如何確保大斷面隧道貫通施工安全

袁潤濕

摘 要：2021年是“十四五”開局之年，也是交通強(qiáng)國全面建設(shè)之年。隨著國家國民經(jīng)濟(jì)提升，全國脫貧，全面建成小康社會(huì)，我國的道路交通發(fā)展突飛猛進(jìn)，國、省干道，城市交通建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展，公路施工建設(shè)大斷面長隧道已十分常見。但隧道施工仍然是高危行業(yè)，為貫徹落實(shí)2021年全國安全生產(chǎn)電視電話會(huì)議習(xí)近平總書記關(guān)于安全生產(chǎn)的重要指示精神，李克強(qiáng)總理重要批示要求。堅(jiān)持以“人民至上、生命至上”安全施工理念。大斷面長隧道貫通施工是隧道施工最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，隧道施工技術(shù)管理人員必須具備這方面的能力，確保隧道安全貫通。本文以云南省大理大南高速公路大斷面公路隧道工程為例，闡述了大斷面隧道貫通施工所采取的措施，保障了全線多個(gè)大斷面公路隧道施工安全貫通，望能為后續(xù)此類工程的施工優(yōu)化提供合理參考。

關(guān)鍵詞：大斷面;公路隧道;貫通施工

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

根據(jù)國家戰(zhàn)略，發(fā)展西部。隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市化建設(shè)不斷加快和擴(kuò)張，中國的交通網(wǎng)不斷延伸，道路交通工程將面臨地形復(fù)雜、工程難度更大的調(diào)整，尤其是山區(qū)的高速公路建設(shè)，不可難免涉及到大斷面隧道施工。特別是復(fù)雜地質(zhì)大斷面隧道施工更為困難。

這不僅要求隧道施工管理人員要具備較強(qiáng)的業(yè)務(wù)水平，還要有一定的地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)和豐富的隧道施工經(jīng)驗(yàn)，更要在日常工作當(dāng)不斷分析總結(jié)應(yīng)用，針對(duì)不同的地質(zhì)圍巖情況，制定可行的大斷面公路隧道貫通施工方案，以確保隧道施工安全貫通、技術(shù)措施可行。

1 大斷面公路隧道工程概況

大理大南高速公路建設(shè)共有大斷面隧道7座，總長24 390 m。其中特長隧道1座，長隧道2座，中隧道4座。本文案例選取已貫通的碧清隧道為例。碧清隧道位于大理州巍山縣廟街鎮(zhèn)境內(nèi)，隧道左洞起訖里程為ZK34+745～ZK35+940，長1 195 m;右洞起訖里程為K34+745～K35+995，長度1 250 m。隧道最大埋深158.15 m。

本隧道設(shè)計(jì)參數(shù)：1）雙向6車道，設(shè)計(jì)速度：80 km/h;2）荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路Ⅰ級(jí);3）建筑限界凈寬：0.75+0.5+3×3.75+0.75+0.75=14 m;4）建筑限界凈高：5.0 m;5）隧道行人橫洞建筑限界為行人橫洞凈寬2 m，凈高2.5 m。

該隧道屬大跨度分離式越嶺長隧道。隧道位置屬構(gòu)造剝蝕中山地貌區(qū)，隧道區(qū)地形較為陡峻，地表植被發(fā)育良好。隧道區(qū)海拔高程1 765 m～1 945 m，隧道圍巖以棕黃色泥巖、黃褐色砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，巖體富水性分布豐富，地質(zhì)非常十分復(fù)雜，施工難度大。

2 大斷面長隧道貫通施工原則

在大部分大斷面公路隧道貫通施工過程中，隧道支護(hù)體系屬于核心施工環(huán)節(jié)，在該體系中產(chǎn)生主要作用的是隧道圍巖。簡(jiǎn)單講圍巖就是公路隧道的承載結(jié)構(gòu)，能夠與工程中各項(xiàng)加固措施相互配合工作，成為一個(gè)整體的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。

