探究公路隧道設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

文/刁進(jìn)東 大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧大連 116000

1、前言

近十年來我國的公路隧道建設(shè)得到了迅猛的發(fā)展，每年以60萬延米的速度不斷增長，因此對隧道的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求?？v觀國內(nèi)外隧道設(shè)計(jì)的研究成果是十分豐富的，因此國內(nèi)公路隧道設(shè)計(jì)的理論體系也非常多。目前，我國公路隧道設(shè)計(jì)已經(jīng)與國際水平接軌，并且在施工技術(shù)方面的成就也有了很大的進(jìn)步。我國國土面積之大，不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境會有所不同，所以在隧道建設(shè)中采用的施工技術(shù)也各不相同。本文以福建公路為例，對其隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)行深入分析，旨在促進(jìn)我國公路隧道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的共同發(fā)展，并打造高質(zhì)量的隧道工程。

2、公路隧道設(shè)計(jì)

2.1 隧道襯砌設(shè)計(jì)

本路段隧道襯砌結(jié)構(gòu)主要根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件及施工條件分為淺埋和深埋段復(fù)合式襯砌、明洞襯砌。除Ⅴ級圍巖土質(zhì)的隧道可以使用礦山法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)以外，其他襯砌均使用新奧法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)施工；通過工程類比等計(jì)算方法確定襯砌設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)；在圍巖比較差的地段，其襯砌應(yīng)向圍巖較好的地段延長10m左右，并且在主洞與車行橫通道交叉地段設(shè)置加強(qiáng)段襯砌，襯砌材料均使用鋼筋凝土；明洞襯砌的拱墻、仰拱鋼筋混凝土強(qiáng)度為C25。

2.2 通風(fēng)與照明設(shè)計(jì)

一方面，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范并結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，本隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)為射流風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)式通風(fēng)；另一方面，本隧道考慮到其長度應(yīng)設(shè)置電纜槽。隧道內(nèi)供電采用380/220V的三相四線系統(tǒng)以及380V動(dòng)力設(shè)備。

2.3 防排水設(shè)計(jì)

（1）洞內(nèi)防排水。為了能夠有效將襯砌背后的積水排出，本隧道內(nèi)沿著巖面環(huán)向設(shè)置透水管，透水管和墻底部縱向排水管（Φ10Omm）相連，并且每30m布設(shè)一處橫向引水管，把縱向排水管里的水引入到側(cè)溝內(nèi)，再由側(cè)溝從引水道排向隧道外；（2）洞外防排水。在隧道進(jìn)口端洞外的側(cè)溝布設(shè)5%的反坡排水，并且在距洞口外1～2m處地面設(shè)一處深3m、寬4m的橫向盲溝來攔截路面水；（3）明洞防排水。明洞采用黏土隔水層及外貼式防水層；（4）隧道防排水。隧道防排水采用“防、截、排、堵”相結(jié)合的防滲方案。在施工前根據(jù)掌握的資料結(jié)合地形對地下出水情況進(jìn)行分析和水量計(jì)算，制定最佳的排水措施。除此之外要對該公路隧道內(nèi)部的出水位置、水量大小、變化規(guī)律以及水質(zhì)成分等做好相關(guān)的勘測與記錄，達(dá)到邊墻和拱部不滲水、道床不冒水不積水的效果。

3 、公路隧道施工技術(shù)與方法

3.1 施工測量

（1）測量隊(duì)組織隧道控制測量，繪出隧道以及隧道內(nèi)各設(shè)備位置示意圖和線路樁點(diǎn)。沿隧道方向每100m處設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)基點(diǎn)，每150m處設(shè)導(dǎo)線控制點(diǎn)，同時(shí)核對線路的中線是否準(zhǔn)確；（2）施工現(xiàn)場的所有測量儀器標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一并派專人保管維護(hù)。如果在測量中儀器參數(shù)不符合規(guī)范要及時(shí)校準(zhǔn)或更換，保證測量數(shù)據(jù)無誤；（3）記錄各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)并匯報(bào)給監(jiān)理部門；（4）得到批復(fù)后開始進(jìn)行洞口邊的仰坡施工的放樣測量。

