改建隧道施工技術及質量控制探討

黃志發(fā)

摘要：改建隧道施工涉及到的內容比較多，施工過程具有一定危險因素和不確定因素，容易出現質量和安全問題。文章結合百色隧道工程實例，探討改建隧道施工技術及質量控制措施。

關鍵詞：改建隧道工程;施工技術;質量控制

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.033

文章編號：1673-4874（2019）07-0105-04

0引言

隨著我國經濟的發(fā)展和社會的進步，交通事業(yè)也得到了快速的發(fā)展，許多原有的公路已經無法適應交通發(fā)展需求，迫切需要進行改建，而隧道工程施工是公路改建工程中的重要組成部分。但由于改建隧道工程巖層性質多異，工程水文地質條件復雜多變，施工工藝復雜，施工存在不確定因素較多，施工質量控制難點多，施工過程中容易出現質量和安全問題。因此，確保隧道施工質量和施工過程的安全，成為施工中的重難點問題。

1工程概況

百色隧道為百隆二級路改擴建工程，路線基本呈南一北走向，沿二級路線位進行改造。道路在K1+600～k1<1+900段利用原有二級路的百色隧道（K線）作為上行線通過，并將原雙車道擴建為三車道，在現狀隧道左側新建隧道（A線）作為下行線通過。隧道A線長度為390 m，K線長度為300 m。本隧道為城市雙洞單向交通行車分離式隧道，洞高7.75m，洞寬15.429 m，開挖寬度達15m以上，施工難度較大，施工具有很高的風險性，施工過程中必須采取強有力措施對施工質量進行有效控制。

2關鍵施工技術及質量控制要點

2.1施工的總體流程

本改建隧道的施工流程為：施工準備→左洞新建隧道邊仰坡開挖支護→超前支護輔助施工（管棚）→洞身開挖支護→洞身二次襯砌支護→水溝、電纜槽施工→路面施工→噴涂防水涂料施工→交工準備→右洞改擴建隧道邊仰坡開挖支護→超前支護輔助施工（管棚）→洞身開挖支護→洞身二次襯砌支護→水溝、電纜槽施工→路面施工→噴涂防水涂料施工→交工準備。

2.2洞口環(huán)境處理

2.2.1明洞及洞門施工

（1）明洞開挖前應先進行清表工作，然后施作截水天溝，自上而下開挖至起拱線標高。洞口邊仰坡開挖后立即進行噴錨支護。支護采用Ф22mm水泥藥卷錨桿，長為3.5m，梅花形布置，間距100×100 cm，噴C20混凝土10 cm，掛Ф8mm的鋼筋網，間距25×25cm，以保證邊坡、仰坡的穩(wěn)定。進洞施工前必須全面檢查、加固，保證施工質量和安全。

（2）本隧道進出口段洞門均為端墻式洞門，設計洞口邊仰坡采用1：0.5坡比刷坡拉槽。為了減少洞口施工對山體的大挖大刷，保護洞口處茂盛的植被和森林，洞門施工方案以減少對山體的開挖為目的。

（3）邊仰坡處理完畢后在明暗洞交界處施作超大管棚，然后開始暗洞掘進。待進洞30～50 m后拼裝襯砌臺車，搭建洞門及明洞模板一次澆注成型。

2.2.2長管棚施工

（1）管棚施工應在刷坡完成后立即進行，從明暗洞分界點開始。為搶旱季施工時間，加快進度，采用履帶式鉆機進行管棚孔的施工。在完成送管工序后應使用注漿機及時注漿。隧道洞口加強段圍巖破碎，裂隙發(fā)育，淺埋。因此確保安全順利通過是施工的關鍵。

（2）本隧道在進出口（除A線百色端）設置長24m的管棚作為超前支護輔助施工。A線百色端洞口由于是半明半暗段設置，在該處采用30根17m長和13根27m長的管棚作為超前支護輔助施工。

（3）A線百色端洞口采用護拱反壓+大管棚超前支護的半明半暗進洞方式，且在偏壓路段設置重力式擋墻平衡壓力。余端洞口均采用拉槽施作套拱，完成大管棚后再采用暗洞開挖的方式進洞。

2.3新建隧道洞身開挖

2.3.1雙側壁導坑法開挖（V級圍巖）

（1）新建隧道V級圍巖襯砌段采用雙側壁導坑法開挖。雙側壁導坑法左右導坑斷面寬度為整個斷面寬度的1/3。兩側導洞中洞上部斷面空間狹窄，采用小炮微震爆破輔以人工及機械配合開挖、小型挖掘機扒渣及裝載機裝渣、自卸汽車運渣的方式施工。中下部采用一般挖掘機扒渣、裝載機裝車、自卸汽車運輸的施工方法。

