公路隧道工程洞口施工工藝探討
——以G355蒙山至金秀公路屋廟山隧道為例

韋家華

（廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001）

公路是我國交通運(yùn)輸中的主要組成部分，對(duì)推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。在實(shí)際操作中，受施工環(huán)境因素的影響，公路工程在遇到地形復(fù)雜的山區(qū)時(shí)，需要進(jìn)行隧道施工，這也說明隧道施工是影響整個(gè)公路施工質(zhì)量的重要組成部分。隧道洞口的施工，關(guān)乎整個(gè)隧道的施工是否能夠安全順利地進(jìn)行，是保障隧道施工質(zhì)量及施工周期的基礎(chǔ)和前提。深入分析公路隧道洞口的施工工藝，對(duì)保障公路施工項(xiàng)目的順利進(jìn)行和安全施工具有重大意義。

1 工程概況

G355蒙山至金秀公路№1標(biāo)段位于廣西境內(nèi)，是連接梧州市蒙山縣和來賓市金秀縣的重要基礎(chǔ)交通設(shè)施，也是廣西普通公路國省道網(wǎng)規(guī)劃布局方案G355線福州至巴馬公路的一部分。路線全長為29.327 km，根據(jù)不同路段，設(shè)計(jì)速度為40～60 km/h，設(shè)計(jì)路基寬度為8.5～10 m，設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)，路面為瀝青混凝土。

屋廟山隧道位于金秀縣三合村，設(shè)計(jì)隧道為單洞雙向行車中長隧道，起止樁號(hào)K31+825～K33+242，設(shè)計(jì)長度為1 417 m，進(jìn)洞路面設(shè)計(jì)高程約為722.55 m，出洞路面設(shè)計(jì)高程約為732.17m，最大埋深約為407 m。隧道平面采用圓曲線和直線的組合線形，縱面采用單向坡。考慮到行車舒適性及連貫性，并綜合評(píng)價(jià)了隧道建成后的運(yùn)營及管理，結(jié)合現(xiàn)有線路的設(shè)計(jì)時(shí)速，設(shè)計(jì)時(shí)速為40km。

2 隧道洞口施工技術(shù)方案

屋廟山隧道洞口的施工流程如圖1所示。

圖1 屋廟山隧道洞口施工流程

屋廟山隧道進(jìn)口下穿X647縣道，洞頂埋深只有7.5 m左右。在設(shè)計(jì)中已采用27 m長超前大管棚穿越縣道橫跨段落，且在鋼花管中插入鋼筋籠以增強(qiáng)管棚的剛度；縣道橫跨段落的洞身襯砌采用加強(qiáng)型襯砌S5-P（長約為20 m）。在施工過程中須加強(qiáng)洞頂沉降、圍巖變形、初支型鋼內(nèi)力等的監(jiān)控量測，并在K31+825～K31+865段二襯混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前禁止重型車輛在洞頂上方的X647縣道上通行或架設(shè)貝雷橋跨越隧道。隧道采用接長明洞的進(jìn)洞方案，洞口段的施工工序如圖2所示。

圖2 洞口段施工工序

洞口施工前，通過修筑排水溝或者場地連接水溝，將溝谷流水進(jìn)行排流，確保進(jìn)洞施工安全。

2.1 截水溝、排水溝、水渠的施工

屋廟山隧道設(shè)置洞外排水溝、水渠、洞頂截水溝3種形式。在洞頂距離仰坡坡頂3～5 m的位置設(shè)置洞外排水溝或水渠，洞頂1.5 m處設(shè)置洞頂截水溝。截水溝采用C15素混凝土澆筑。采取測量放樣→開挖截水溝基坑→截水溝檢查→模板支護(hù)→截水溝現(xiàn)澆的施工工藝流程。

截水溝基坑的位置保證距離開挖邊線3～5 m外，主要開挖施工使用機(jī)械進(jìn)行，然后配合人工進(jìn)行輔助清理工作。需要注意的是，基坑的開挖必須嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行，驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行澆筑作業(yè)。澆筑作業(yè)采用不超過5mm中砂骨料、含泥量在5%以下的現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行。為了保障施工質(zhì)量，要求混凝土的坍落度在50～70 mm之間，因運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)而導(dǎo)致參數(shù)不合格的混凝土一律不準(zhǔn)使用，確保混凝土的和易性和流動(dòng)性。

