高速公路橋隧連接工程中隧道洞門標準施工技術研究

晏社剛

（甘肅路橋第四公路工程有限責任公司，甘肅 定西 730030）

0 引言

近年來國家大力發(fā)展西部建設，高速公路建設逐年攀升。西部地區(qū)大多地勢崎嶇，大部分需要用到橋梁與隧道兩種高速公路建設中的常見工程結構。橋梁和隧道的連接工程在整個高速公路建設過程中至關重要。橋梁與隧道的連接重點環(huán)節(jié)是隧道洞口的施工，洞口施工質量將直接影響整個橋梁隧道工程的工程質量。

因此，對高速公路橋隧連接工程中隧道洞門施工技術的研究意義重大。本文主要從隧道洞口選址、淺埋情況、偏壓情況、巖堆情況等方面進行探討，發(fā)現(xiàn)其中關鍵問題，采取針對性措施，以保證工程的質量和安全[1]。

1 隧道洞口選址

1.1 前期選址問題

隧道連接工程施工前，要對橋隧洞口進行科學合理的選址，選擇合適修建隧道洞口的地點。因山體地形與普通地形地貌和地質情況都不盡相同，導致兩者之間負荷能力差異較大。要對橋隧洞口進行科學合理的選址，就必須對所修建隧道山體的巖石、圖層和水文條件進行勘察分析，從而選擇修建隧道洞口最有利的地址，降低因選址問題而引起的施工安全事故的發(fā)生率[2]。

1.2 隧道洞門選址要“因地制宜”

在公路橋隧連接的具體工程中，往往會遇到一些對工程施工造成一定影響的地段，這些地段一般被稱為“不良地質”。根據實際現(xiàn)場一般劃分為三種情況：

第一，淺埋情況。具體指洞口埋深比較淺，巖體較軟弱。

第二，偏壓情況。隧道洞頂的覆蓋層薄弱，地面橫坡陡峭，隧道洞口呈現(xiàn)偏壓趨勢，負荷能力不對稱。

第三，巖堆情況。隧道洞口處于比較陡峭的山體下面，洞口巖堆段在風化以及重力的影響下形成了巖體，導致增加橋隧連接段施工進度，同時排水也會出現(xiàn)問題。因此，隧道工程施工技術人員要根據施工所在地的具體地形、水文等情況，選擇適當的隧道洞口地址。盡量選擇未出現(xiàn)泥石流、山體滑坡和山體開裂的地址進行隧道修建工程[3]。

2 隧道洞門各階段施工技術流程

隧道洞門施工主要分為三個階段：淺埋段；偏壓段；巖堆段。針對不同階段采取不同的施工技術來確保施工作業(yè)安全效率[4]。

2.1 高速公路橋隧連接工程中的隧道洞口的淺埋段施工技術

在連接隧道和橋梁的工程中，若洞口位于淺埋段，相關施工人員一定要對其進行重視，淺埋工程的質量將決定后續(xù)工程能否順利開展。隧道洞口施工時為了保障隧道基層的安全與穩(wěn)定，需要做好高強度的支護，盡量采用人工挖掘，非必要情況不能刷坡。在隧道洞口進洞之前，做好防護措施，對上部圍巖和地表進行加固，要著重控制圍巖變形，可以采用二次加固的方法防止人工開挖對土體結構造成破壞，提高周圍巖體的強度，避免山體倒塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。最好采用人工進行隧道開發(fā)，避免大型機械在使用過程中對山體的破壞。

由于隧道淺埋段的覆蓋層一般都很薄，洞口段隧道上方的土方承載力較弱，導致自身不具備穩(wěn)定性，隧道上方的巖土很難有自承體系，隧道開挖后圍巖承受壓力大容易產生變形。因此在開挖后，施工過程中一定要做好安全防護，可采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網、工字鋼架、格柵鋼架等各種支護的形式進行二次襯砌施工。開挖的過程中要注意圍巖變形情況，要根據現(xiàn)場具體情況制定合理的開挖方法，初期支護一定要采取剛度大、強度高的材料進行支護以防止隧道上方巖層受到破壞，同時根據測點監(jiān)控洞口開挖的過程，結合現(xiàn)有數據進行研究分析，從而決定施工進度[5]。