（2）隧道進出口V級淺埋及偏壓段施工應及時澆注二次襯砌，防止山體壓力因降雨等不可預測因素突然增大而使初期支護變形失控。掌子面與仰拱的間距≤20 m，仰拱與二次襯砌的間距為10 m。隧底開挖后應立即澆筑仰拱混凝土及填充混凝土。先行洞二次襯砌應超前后行洞掌子面。

（3）鎖腳錨桿（管）與初期支護鋼架配合使用。相鄰開挖斷面初期支護鋼架連接應平順，螺栓連接應牢固。當拱腳標高不足時，不得用土、石回填，而應設置鋼板進行調整，必要時可用混凝土加固基底。應特別注意拱部鋼架與兩側壁鋼架的連接，確保各部分架設鋼架連接后在同一個垂直面內，避免鋼架發(fā)生扭曲。完善洞內臨時防排水系統，防止地下水浸泡拱墻腳基礎。

（4）內隔壁在澆筑仰拱前拆除，拆除時機及長度根據監(jiān)控量測結果確定，且長度應≤15m。拆除時要防止對初期支護系統形成大的振動和擾動。拆除支護后及時施作仰拱及二次襯砌。仰拱應整體澆筑，不得分幅澆筑。

（5）每步開挖后及時施作初期支護，深埋隧道在初期支護變形穩(wěn)定后應及時施工二次襯砌，不得拖延。

2.3.2三臺階法開挖（Ⅳ級圍巖）

本隧道暗洞段Ⅳ級圍巖采用三臺階七步開挖法施工。首先是上臺階開挖，環(huán)向開挖上部弧形導坑，預留核心土，開挖后立即進行拱部初期支護;其次是中臺階開挖，先開挖邊墻一側，再開挖邊墻的另一側，并錯開2～3m，開挖后立即進行初期支護;再次是下臺階開挖，左、右側臺階錯開開挖，開挖后立即進行墻部初期支護;接著是中部上、中、下臺階預留核心土開挖;最后是隧底開挖，開挖后立即進行隧底初期支護。

2.3.3上下臺階開挖法（Ⅲ級圍巖）

新建隧道暗洞段Ⅲ級圍巖采用上下臺階開挖法施工。上部、下部及仰拱均采用控制爆破法開挖，鉆爆采用風動鑿巖機鉆孔，非電毫秒雷管微差起爆，爆破時嚴格控制炮眼深度及裝藥量。各部開挖后及時封閉巖面，采用鋼筋網和錨噴聯合支護作業(yè)，形成較穩(wěn)定的承載拱，確保施工安全。

2.4擴建隧道洞身開挖

2.4.1擴建隧道V級圍巖施工

擴建隧道V級圍巖施TT序如圖1所示。

（1）先在原隧道待掘進的3～5m處回填洞渣，回填高度至原隧道直墻頂處，形成施工平臺，并起到對下半斷面橫向支撐的作用。利用臺車進行主洞套拱和拱頂超前大管棚施工，進行超前支護。利用回填的平臺，采用液壓裂巖機拆除上半斷面的襯砌，第一次拆除長度為0.5m，即2榀拱架的空間。

（2）當襯砌拆除后，人工配合機械開挖上半斷面右側;清除上半斷面右側洞渣后立即進行初期支護;并在原右側壁直墻頂立118型鋼（@50 cm）中支撐至拱頂。

（3）人工配合機械對下半斷面右側圍巖進行開挖。

（4）清除下半斷面洞渣以后，立即進行初期支護，拱腳落底加固。

（5）將回填的洞渣向前搬運，騰出下半斷面施工空間，對下半斷面左側原襯砌進行拆除。

（6）當拆除下半斷面左側原襯砌后，立即進行左側壁下臺階的初期支護，拱腳落底加固。

（7）拆除中支撐和原下半斷面右側襯砌，并對下半斷面右側進行初期支護。

（8）破除原路面，進行仰拱開挖。

（9）仰拱采用半幅開挖，半幅澆筑。

（10）二次襯砌。

2.4.2擴建隧道Ⅳ級圍巖施工

擴建隧道Ⅳ級圍巖施工工序如圖2所示。

（1）原隧道待掘進段已進行洞渣回填，回填高度至原隧道直墻頂處，形成施工平臺，并起到對下半斷面橫向支撐的作用。利用臺車進行主洞拱頂超前小導管施工;利用回填的平臺，采用液壓裂巖機對原襯砌上半斷面進行拆除，拆除長度為2m。

