隧道施工技術(shù)質(zhì)量工序控制研究

權(quán)高峰

（中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

近年來，伴隨我國在基建領(lǐng)域不斷加大投入，高速公路建設(shè)規(guī)模由原來的平原逐步向山嶺地區(qū)擴(kuò)大，但與此同時(shí),技術(shù)難度較大、規(guī)模較大的高速公路隧道也越來越多，因此要求一線的建設(shè)者不斷學(xué)習(xí)，形成自身寶貴的經(jīng)驗(yàn)財(cái)富，現(xiàn)就高速公路隧道施工技術(shù)、質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)作出分析論述。

1 工程概況

哨房隧道總長2318m，其中左幅ZK72+444～ZK73+594，長1150m；最大埋深約為90.67m。右幅K72 + 413～K73 + 581，長1168m；最大埋深約為94.25m，設(shè)兩個(gè)行人橫孔和一個(gè)汽車橫孔。地處以構(gòu)造剝蝕地貌為主的區(qū)域，地形起伏不大，隧址區(qū)高程2758～2789，進(jìn)口坡度較為平緩，10o～15o之間，坡向26o，出口側(cè)地形較陡，縱向坡度約25o～30o，坡向約206o。

2 總體施工方法

新奧法施工原理遵循“先探測、后開挖、預(yù)支護(hù)”的原則，工序“管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、勤量測、強(qiáng)支護(hù)、早封堵”的原則。

2.1 洞口施工

2.1.1 洞口淺埋段

（1）淺埋段的洞口開挖應(yīng)先進(jìn)行觀測是否存在偏壓。

（2）預(yù)先施作洞頂截水溝，邊坡防護(hù)開挖同步進(jìn)行。

2.1.2 洞身深埋段

開挖方法：V 級圍巖掌子面掘進(jìn)采用三臺階預(yù)留核心土法；Ⅳ級圍巖掌子面掘進(jìn)采用上下兩臺階法；Ⅳ級圍巖區(qū)段掌子面掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺不超過2 榀，Ⅴ級圍巖掌子面掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺不超過1 榀。

2.1.3 洞口排水系統(tǒng)

洞口截水溝采用人工開挖砌筑，洞口及邊仰坡開挖在進(jìn)洞前施工，洞口截水溝距坡頂開挖線一般大于等于5m。

2.1.4 洞口邊仰坡開挖與防護(hù)

邊仰坡開挖后及時(shí)清除松動石塊與浮土并及時(shí)按設(shè)計(jì)進(jìn)行錨噴、掛網(wǎng)的支護(hù)措施。

2.2 隧道管棚施工

洞口段超前支護(hù)采用直徑Φ108 大管棚?，F(xiàn)場采用單節(jié)長度4m 或6m 直徑為108mm，管壁6mm 的熱軋無縫鋼管，采用全孔壓入式壓注水泥漿，外插角控制為1o～3o打設(shè)。管內(nèi)設(shè)置4 根φ22 的加勁鋼筋籠。

2.3 明洞施工

2.3.1 明洞開挖

采取挖掘機(jī)橫向分層縱向分段進(jìn)行施工，同時(shí)根據(jù)圍巖情況適時(shí)采取弱爆破和人工配合機(jī)械刷坡。

2.3.2 洞門施工

洞門端墻C25 鋼筋混凝土現(xiàn)澆，洞門墻在洞口襯砌施工完成后及時(shí)施作，墻表面需施作防水涂料，涂料施工完后及時(shí)施作2cm 厚1∶3.2 水泥砂漿保護(hù)層。

2.4 暗洞開挖

2.4.1 開挖方法

隧道主要采用三臺階法和上下臺階法及全斷面開挖法。

2.4.2 V 級圍巖段開挖支護(hù)

開挖與支護(hù)采用三級臺階預(yù)留核心土法，拱頂120o范圍采用注漿小導(dǎo)管注漿錨固超前支護(hù)，上掌子面預(yù)留核心土，縱向長度3～5m，大于上開挖斷面的一半以上，及時(shí)架設(shè)鋼拱架，在拱腳處打設(shè)鎖腳錨桿，中下臺階左、右側(cè)開挖掘進(jìn)錯(cuò)開3～5m,進(jìn)行平行施工。見圖1三臺階預(yù)留核心土法施工工序示意圖。

2.4.3 Ⅳ級圍巖段開挖支護(hù)

（1）采用上下臺階法(參考Ⅴ級圍巖開挖掘進(jìn)方法）。

（2）臺階法施工步驟：開挖上臺階—Ⅰ上臺階拱部初期支護(hù)—開挖下臺階—Ⅱ下臺階邊墻初期支護(hù)—Ⅲ下臺階仰拱初期支護(hù)，Ⅳ級圍巖臺階法施工工序見圖2。