圍巖變形的預防辦法是及時實施二次襯砌加以控制。在洞口開發(fā)及初期支護后，在變形量未到設計允許的70%或者變形速率比接近0.2mm/d 之前要及時進行二次襯砌，不然不能起到有效的作用。另外，正臺階法開挖以及從下到上施工是二次襯砌的施工技術重點，初期支護之后，要在襯砌斷面加混凝土襯砌斷面，厚度以250mm 為宜，襯砌斷面可以保障支護的剛度，可以有效控制圍巖形變。以我國某高速公路橋隧工程的隧道洞口淺埋段工程為例：

第一步，清理干凈隧道洞口旁地表雜草、樹木、巖石塊等，采用超前支護噴錨加固洞口邊坡。在拱部的襯砌輪廓外處沿水平方向均勻地打入兩排φ42，長度為4m，每一個導管間平衡間距為40cm，環(huán)向距離是30cm，每個縱向3m 為一環(huán)，全部施工完畢后采用注漿的方法對上方圍巖進行固結，以確保整個圍巖的穩(wěn)定性。巖漿注入與噴錨工作結束后再開挖進洞。

第二步,具體開挖隧道采用臺階法，該方法一共分為三個階段，分別是上部核心、下部及仰拱，每階段完成后都要進行相應的保護工作。保護工作完成后采用小導管進行超前支護，同時使用格柵鋼架進行支撐。使用長度3m，環(huán)向距離100cm，縱向間距50cm 的錨桿，插入完成后鋼筋掛網噴射厚度為20mm 的混凝土[6]。

第三步，在套拱施工的時候，其開挖的斷面最少要比預期加大0.3cm 左右，以保證混凝土的襯砌支護不會因為套拱而斷裂。

第四步，施工人員對隧道下部進行開挖時，要注意保護圍巖的暴露面，圍巖的暴露面過大時易導致引發(fā)整個山體的滑坡，所以相關施工人員在施工時要采用上下層臺階開挖的施工方式使兩側互相錯開，錯開距離以3～5m 為宜。開挖后，要將混凝土、錨噴支護及格柵鋼架設置好，確保拱部的參數和支護的參數相一致，每層間的格柵鋼架要焊接牢固以避免發(fā)生意外。

第五步，襯砌的施作要緊跟著掌子面相接軌，兩個保護工作完成，襯砌環(huán)形成、安檢通過后，才可進行仰拱的施作。仰拱的襯砌要高于拱部的襯砌2cm 左右。工程整體施工技術流程為：開挖—坡面清理—邊仰坡加固—掛鋼筋網—灌注混凝土護拱—施作錨桿、注漿—灌注混凝土護墻—中層開挖支護—灌注混凝土護墻—下層開挖支護—二次初砌施作—仰拱施作。

2.2 高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門的偏壓段施工技術

由于地理條件和環(huán)境因素的干擾導致洞頂覆蓋層比較薄弱,而隧道口外圍的巖體密度又非常低,這往往發(fā)生在隧道底板上方的巖石向下傾斜，使洞口兩邊承受力不對稱，導致出現(xiàn)偏壓段，在開挖的時候容易導致坍塌或者在襯砌施作后開裂。因此在偏壓段進行施工時，需要提前做好周圍的支護結構，從而抵抗不同圍巖壓力，使支護形成環(huán)形以防止塌方現(xiàn)象的產生。在隧洞洞口偏壓段的施工時，要增加其他輔助設施來抵抗圍巖壓力，可采用鋼筋混凝土來建筑擋墻，也可提前做好支護以及施作襯砌，若條件允許也可增加錨桿擋墻護坡、鋼筋混凝土設施等輔助措施，以此抵抗住來自圍巖巨大的壓力。施工偏壓段隧道洞口時，應當注意下列幾點：

第一，開挖時盡量保留先前的植被，可在壓力承載方面起到一定的作用。采用人工和器械聯(lián)合開挖的方法，可有效處理壓力不平衡的情況。盡量減小工程的擾動，必要時進行邊坡刷坡。