（2）當襯砌拆除后，對上半斷面右側進行爆破開挖。Ⅳ級圍巖優(yōu)先選擇機械開挖，若機械不能開挖則再使用爆破開挖。爆破采用微地震精細爆破技術。上半斷面右側洞渣清除后，立即進行初期支護;對下半斷面右側圍巖進行開挖爆破。清除下半斷面洞渣以后，立即進行初期支護，拱腳落底加固。

（3）將回填的洞渣向前搬運，騰出下半斷面施工空間并對下半斷面左側原襯砌進行拆除。

（4）當拆除下半斷面左側原襯砌后立即進行左側壁下臺階的初期支護，拱腳落底加固。

（6）拆除原下半斷面右側襯砌并進行初期支護。

（7）破除原路面。

（8）進行仰拱開挖。仰拱采用半幅開挖，半幅澆筑。

2.4.3擴建隧道Ⅲ級圍巖施工

擴建隧道Ⅲ級圍巖施工工序如圖3所示。

（1）原隧道待掘進段已進行洞渣回填，回填高度至原隧道直墻頂處，形成施工平臺，并起到對下半斷面橫向支撐的作用。利用回填的平臺，采用液壓裂巖機對原襯砌上半斷面進行拆除，拆除長度為3m。

（2）當襯砌拆除后，對上半斷面右側進行爆破開挖。爆破采用微地震精細爆破技術。上半斷面右側洞渣清除后，立即進行初期支護;對下半斷面右側圍巖進行開挖爆破。清除下半斷面洞渣以后，立即進行初期支護。

（3）將回填的洞渣向前搬運，騰出下半斷面施工空間。對下半斷面左側原襯砌進行拆除后，立即進行左側壁下臺階的初期支護。

（4）拆除原下半斷面右側襯砌并進行初期支護。

（5）破除原路面。

2.5初期支護

本改建隧道初期支護主要有噴射混凝土、系統錨桿、鋼架支護，其施工順序是先噴射混凝土，其次施工系統錨桿，再次是安設鋼筋網、架設鋼架，最后復噴混凝土至設計厚度。噴射混凝土使用濕噴方法進行初期支護，按初噴和復噴二次進行，初噴厚度為3～4m，復噴到設計厚度。錨桿采用RD25N中空注漿錨桿或WTE）22藥卷錨桿，錨桿孔采用風動鉆機，使用高壓風將孔內雜物吹凈后再進行人工安裝，錨桿尾與鋼架和鋼筋網焊接牢固。錨桿必須安設墊板，必須在砂漿強度達到5MPa后才可擰緊墊板螺母。鋼筋網應與錨桿或其他固定裝置連接牢固，在噴射混凝土時不得晃動。

2.6仰拱及填充

本改建隧道仰拱開挖長度根據圍巖級別不同進行調整，V、Ⅳ級圍巖分段開挖長度≤3m。本工程V、Ⅳ級圍巖仰拱采用C30混凝土，仰拱填充材料為C15混凝土，采用定型模板以保證仰拱的幾何形狀符合設計要求。仰拱混凝土澆筑前，基底清理干凈，確保無虛渣、雜物及積水，混凝土輸送泵入模，用插入式搗固器搗固。澆筑混凝土時混凝土由仰拱中心向兩側進行，仰拱每6～9 m分成一段，利用移動式棧橋作為過渡通道，以減少交叉干擾。

2.7二次襯砌

本改建隧道二襯應在圍巖及初期支護變形基本穩(wěn)定后進行施工。本工程二次襯砌采用全斷面液壓整體模板臺車整體澆注工藝施工，一次澆注長度為9 m，混凝土采用c5S8防水混凝土，混凝土輸送泵入模，插入式搗固器和附貼式搗固器搭配使用，振搗密實。

3結語

改建隧道施工涉及到的內容比較多，施工過程具有一定危險因素和不確定因素，容易出現質量和安全問題。在施工前必須做好充分的準備工作，對隧道工程所在地的實際情況進行了解，在施工中尤其需要注意質量和安全問題，嚴格控制施工的每一個環(huán)節(jié)，確保施工質量和施工安全，只有這樣才能取得較好的經濟效益和社會效益。