2.5 洞身初期支護(hù)

2.5.1 超前小導(dǎo)管施工

采用熱軋無縫鋼管在工廠根據(jù)設(shè)計(jì)下料尺寸集中加工。除尾部1m 范圍外管壁其他部分預(yù)留直徑8mm 的注漿孔，呈梅花形布置，并焊加緊箍。超前注漿小導(dǎo)管縱向水平搭接長度根據(jù)圍巖情況而定，外插角按照前進(jìn)方向扇形5o～15o控制，環(huán)向間距30cm，采用氣腿式風(fēng)鉆仰角15o成孔，采用不小于43.2 強(qiáng)度的水泥按照水灰比1∶1 進(jìn)行配置水泥單液漿。

2.5.2 型鋼拱架制作、安裝

（1）拱架安裝：加工場集中加工—場內(nèi)定位拼裝—運(yùn)至掌子面并測量定位—進(jìn)行拱架節(jié)點(diǎn)拼接—采用高強(qiáng)螺栓固定。

（2）拱架預(yù)先在場內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求同比例放樣圖進(jìn)行試拼，確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足安裝要求后，按照固定順序編號運(yùn)至掌子面，利用機(jī)械拼裝架設(shè)。

（3）拱架節(jié)段間連接板必須嚴(yán)絲合縫，縱向逐榀連成一體，每榀拱架與初噴混凝土噴射面密貼。

（4）單元受力節(jié)點(diǎn)之間連接板四周采用高強(qiáng)螺對穿連接，拱腳、邊墻腳處采用配套的槽剛分節(jié)段支墊且縱向?qū)摷苓B接成整體。

（5）邊墻及拱架尺寸按5cm 施工誤差和預(yù)留變形的一半計(jì)算，仰拱僅考慮5cm 施工誤差。

2.5.3 錨桿施工

（1）φ22 砂漿錨桿。錨桿孔成孔采用氣腿式風(fēng)鉆，手動安裝。高壓風(fēng)清孔，后退式注漿。

（2）Φ25 中空注漿錨桿L=3.5m，間距SF5a100×60cm（SF5b100×80cm），呈梅花形布置。

（3）鎖腳錨管或鎖腳錨桿

鎖腳錨管采用φ42mm×4mm 注漿小導(dǎo)管，長度4.2m，壓注1∶1 水泥漿液。鎖腳錨桿L=3.5m,直徑Φ 22 的早強(qiáng)砂漿錨桿。鎖腳的外露頭部分與初支鋼拱架采用U 型筋雙面焊接，將鎖腳與初支型鋼拱架連成整體受力。

2.5.4 鋼筋網(wǎng)加工及安裝

（1）鋼筋網(wǎng)需要被混凝土完全包裹，初噴混凝土后再鋪掛。

（2）鋼筋網(wǎng)加固端預(yù)留一定長度作為鋼筋網(wǎng)片間搭接接頭，網(wǎng)片間每個(gè)交叉點(diǎn)和搭接段進(jìn)行焊接或綁扎。

2.6 隧道防排水施工

2.6.1 隧道防排水設(shè)計(jì)

對地表、地下及巖層間錯(cuò)綜復(fù)雜的水系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行妥善處理，洞內(nèi)襯砌、仰拱處按照設(shè)計(jì)頻次設(shè)置橫縱排水管，最終完善防排水系統(tǒng)。

2.6.2 隧道施工排水

（1）環(huán)向、橫向、縱向排水管施工

盲管由縱向盲管、環(huán)向盲管（DN75HDPE 單壁打孔波紋管）、PVCDN75 檢查口和“T 型接頭”組成；環(huán)向盲管一般每隔8～12m 敷設(shè)；縱向盲管采用HDPE雙壁波紋管沿縱向布設(shè)于左、右墻角水溝底上方；橫向盲管與隧道排水溝相接，縱向排水管外裹一層土工布，全線貫通。

（2）土工布+PVC 防水板施工

設(shè)計(jì)為SFma(明洞)襯砌采用400g/m2土工布+PVC 防水板+400g/m2土工布（I）。二次襯砌前1-2 施工循環(huán)預(yù)先鋪設(shè)防水板，采用1.5mm 厚的PVC 防水板。防水卷材鋪設(shè)采用無釘方案，板材之間的接縫由專用熱粘接機(jī)焊接。

