)預(yù)報，發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)要及時進(jìn)行處理，杜絕施工隱患。

4 結(jié)語

在施工過程中，要結(jié)合實際情況，合理選擇隧道施工技術(shù)，并嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，落實相關(guān)技術(shù)措施，加強(qiáng)施工技術(shù)管理，以此來實現(xiàn)隧道工程的合理性和針對性，通過先進(jìn)的隧道開挖技術(shù)，推動隧道建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。