2.2 邊、仰坡開挖及防護(hù)施工

屋廟山隧道明洞和洞門應(yīng)在雨季之前完成，邊、仰坡的開挖必須按照自上到下的順序進(jìn)行，且要在施工過程中做好支護(hù)工作，避免塌方。明洞段清方后的洞臉、兩側(cè)清方邊坡臨時(shí)支護(hù)，具體措施如下：在巖壁上釘入錨桿，在上面掛鐵絲網(wǎng)，然后噴射混凝土。具體數(shù)據(jù)如下：φ22藥卷錨桿，長度3.5m，間距1mx1m，梅花形布置；φ8鋼絲網(wǎng)，間距@20 cm×20 cm；C25混凝土，噴射厚度10 cm。邊坡應(yīng)根據(jù)開挖后實(shí)際地質(zhì)情況視邊坡的穩(wěn)定性，增減注φ22藥卷錨桿（如圖3、圖4所示）。

圖3 屋廟山隧道進(jìn)口端洞口防護(hù)設(shè)計(jì)圖

圖4 屋廟山隧道出口端洞口防護(hù)設(shè)計(jì)圖

施工時(shí)，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行，測量放樣出洞口邊坡的開外線，標(biāo)記出開挖范圍。

開挖施工采取人機(jī)搭配的施工方式進(jìn)行，即機(jī)械進(jìn)行主要開挖施工工作，人工配合進(jìn)行整邊、修邊等輔助工作。開挖時(shí)，采取由上而下的順序進(jìn)行，逐層施工，形成洞面。遇到地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以開挖的情況，如巨石、硬土層等，需要采取爆破施工進(jìn)行地質(zhì)松動(dòng)處理。但在爆破施工時(shí)，為了保障周圍地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要盡量避免對(duì)其造成過大的破壞。根據(jù)周圍地質(zhì)的實(shí)際情況確定炮眼的布置和裝藥量，切記勿過量裝藥。開挖后坡面應(yīng)穩(wěn)定、平整、美觀，沒有大面積凹凸區(qū)域。為了保障邊、仰坡的穩(wěn)定性和安全性，要在施工過程中做好支護(hù)工作，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)停止施工進(jìn)行處理。

邊、仰坡開挖施工完成后，要及時(shí)對(duì)暴露的施工面進(jìn)行掛網(wǎng)、錨噴施工，具體施工工藝如下。

（1）錨桿施工及鋼網(wǎng)片掛設(shè)。錨桿孔的直徑略大于錨桿的直徑，約為1.5 cm，要保障錨桿能夠順利進(jìn)入；孔位偏差±15 cm，采用鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，并且要確保孔深度在錨桿有效長度以上且深度超長值在10 cm以下。錨桿孔施工完成后，立即進(jìn)行清孔作業(yè)，然后方可進(jìn)行錨桿的安裝固定。安裝前，必須對(duì)錨桿進(jìn)行除銹、清污以及調(diào)直等工作。安裝時(shí)，在錨桿孔內(nèi)進(jìn)行灌漿，并將處理好的錨桿插入其中。錨桿插入后，若無砂漿溢出，則需要拔出錨桿重新灌漿，若有砂漿溢出則說明正常。

錨桿安裝固定好后，在巖面噴射一層混凝土，然后開始進(jìn)行掛網(wǎng)作業(yè)。鋪設(shè)時(shí)，保障鋼筋網(wǎng)與巖面的間隙在3 cm之內(nèi)，且要根據(jù)巖面的起伏進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在錨桿上固定好鋼筋網(wǎng)后，還要進(jìn)行焊接固定，焊接長度要大于鋼筋直徑的30倍。鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格間距、尺寸偏差控制在±1cm以下，要符合設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求。需要注意的是，鋼筋在使用前要進(jìn)行相關(guān)的清理工作，保障鋼筋的清潔度。

（2）噴射混凝土。要做好混凝土噴射的準(zhǔn)備工作，如清理雜物、檢查鋼筋網(wǎng)是否合格等，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施。準(zhǔn)備工作完成后，開始進(jìn)行混凝土噴射作業(yè)。需要注意的是，混凝土進(jìn)料時(shí)要加入速凝劑；噴射作業(yè)時(shí)，必須保證厚度均勻，表面平整，保障施工質(zhì)量。

混凝土噴射采取從上到下，分片、分段的施工原則，分段長度最大為6 m。作業(yè)時(shí)，噴頭垂直，并控制好噴頭與巖面之間的距離，不可太近也不可太遠(yuǎn)，保持在0.6～1.2 m之間?；炷羾娚浜穸葹?0 cm，分兩次進(jìn)行，第一次噴射的厚度要略低于第二次，本工程采用的方案是第一次厚度為4 cm，第二次厚度為6 cm，第二次噴射必須要在第一次噴射混凝土完全凝固后進(jìn)行。最終完成的混凝土平均厚度必須在10 cm，最小厚度在0.5 cm。作業(yè)完成后，養(yǎng)護(hù)至少7d，發(fā)現(xiàn)表面有裂縫、脫落等情況時(shí)，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)救。