第二，需要在隧道洞口設計和建造排水系統(tǒng)，以確保洞口兩側和隧道頂部配備排水通道和排水口，從而確保沒有地下水滲透，并在所有位置提供必要的支撐。

第三，大管棚應在隧道洞口開挖前制作，以便在隧道洞口工程施工期間提供必要的壓力支撐。同時，灌漿用于進一步加固隧道開口，使其有足夠的承載能力應對隧道開挖期間的壓力。

第四，施工監(jiān)測。施工時針對洞口、洞口支護、隧道設置多個監(jiān)測點，監(jiān)控各項指標，根據工程參數進行調整。施工技術的流程為：測量、放樣—頂部排水系統(tǒng)—地表支護加固—洞內排水溝系統(tǒng)—導向墻施作—測量放樣—攪拌站拌制混凝土—鋼架加工及架設—制作混凝土試件—大管棚施工—制備漿液注漿封孔—沉降觀測棚施工—觀測結果若不符合要求加設大管棚地表加固—觀測結果符合要求—洞身開挖[7]。

2.3 高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門的巖堆段施工技術

隧道洞門施工過程中通常都有巖堆的現(xiàn)象存在，主要由碎石或石灰石組成。這些巖堆由表層巖體在長期風化后，受重力作用搬運到坡腳進行堆積。大多數堆積物都是大塊的石塊和礫石，還有少量細顆粒狀的泥砂，其結構空隙較大、松散，極不穩(wěn)定，而且大部分的堆積物角度與坡度的角度是一致的，容易發(fā)生傾覆和倒塌，所以在隧道洞門的巖堆段施工時要先做好支護，同時盡量排除巖堆中的水分，最后再增加混凝土進行支護。施工時在對二次襯砌、初期支護加強的同時，若發(fā)生積水應第一時間將地下水排除，以此保持圍巖的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)安全隱患。遇到較大的巖堆時，要對整個坡面進行支護，地表注漿，以防止地下水滲入，預防危害發(fā)生。針對隧道洞口巖堆段的施工要注意以下幾項：

第一，在排出巖堆中過多水分的同時攔截地下水，將洞門內懸石清除，并做好排水溝，全部完成后再以鋼筋網混凝土做錨噴支護。錨桿采用二級螺紋鋼，長2m，φ28，間隔1.5×1.5m，鋼筋網片規(guī)格為20×20cm，掛好網片后噴射強度C25 混凝土，厚度為5cm。

第二，對隧道靠山一側1m 之內進行注漿加固施工以抵抗側面壓力。注漿管長度13m，每1m1 排，共3排，呈梅花狀設置。采用地表注漿對地表進行加固。

第三，開挖進行到40m 時進行二次注漿處理，采用φ42 的小導管進行注漿，小導管長5m，縱間距4m、環(huán)間距30cm，注漿時使用10°和30°外插角，兩種角度交疊設置。之后每開挖40～50m 均采用同樣的方法進行注漿。

第四，隧道洞門拱部或中下層開挖施工時，拱部開挖進尺80cm 后要進行支護，采用拱架、錨桿、鋼筋網并噴射0.25cm 厚度混凝土，用焊接的方式把中部格柵和拱部格柵鍘架連接成環(huán)，以抵抗側面壓力。

第五，當隧道掘進到一定距離，超前支護同時施作后，及時施作仰拱，使隧道結構能盡快形成一個全環(huán)封閉的結構，以此保證整個隧道洞口的穩(wěn)定性，提高施工的安全系數。施工技術流程為洞口巖堆段排水系統(tǒng)—邊仰坡加固—靠山側注漿加固—設置網格欄或柵欄、加設混凝土做支護—拱部開挖支護—灌注混凝土護拱—上臺階開挖支護—灌注混凝土護墻—下臺階開挖支護—灌注混凝土護墻—仰拱—二次模筑混凝土。

3 結語

高速公路連接橋梁和隧道工程是建設高速公路中一個非常重要的部分，隧道洞門的施工質量直接影響到整個公路建設的質量。本文主要對高速公路橋隧連接工程中隧道洞門在實際施工中遇到的地質問題和處理方法進行分析，同時進行了具體的實證分析，較為系統(tǒng)地總結出在高速公路橋隧連接工程中隧道洞門的施工技術。然而，在實際施工過程中，由于不良地質問題處理方法不同，同時由于施工現(xiàn)場對設備的局限性，導致施工現(xiàn)場要根據不同的因素做出不同的處理方案。建筑施工企業(yè)要高度重視連接橋梁和隧道的洞門質量，施工時要考慮洞口施工設備的局限性，根據不同地質條件做出不同的處理方案。