（3）止水帶、止水條施工

襯砌施工縫（間隔12m 設(shè)一道）、變形縫（間隔80m 設(shè)一道）置橡膠止水帶和膨脹橡膠止水條。

2.7 二次襯砌施工

2.7.1 襯砌鋼筋安裝

安裝前先按弧度進(jìn)行預(yù)彎，先外圈，后內(nèi)圈；先主筋，后連接筋、箍筋的順序安裝，保證縱向成一條線，橫向成一平面。

鋼筋支架及L 型定位筋在設(shè)計(jì)位置施作完成后，鋼筋間距在定位筋相應(yīng)位置上標(biāo)出環(huán)向主筋安裝點(diǎn)，綁扎第一層鋼筋，二層參照一層。

二層襯砌鋼筋設(shè)置5cm 厚保護(hù)層墊塊，間距100cm×100cm。

二焊接主要采用單面或雙面搭接焊，（焊縫長度≥10d 或5d）；環(huán)向主筋一正一反錯(cuò)開1/2 接頭與仰拱預(yù)埋筋單面焊接。

2.7.2 二次襯砌施工

二次襯砌采用防水C30 混凝土模澆筑施工，采用全液壓軌道12m 整體式臺車，從組裝、打磨嚴(yán)格控制其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，嚴(yán)控二襯澆筑的時(shí)間，同時(shí)滿足安全步距的要求下縮短與掌子面的距離，保證襯砌混凝土結(jié)構(gòu)厚度和襯砌背后的密實(shí)性。檢查方法：拱頂預(yù)留觀測孔(或回漿孔)、擋頭板模板設(shè)觀測孔、拱頂埋設(shè)檢測釘、攝像探頭通過觀察孔檢查等。

3 要點(diǎn)控制

3.1 隧道超欠挖控制

3.1.1 隧道開挖輪廓

開挖應(yīng)按嚴(yán)格設(shè)計(jì)輪廓線預(yù)留沉降量規(guī)定進(jìn)行，原則上不得欠挖。拱墻腳以上1m 內(nèi)，是二次襯砌的關(guān)鍵位置，襯砌斷面不能出現(xiàn)欠挖。

3.1.2 圍巖變形

若圍巖變形較大，按照監(jiān)測及檢測預(yù)報(bào)結(jié)果預(yù)留支護(hù)下沉量預(yù)留支撐沉降量在施工過程中動態(tài)調(diào)整，確保厚度。

3.1.3 超欠挖控制

開挖斷面尺寸以設(shè)計(jì)襯砌輪廓線為基準(zhǔn)，將預(yù)留變形量適當(dāng)放大。預(yù)留變形量可采用類比法，主線V：150mm，IV：車人行通道120mm，IV：80～100mm，Ⅲ：40mm。

3.1.4 爆破控制

（1）提高鉆孔技術(shù)水平

提高鉆孔人員的操作水平和責(zé)任心及保證鉆機(jī)的性能。

（2）完善爆破技術(shù)

對現(xiàn)場爆破各種參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；實(shí)時(shí)監(jiān)控爆破器材（雷管和炸藥）選用及專業(yè)人員裝藥方法；通過地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及超前水平探孔作業(yè)的對比分析，及時(shí)調(diào)整鉆爆參數(shù)及工藝工法。

3.2 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)與現(xiàn)場監(jiān)控量測

3.2.1 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，是實(shí)際施工中分析預(yù)警突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和降低災(zāi)害的重要手段之一，對于隧道設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化極為重要。

3.2.2 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測

隧道施工變形主要量測周邊位移及拱頂下沉、地表下沉、整體位移、底鼓、土體深層水平位移、圍巖內(nèi)部位移。

4 質(zhì)量技術(shù)控制經(jīng)驗(yàn)

4.1 隧道洞口支護(hù)

優(yōu)先做好洞口排水系統(tǒng)，仰坡進(jìn)行噴錨支護(hù)，必要時(shí)進(jìn)行地表預(yù)加固，確保洞口圍巖穩(wěn)定，洞門端墻及時(shí)施作。

4.2 隧道開挖支護(hù)

洞身開挖時(shí)，應(yīng)根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的圍巖級別，采取相應(yīng)的施工方法。過程中根據(jù)現(xiàn)場掌子面圍巖進(jìn)行動態(tài)調(diào)整開挖及支護(hù)參數(shù)。

4.3 隧道襯砌

襯砌澆筑全部采用全液壓軌道襯砌臺車，以保證襯砌后混凝土的外觀質(zhì)量。

5 結(jié)語

隨著工程建設(shè)技術(shù)不斷革新，新的技術(shù)、工藝、工法層出不窮，其根本目的就是滿足發(fā)展的需要，任何工程建設(shè)都是通過一道道不起眼卻不能忽視的工序完成的。本文通過對隧道施工工序成套技術(shù)的研究，在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新、總結(jié)工序質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)，通過工序微創(chuàng)工藝不斷提高隧道工程質(zhì)量。