2.3 孤石處理

根據(jù)現(xiàn)場孤石位置相應(yīng)上提截水溝位置，保證截水溝攔截地表徑流，防止影響孤石穩(wěn)定性。進(jìn)口端左洞孤石分布較為集中，同時(shí)體積、傾角較大，處理方案選擇完全消除方式。進(jìn)口端右洞孤石分布范圍較廣，且粒徑不一，自山腳至山頂均存在不同程度分布，選擇全部消除處理方式施工難度極大，同時(shí)存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)且影響后續(xù)隧道套拱及洞口管棚施工。綜合上述因素，根據(jù)多方現(xiàn)場踏勘研究及方案比選決定，對(duì)隧道洞口短路基頂部至隧道開挖明暗交界面區(qū)域孤石全部采取消除處理。對(duì)明暗交界面位置沿山體溝谷往上坡面的具有明顯向下滾動(dòng)趨勢的孤石同樣采取解除處理的方式。對(duì)沖溝溝槽區(qū)域的孤石采用C25砼灌注加固，在底部設(shè)置C25現(xiàn)澆擋墻進(jìn)行反壓防護(hù)，同時(shí)在隧道左側(cè)輪廓線以外采用108鋼花管豎向注漿加固。為了確保施工的安全，施工全過程按要求設(shè)置觀測點(diǎn)，對(duì)孤石區(qū)域進(jìn)行沉降位移監(jiān)測。

2.4 超前長管棚施工

為了保障施工的安全性，屋廟山隧道洞口段采用超前長管棚預(yù)支護(hù)，具體工藝如下。

2.4.1 鉆孔

①鉆孔時(shí)，鉆機(jī)必須保持與孔口管平行。②鉆孔的直徑要略大于管棚直徑，通常為2～3 cm，以便管棚能夠順利插入。③鉆進(jìn)時(shí)做好實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保鉆孔不產(chǎn)生傾斜情況。④給孔位做好編號(hào)，按先單后雙的順序進(jìn)行鉆孔作業(yè)，防止串孔、漏風(fēng)。

2.4.2 加工及安裝管棚鋼管

（1）30 m長管棚鋼管安裝順序：由3 m+6 m+6 m+6 m+6 m+3 m=30 m和5×6 m=30 m兩種組成間隔布置，管棚與鋼管的連接長度要在15 cm以上，連接方式為絲扣連接。

（2）鋼管上要設(shè)置直徑1 cm、間距15 cm的注漿孔，并以交錯(cuò)的方式進(jìn)行開孔。需要注意的是，管口段2.5 m范圍不設(shè)注漿孔。

2.4.3 注漿

管棚注漿的參數(shù)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行試驗(yàn)確定，漿液為添加水泥漿液5%的水玻璃。注漿時(shí)，要確保漿液擴(kuò)散半徑保持在50 cm以上。

2.5 洞門施工

隧道進(jìn)口的洞門為端墻式，出口的洞門為削竹式。在明洞澆注、洞頂回填完成后，立即施工，其施工采用大塊鋼模作為內(nèi)外模進(jìn)行混凝土澆筑施工，以確保洞門外立面美觀，同時(shí)要將洞門的排水接入到順端墻背后的排水溝，確保排水系統(tǒng)無誤。

（1）基坑開挖。因基坑小，且有部分在邊坡上開挖，擬采用人工配合機(jī)械開挖，按設(shè)計(jì)要求，明洞地基以及端墻地基的承載力分別要保持在250 kPa以上和350 kPa以上，如達(dá)不到要求，需進(jìn)行基底處理。

（2）模板安裝。采用拼裝式鋼模板，螺栓連接，模板拼裝前，必須進(jìn)行模板的清理工作，確保模板不生銹、無污物，表面清潔干凈，并涂刷一層脫模劑，保障脫模的順利進(jìn)行。待混凝土強(qiáng)度超過2.5 MPa后，進(jìn)行脫模作業(yè)，脫模時(shí)間一般要超出混凝土澆筑完成的12h以上。

（3）混凝土澆筑?；炷烈朔謱訚仓?，分層厚度控制在30 cm為宜，布料時(shí)需來回移動(dòng)泵機(jī)出料口，避免趕漿。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇振動(dòng)棒的直徑以及振搗方式，具體為：選擇直徑φ50mm的振動(dòng)棒以30 cm間距振搗，然后用直徑φ35 mm的振動(dòng)棒振在模板和鋼筋附近以15 cm間距進(jìn)行復(fù)振搗。需要注意的是，在模板附近振搗時(shí)，要控制振搗器距離模板保持在其有效作用半徑的一半以上?；炷翝仓戤吅?，進(jìn)行至少7d的灑水養(yǎng)護(hù)。