在開挖大斷面公路隧道時(shí)，盡可能不擾動(dòng)圍巖，這樣做的主要目的是避免圍巖本身的強(qiáng)度遭到破壞，自穩(wěn)能力降低失穩(wěn)。最佳的處理結(jié)果就是保障圍巖能夠在隧道開挖之后依舊保持原有的三維應(yīng)力狀態(tài)。想要達(dá)到此種施工效果，大斷面公路隧道貫通施工，必須做開挖工作之前應(yīng)做的防護(hù)，同時(shí)封閉圍巖的節(jié)理，尤其是針對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生裂隙、收斂變形的位置，應(yīng)盡可能通過補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的手段避免其產(chǎn)生松動(dòng)和坍塌。

實(shí)際上在大斷面公路隧道貫通施工過程中，圍巖必然會(huì)產(chǎn)生一定程度的變形，若變形在合理范圍內(nèi)，屬于合理情況。具體標(biāo)準(zhǔn)以圍巖是否能夠發(fā)揮其強(qiáng)度，并在公路隧道周邊形成穩(wěn)定的承載環(huán)，需要注意的是工作人員應(yīng)對(duì)這樣的變形落實(shí)合理控制工作，避免圍巖變形過度導(dǎo)致隧道坍塌，誘發(fā)坍塌處地表產(chǎn)生嚴(yán)重沉陷。

一般情況下大斷面公路隧道貫通工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工會(huì)分為兩個(gè)步驟落實(shí)，即在隧道洞室開挖之后的第一時(shí)間做好初期支護(hù)工作，這樣做的目的在于避免巖體產(chǎn)生早期變形的情況。支護(hù)工作做好后，施工人員需要待圍巖穩(wěn)固之后在落實(shí)下一步工作，即二次襯砌，在外層襯砌工作落實(shí)良好的情況下，圍巖變形通常較為穩(wěn)定，內(nèi)襯作用就在于安全保障。

在落實(shí)大斷面公路隧道貫通工作時(shí)，施工人員應(yīng)盡可能做柔性初期支護(hù)，這樣做的目的在于保障其能夠與圍巖緊密聯(lián)系起來，達(dá)到共同承載隧道變形應(yīng)力的目的。常規(guī)的大斷面公路隧道貫通施工的初期支護(hù)都會(huì)選擇超前小導(dǎo)管、工字鋼支撐、徑向錨桿以及鋼筋網(wǎng)片、噴射混凝土聯(lián)合的支護(hù)形式，如貫通段圍巖較好，該支護(hù)安全可靠。

3 大斷面公路隧道貫通施工

3.1 施工方案

根據(jù)施工進(jìn)度和周邊地表周邊環(huán)境以及隧道圍巖地質(zhì)情況編制隧道貫通方案。碧清隧道根據(jù)右洞掘進(jìn)的實(shí)際情況決定選擇在YK35+405處貫通，洞頂覆蓋厚度為140 m，貫通段圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，初期支護(hù)為SF4b，符合設(shè)計(jì)貫通條件。

具體實(shí)施方案如下：

（1）進(jìn)口與出口分別建立三等GPS平面控制網(wǎng)和二等高程控制網(wǎng)，洞內(nèi)采用四等平面控制網(wǎng)和四等高程控制網(wǎng)，為確保隧道能按設(shè)計(jì)準(zhǔn)確貫通，測(cè)量人員在貫通前先用GPS對(duì)洞外控制點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)復(fù)核，達(dá)到精度要求后，再復(fù)核并精確控制洞內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量。

（2）在兩端洞內(nèi)施工測(cè)量放樣中，用全站儀嚴(yán)格控制隧道的平面位置和高程，滿足隧道貫通的精度要求。并根據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范》GB 50026-2007對(duì)控制點(diǎn)的精度做貫通誤差估算。

（3）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，本隧道貫通施工使用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和隧道多功能水平地質(zhì)鉆報(bào)告結(jié)合的方式，同時(shí)還針對(duì)隧道內(nèi)與地面實(shí)際情況結(jié)合起來，采取先探后掘的方式施工。即在超前預(yù)報(bào)過程中沒有發(fā)現(xiàn)明顯異常和危險(xiǎn)的情況下才能落實(shí)后續(xù)施工。

