高速公路隧道機(jī)械化施工技術(shù)探討

李興春

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

本合同段起訖樁號(hào)為K29+000～K38+000，路線全長9.0 km，公路等級(jí)為高速公路。路線起于米董隧道中部(起點(diǎn)樁號(hào)YK29+000)，順接第3合同段終點(diǎn)，出隧道后設(shè)沙河大橋(1-30+96+180+96+4-30 m T梁+剛構(gòu)+T梁)，跨河至沙塌河南岸的巴栗，路線繼續(xù)爬升在沙塌河南側(cè)設(shè)隧道群橫穿紫林山支脈至達(dá)頭村董頭附近，以特長隧道(5 168.5 m)向西橫穿紫林山至獨(dú)山縣麻萬鎮(zhèn)拉林村，本合同段終點(diǎn)位于紫林山特長隧道中部(終點(diǎn)樁號(hào)YK38+000)。地處深度切割的中-低山區(qū)，線路通過區(qū)地形地貌基本輪廓受構(gòu)造及地層巖性控制明顯，呈近南北轉(zhuǎn)西南向。兩岸的砂巖地區(qū)受河流的切割，形成較典型的深切峽谷地貌。地貌類型主要有：構(gòu)造侵蝕地貌、侵蝕河谷堆積地貌及構(gòu)造剝蝕中高山地貌，其中路線通過區(qū)以構(gòu)造侵蝕地貌及構(gòu)造剝蝕中高山地貌為主。

2 高速公路隧道主要施工工藝

2.1 總體部署

對(duì)隧道前方地質(zhì)與現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行探測(cè)，若地質(zhì)情況異常時(shí)，采用RPD150C多功能地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)前方巖石級(jí)別準(zhǔn)確判斷，制定行之有效的開挖方案。三臂鑿巖臺(tái)車主要是一種爆破鉆孔趕作業(yè)工具，爆破后通過強(qiáng)排風(fēng)與噴水降塵。使用裝載車與挖掘機(jī)設(shè)備運(yùn)輸洞口碎渣，并放至指定地點(diǎn)。采用二襯防水板通過自動(dòng)與人工配合安裝、二襯混凝土施工采用智能分料全液壓模板臺(tái)車實(shí)施澆筑、自行式全液壓仰拱棧橋用于仰拱施工作業(yè)。

2.2 地質(zhì)預(yù)報(bào)

在對(duì)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)期間，為了滿足其要求，其預(yù)防方法選擇在非物探方法基礎(chǔ)之上，通過綜合物探超前預(yù)報(bào)方法。非物探方法主要有超前鉆探法、掌子面地質(zhì)素面等，物探方法主要有地質(zhì)雷達(dá)法、地震波發(fā)射法，主要以地震波發(fā)射方法為主，地質(zhì)雷達(dá)法為輔，采用地震波發(fā)射方法使用TGP206對(duì)地質(zhì)情況實(shí)施系統(tǒng)探測(cè)，以此對(duì)掌子面前方工程水文及工程地質(zhì)采用地質(zhì)雷達(dá)及其他方法實(shí)施短期預(yù)報(bào)，從而得到較為準(zhǔn)確的地質(zhì)情況。在一些情況下，還應(yīng)進(jìn)行超前地質(zhì)鉆探以及加深探孔，對(duì)于富水區(qū)應(yīng)采用紅外線對(duì)水實(shí)施探測(cè)，對(duì)于溶洞地質(zhì)區(qū)還應(yīng)采用基底物探方法。

2.3 機(jī)械化施工工藝

(1)隧道開挖

該高速公路開挖主要通過雙側(cè)壁導(dǎo)坑方法、環(huán)形開挖預(yù)后核心土方法以及上下臺(tái)階法等，通過超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)開挖V級(jí)圍巖，若軟弱圍巖無爆破時(shí)，使用挖掘機(jī)微臺(tái)階開挖方法，再通過人工進(jìn)對(duì)掌子面進(jìn)行鉆眼、清孔、裝藥、微臺(tái)階開挖。三臂鑿巖臺(tái)車可采用三臺(tái)階法、上下臺(tái)階法，施工期間對(duì)掌子面進(jìn)行鉆眼、清孔、錨桿安裝等。