3.2 隧道開挖

（1）開挖方法與進(jìn)尺控制。隧道進(jìn)出口的開挖方法均采用正臺階法。上部臺階長為5m，先對上半段面施工并做好支護(hù)工作，使用風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，下部開挖使用鉆孔臺架風(fēng)鉆進(jìn)行鉆眼，兩者每循環(huán)進(jìn)尺不超過1m。遇到Ⅲ級圍巖開挖則采用全斷面法，鉆眼使用液壓鑿巖臺車，循環(huán)進(jìn)尺控制在3m以內(nèi)；（2）爆破作業(yè)。該段工程使用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)。每個(gè)鉆孔區(qū)域由專人負(fù)責(zé)，裝藥也由專門的爆破技術(shù)人員負(fù)責(zé)。在這一過程中，技術(shù)人員必須對爆破技術(shù)非常熟練，能夠正確使用炸藥的用量以及雷管的段數(shù)。在鉆孔之前要確定開挖斷面的中線以及水平輪廓，鉆孔要以“準(zhǔn)、平、直、齊”為標(biāo)準(zhǔn)并滿足相關(guān)精度要求（各孔誤差均已不超過3cm為準(zhǔn)）。完成鉆孔以后對符合標(biāo)準(zhǔn)的孔填裝炸藥，不符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)重新鉆孔方可開始裝藥爆破。在填裝炸藥前要將炮孔清理干凈，以免爆破受到其他物質(zhì)的影響。隧道進(jìn)出口根據(jù)設(shè)計(jì)做好相關(guān)加固工作后，Ⅴ級圍巖使用微臺階法開挖，錨、噴、網(wǎng)及型鋼支護(hù)。待開挖完畢初噴混凝土4cm厚度，然后布設(shè)錨桿及掛網(wǎng)，最后架立鋼架并噴射15cm厚的混凝土，尤其是鋼架處要加厚噴層，確保鋼架穩(wěn)定和整體受力。

3.3 支護(hù)作業(yè)

支護(hù)作業(yè)是隧道施工中的重要環(huán)節(jié)，其中分兩次噴射混凝土，每完成一次爆破要及時(shí)清理圍巖并采用濕噴機(jī)開展初噴作業(yè)，在最短的時(shí)間內(nèi)將開挖面封閉以防止圍巖變形。下一步是出碴作業(yè)，出碴完成后是鉆爆車進(jìn)場，要先對錨桿進(jìn)行鉆孔，錨桿鉆孔的深度誤差控制在20cm內(nèi)。然后針對出噴不合格的地方進(jìn)行混凝土補(bǔ)噴，新噴混凝土要根據(jù)要求進(jìn)行灑水維護(hù)。需要注意的是在Ⅴ級圍巖地段安裝錨桿時(shí)也要安裝鋼型鋼架，以此確保隧道施工的安全與質(zhì)量。支護(hù)作業(yè)應(yīng)遵照工程施工標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，相關(guān)人員負(fù)責(zé)全程監(jiān)控與指導(dǎo)。

3.4 隧道襯砌

該隧道的襯砌形式是整體式襯砌，所以使用襯砌臺車對拱墻一次襯砌。襯砌模型使用樣式簡單接縫嚴(yán)密的金屬大模板。根據(jù)設(shè)計(jì)制作定擋頭板。灌注則使用混凝土輸送泵。施工當(dāng)中，拱墻兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行灌注，兩側(cè)高度誤差控制在1m內(nèi)。隧道Ⅴ級圍巖需要考慮防震因素，所以全斷面襯砌要使用鋼筋混凝土，其他位置可以使用素混凝土。鋼筋的安裝與使用要按照設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格實(shí)施，另外還需要注意以下三點(diǎn)：（1）低溫混凝土配合比和用量都要符合設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)；（2）隧道基底的虛碴、積水和雜質(zhì)必須及時(shí)清理干凈，尤其是混凝土不得導(dǎo)入積水基坑；（3）達(dá)到一定時(shí)間后拆除模板，對襯砌進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為兩周。

結(jié)語：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，公路隧道在設(shè)計(jì)及施工和運(yùn)營管理方面都日益成熟，但是與此同時(shí)，新技術(shù)、新材料以及新工藝的研究與應(yīng)用也層出不窮，使得設(shè)計(jì)與施工在一定程度上難以同步發(fā)展，所以為了有效解決這一問題，在今后的公路建設(shè)中需要不斷地完善與改進(jìn)。本文針對福建某公路隧道建設(shè)進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)楣匪淼赖慕ㄔO(shè)起到積極的促進(jìn)作用。

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