3.2 貫通段施工及保障措施

3.2.1 掌子面按臺(tái)階法開挖

出口端按兩臺(tái)階法掌子面施工到Y(jié)K35+425處時(shí)，改為三臺(tái)階法施工10 m到Y(jié)K35+415，停止向前掘進(jìn)，施作超前注漿小導(dǎo)管，加強(qiáng)初期支護(hù)后，采用素噴混凝土封閉掌子面;進(jìn)口端掌子面按二臺(tái)階法開挖施工，在與對(duì)向掌子面距離10 m時(shí)，改為CD法進(jìn)行開挖，加強(qiáng)鎖腳小導(dǎo)管，超前支護(hù)采用雙層小導(dǎo)管，超前小導(dǎo)管在與對(duì)向小導(dǎo)管形成多層網(wǎng)狀支護(hù)后，穩(wěn)步向前推進(jìn);先施工C單元導(dǎo)洞貫通，經(jīng)測(cè)量消除貫通誤差后，再進(jìn)行D單元施工部分施工，最后全斷面再逐步向前擴(kuò)挖，直到全部貫通。

3.2.2 保障措施

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)隧道掌子面地質(zhì)情況，貫通段10 m圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)圍巖，支護(hù)參數(shù)為SF4b，初支采用I18工字鋼，間距100 cm;超前支護(hù)采用4.5 m長Φ42*4注漿小導(dǎo)管，鋼拱架鎖腳小導(dǎo)管按設(shè)計(jì)施工，臨時(shí)支撐鋼拱架采用I18工字鋼，加打2根4.5 m長Φ42*4鎖腳注漿小導(dǎo)管，臨時(shí)支撐拱架與鋼拱架連接用連接板戴螺栓進(jìn)行牢固連接。

（2）施工按照超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及目前兩個(gè)掌子面實(shí)際圍巖揭露情況，開挖要嚴(yán)格控制藥量，盡量多采取人工配合機(jī)械的開挖方式，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng);開挖完畢后立即錨噴支護(hù)封閉圍巖。開挖過程中設(shè)專人觀察圍巖、初期支護(hù)及先行洞的變化情況，及時(shí)進(jìn)行施工預(yù)警，科學(xué)有序的組織好工序銜接，避免窩工。

（3）施工中超前小導(dǎo)管、鎖腳小導(dǎo)管必須要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)注漿要求進(jìn)行施工，要安裝注漿閘閥，注漿材料采用水泥漿，漿液水灰比為0.5：1～1：1，注漿壓力：0.5 MPa～

2.0 MPa，強(qiáng)度不低于M20。

（4）我國針對(duì)公路隧道施工曾有文件規(guī)定，當(dāng)隧道雙向開挖接近貫通時(shí)，貫通施工遵循“淺眼、輕藥、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”，初支緊跟工作面，盡快封閉成環(huán)，減少圍巖暴露時(shí)間”的原則進(jìn)行開挖施工。

（5）最后是監(jiān)控量測(cè)工作，按照施工要求，該工程的監(jiān)控量測(cè)能夠?yàn)樗淼镭炌üこ痰姆€(wěn)定程度提供良好保障。在合理的監(jiān)控量測(cè)工作輔助下，得到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映出工程中圍巖的實(shí)際收斂變形情況，工作人員只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析和處理，即可保障整個(gè)工程的安全系數(shù)。該工程的整個(gè)監(jiān)控量測(cè)工作都委托給了第三方機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)在接近隧道貫通時(shí)加大了監(jiān)控測(cè)量的頻率，保障工作人員能夠?qū)崟r(shí)獲得圍巖的變形數(shù)據(jù)，達(dá)到合理檢測(cè)變形趨勢(shì)的目的，確保施工安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，大斷面公路隧道貫通施工目前已屬于常見施工工藝，但處理不當(dāng)也會(huì)引起隧道坍塌，發(fā)生安全事故。為滿足國家高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)快速增長，最小限度破壞生態(tài)，倡導(dǎo)交通快捷。在地址和水文條件允許的情況下，修建大斷面隧道已經(jīng)成為首選。從業(yè)人員只有不斷總結(jié)大斷面隧道貫通施工經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)優(yōu)相關(guān)施工技術(shù)，才有能力為我國道路交通事業(yè)以及城市化發(fā)展需要修建大斷面隧道施工安全保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]張俊儒，徐劍，龔彥峰，等.單跨5車道公路隧道工法優(yōu)化及施工力學(xué)特性研究[J].隧道建設(shè)（中英文），2021（5）：831-840.