(2)出渣施工

在出渣期間使用挖掘機(jī)裝渣后送至指定位置，掌子面在出渣的過程中，其他作業(yè)面也需在同一時(shí)間作業(yè)，確保不同設(shè)備在不同工序中同步作業(yè)，不但能夠提高作業(yè)時(shí)間，而且還可提高作業(yè)效率。

(3)三臂鑿巖臺(tái)車施工流程

該高速公路隧道配備了三臂掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車，采用了先導(dǎo)液壓的控制方法，有3條鉆臂、鷹式高臂座，可顯著增大斷面作業(yè)面積，鑿巖機(jī)沖擊頻率約為60 Hz，鉆臂所能覆蓋的面積為為178 m2，較其他同類設(shè)備有較好的覆蓋度，具有承載能力強(qiáng)、定位準(zhǔn)以及勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)勢(shì)。作業(yè)流程為測(cè)量放線、炮眼布置、鉆眼、裝藥聯(lián)線、警戒、起爆、通風(fēng)與灑水除塵、找頂、出渣、斷面檢測(cè)與分析。

(4)噴射混凝土施工

該隧道公路使用C25等級(jí)混凝土，由運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，濕噴機(jī)械手噴射，使用ZTC30工程底盤式濕噴臺(tái)車進(jìn)行作業(yè)。設(shè)備具有機(jī)械手噴射范圍大、行程長以及可靠度高等優(yōu)勢(shì)。

噴射混凝土噴射作業(yè)順序?yàn)橹隙路磸?fù)噴射，在進(jìn)行階段施工期間，上次噴射后需留300 mm的斜坡；若進(jìn)行分片噴射，首先噴射壁面與鋼架間混凝土，兩鋼架間次之。分層噴射期間，前層混凝土終凝后可對(duì)后一層混凝土噴射，需控制厚度，邊墻厚度控制在7～10 cm，拱部控制在5～6 cm。

(4)仰拱作業(yè)

在進(jìn)行仰拱作業(yè)期間主要采用自行式全液壓仰拱棧橋，因該設(shè)備跨度較大，使用較為便利，在施工期間操作安全，移動(dòng)期間具有較高靈活性。仰拱作業(yè)需根據(jù)圍巖等級(jí)確定開挖長度，一般情況下將其長度確定為3.0～3.5 m。移動(dòng)式仰拱棧橋主要有主梁與車道、前后坡橋、后橋行走與平移，仰拱模板與提高機(jī)構(gòu)構(gòu)成。棧橋縱向移動(dòng)施工主要根據(jù)安裝棧橋、棧橋定位、仰拱襯砌、更換位置循環(huán)仰拱施工。

(6)二次襯砌

在進(jìn)行二次襯砌工序期間，首先進(jìn)行鋼筋與排水施工，同時(shí)鋪設(shè)防水板。再使用襯砌模板進(jìn)行液壓模板臺(tái)車的安裝，以此進(jìn)行模板混凝土施工。在泵送期間，應(yīng)保證二襯混凝土澆筑高差需控制在500 mm以內(nèi)，澆筑后的泵管使用抹布清洗喇叭口，確保有良好的密封性。每層管路建筑后應(yīng)清洗管路，同時(shí)將工作窗關(guān)閉；混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)可脫模，在堵頭模板拆除前做好拆模工作。

(7)水溝電纜槽施工

使用定型模板臺(tái)車在進(jìn)行電纜溝槽澆筑期間，需確保兩側(cè)對(duì)稱，澆筑長度需確保相同。該高速公路隧道配套的水溝電纜槽臺(tái)車使用整體鋼模設(shè)計(jì)，模板強(qiáng)度大，且穩(wěn)定性好，能夠避免施工中跑膜情況。臺(tái)車拼裝后，需進(jìn)行鋼軌的安裝，可減少拆模與拼模過程。

4 結(jié) 語

綜上所述，公路隧道機(jī)械化施工是基建工程的未來發(fā)展趨勢(shì)，目前我國公路隧道機(jī)械化施工具備不同施工技術(shù)與設(shè)備配套模式，能夠滿足不同施工工序的施工質(zhì)量，較傳統(tǒng)施工技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)明顯，如可提升施工作業(yè)效率、縮短施工進(jìn)度，降低施工成本；可在多種復(fù)雜地質(zhì)中施工，提高施工安全性。