（4）洞門墻面裝飾。為避免隧道洞身長期施工過程中損壞，洞門墻面的裝飾，擬在全隧道各項(xiàng)工程基本完成后才最后施工。施工順序如下：搭架→清洗→鑿毛→裝飾→清理。腳手架擬采用鋼管架及門式鋼架，施工中注意搭設(shè)牢固；墻面裝飾要保證均質(zhì)密實(shí)、內(nèi)實(shí)外美，無裂縫、空鼓、座漿飽滿、砌縫平直、圓順，墻面平整。

2.6 明洞施工

屋廟山隧道的明洞在蒙山端，長度為10 m。施工前，做好準(zhǔn)備工作，主要是保障排水系統(tǒng)暢通，確保施工安全。洞與仰坡同時(shí)開挖，采取分層作業(yè)的方式從上到下進(jìn)行，并做好隨挖隨護(hù)工作。

開挖過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況確定挖掘方式，包括地質(zhì)、地形等，通常采用人機(jī)搭配的方式進(jìn)行，即機(jī)械主要挖掘，人工配合輔助清理。在部分機(jī)械無法到達(dá)的陡峭地帶則選擇完全由人工開挖，挖至符合設(shè)計(jì)要求后，清理坑內(nèi)雜物，排出積水。

承載力檢測合格后綁扎明洞仰拱鋼筋，立端頭及仰拱頂面模板（端頭模板一次立到仰拱填充高度），仰拱混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除模板，然后進(jìn)行仰拱填充混凝土的澆筑，仰拱及填充混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%且齡期≥7 d后開始明洞拱圈襯砌施工。

屋廟山隧道的明洞外模以及擋頭板模板用的是木模搭配鐵皮，內(nèi)模用的是襯砌臺(tái)車。進(jìn)出口端墻式洞門與明洞同時(shí)澆筑，利用臺(tái)車和鋼模組合施作。洞門砼澆筑完成拆模后在不影響質(zhì)量前提下，可對(duì)洞門砼進(jìn)行整修裝飾，確保出露部分線形流暢、外觀美。洞門施工時(shí)注意留滴水線。

明洞回填。明洞拱腳至隧道輪廓起拱線以上4m范圍內(nèi)進(jìn)行混凝土回填，選用C15混凝土，然后在混凝土上回填碎石土。作業(yè)時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，控制兩側(cè)回填土的高度，差距保持在50 cm之內(nèi)；碎石土回填黃夯實(shí)后，在上面回填黏土，厚度為30 cm左右，主要作用為隔水，并與邊、仰坡做好搭接和封閉工作，確保不滲漏。若回填作業(yè)采用機(jī)械進(jìn)行，必須確保拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，并采用人工回填夯實(shí)，高度超出拱頂至少1.0 m后，然后機(jī)械才能入場施工。

3 隧道洞口施工注意事項(xiàng)

在進(jìn)行隧道洞口施工的過程中，除了要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，還要把握施工工藝要點(diǎn)和難點(diǎn)。為確保施工質(zhì)量和施工安全，還需要采取以下幾項(xiàng)措施：將環(huán)保的理念貫徹在隧道進(jìn)洞施工的全過程，采取一切措施減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，盡可能降低對(duì)原有地貌的破壞程度；洞口施工根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r進(jìn)行調(diào)整，避開雨雪等惡劣天氣，進(jìn)暗洞位置可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整；施工過程中應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測、檢查邊仰坡的變形形態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有安全隱藏存在或者趨勢，則應(yīng)立即停止施工并制訂應(yīng)對(duì)方案，保證施工安全；邊仰坡開挖不得掏底開挖或上下同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不良時(shí)應(yīng)采取有效措施穩(wěn)定邊仰坡；成洞面要求必須保留核心土；明洞澆筑時(shí)要檢查洞口與外墻面的狀態(tài)，二者應(yīng)該相互協(xié)調(diào)；洞口段基底地基容許承載力如小于300 kPa，則采用C15混凝土換填基底；洞口施工的過程中，如果出現(xiàn)滑坡、坍塌等特殊情況，必須制訂相應(yīng)的方案并執(zhí)行。同時(shí)，將坡度適當(dāng)放緩，增加現(xiàn)場作業(yè)的安全性。

4 結(jié)語

通過以上對(duì)G355蒙山至金秀公路屋廟山隧道洞口施工工藝的分析可以看出，公路隧道洞口的施工工藝環(huán)環(huán)相扣，相輔相成，其中任何一環(huán)出現(xiàn)問題都有可能影響其他環(huán)節(jié)，從而影響整個(gè)洞口的施工。因此，在公路隧道洞口的施工過程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，把握施工技術(shù)要點(diǎn)，克服難點(diǎn)，確保在工期內(nèi)能夠安全完成施工作業(yè)任務(wù)，提高施工質(zhì)量，從而讓公路項(xiàng)目在投入使用后提高安全穩(wěn)定性能，減少交通事故的發(fā)生，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。