雙連拱隧道施工技術(shù)研究

張瑞鴻

（山西辰潤交通科技有限公司,山西 晉中 030600）

0 引言

當前，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路工程的規(guī)模正在快速擴張，由于我國公路工程覆蓋范圍不斷擴大，經(jīng)常需要在一些山區(qū)復雜地形條件下進行施工。因此，需要進行大量的隧道工程建設，由于隧道工程施工面臨的地形條件多樣化，對于隧道施工技術(shù)的選擇和使用非常關(guān)鍵。在公路工程建設施工過程中，經(jīng)常會經(jīng)過一些小山鼻和小埡口等地形，在該地形條件下進行隧道施工，通常會選擇雙連拱隧道結(jié)構(gòu)，雙連拱隧道的外觀比較簡單、占地面積相對較小，同時隧道內(nèi)部空間使用率相對較高，可以保證隧道洞口路基部分橋梁和洞口外部道路之間的銜接更加順暢，并且還可以起到環(huán)境保護以及降低前期資金成本、投入量等多方面優(yōu)勢。

1 雙連拱隧道工程常用的施工技術(shù)方法

目前在我國國內(nèi)隧道工程建設施工當中，比較常見的公路雙連拱隧道工程施工技術(shù)主要包含兩種形式：第一種為新奧法；第二種是挪威法。新奧法比較適用于一些軟質(zhì)、中硬巖隧道工程項目中，挪威法比較適用于一些中硬或者是比較堅硬的隧道工程施工當中。

第一，新奧法施工技術(shù)。在實際使用中，主要是針對隧道施工區(qū)圍巖結(jié)構(gòu)的自承載能力進行提升，然后對開挖施工面的空間約束條件進行利用，通過使用錨桿支護施工技術(shù)方法，進一步強化對周圍巖體結(jié)構(gòu)的加固處理效果。與此同時，通過該方法的應用，可以最大程度上減輕對周圍圍巖結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響和擾動。對于隧道開挖施工中的巖石地層條件，可以對分布或者是全斷面施工方法進行合理應用，然后進行一次性開挖施工和錨噴支護工作。對于一些比較復雜的地層地質(zhì)條件，通常情況下需要進行地層基礎(chǔ)部分的加固處理，然后再進行后續(xù)的開挖和支護工作。與此同時，新奧法施工技術(shù)的應用，圍巖是隧道穩(wěn)定性保障的基礎(chǔ)部分，可以進一步提高隧道開挖周圍巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)大面積圍巖松動等安全隱患。需要對圍巖結(jié)構(gòu)特性以及圍巖應力變化時間進行準確計算，有效做好監(jiān)控測量工作，對隧道周圍圍巖結(jié)構(gòu)支護參數(shù)進行合理選擇，提高隧道整體加固效果[1]。

第二，挪威法施工技術(shù)。該項技術(shù)在使用過程中整體的施工效率更快，同時建設成本和維護成本較低，在國外一些發(fā)達國家當中應用比較普遍。通常情況下，新奧法和挪威法在使用過程中具有很多相似性，在施工當中都需要對隧道施工周圍巖體承載能力進行強化處理，但是從施工技術(shù)本質(zhì)意義上進行分析，二者之間也存在一定的差異性。因此，該項技術(shù)在使用過程中，不需要進行超前地質(zhì)預報工作，減少了原型觀測工作時間，同時不必使用二次襯砌施工技術(shù)方法，使得工程施工成本得到了全面控制，整個工程施工工序也得到簡化，可提高隧道工程的整體施工效率，同時保證工程施工質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2 雙連拱隧道施工技術(shù)應用策略分析

該文結(jié)合某隧道工程項目施工案例展開分析，隧道工程施工采用的是雙連拱隧道結(jié)構(gòu)形式，隧道開挖總長度為110 m，施工中采用的是新奧法施工技術(shù)，并且使用三導洞法來進行施工作業(yè)。如圖1。

圖1 雙連拱隧道

2.1 施工前的準備工作

公路雙連拱隧道工程施工正式開始之前，需要做好施工前的各項準備工作，要結(jié)合當?shù)氐臍夂颦h(huán)境特點和施工地形條件，對整個隧道工程施工進行規(guī)劃和完善。在工程施工方案的制定以及施工面的選擇方面，要遵循因地制宜的工作原則，需要滿足當?shù)氐氖┕さ刭|(zhì)條件和環(huán)境條件，保證施工的順利進行。與此同時，在施工作業(yè)期間，需要對工程施工數(shù)據(jù)信息進行準確記錄，并根據(jù)力學原理展開詳細分析，對整個隧道的受力條件加以充分明確。在有坡度地區(qū)要做好坡度防護工作，同時在隧道工程施工中需要盡可能避免對周圍環(huán)境造成破壞。在施工作業(yè)正式開始之前要做好排水工作，需要將坡中的水體徹底排出，避免施工過程中產(chǎn)生地質(zhì)沉陷等問題，提高工程的整體施工效率。

2.2 雙連拱隧道施工工藝要點

第一，隧道洞口開挖施工。在隧道洞口開挖施工前期，施工人員需要對洞口開挖區(qū)域范圍內(nèi)的碎石進行徹底清理，然后進行坡頂部的排水工作，洞口削坡位置要遵循自上而下的開挖施工原則，進行分層開挖施工。在隧道洞身開挖工作中，可以使用三導洞法來進行開挖施工作業(yè)，在此工作中隧道開挖是其中的關(guān)鍵技術(shù)要點，對于洞身開挖的方向起到了決定性作用。與此同時，對隧道自身的巖層條件需要進行全面探查和分析，要保證隧道主洞開挖積累更多的材料。在此過程當中，所有人員可以通過使用短進尺和巖體爆破等方法來進行處理。在隧道的進口段和出口段位置，中導洞可以使用半段兩個臺階控制爆破開挖施工方法，即在隧洞拱部大約超前隧洞3～5 m的位置，可以保證新奧法施工噴錨支護工作臺，可以順利進行后續(xù)的各項開挖工作內(nèi)容。在隧道主洞部分的開挖工作過程中，需要先開挖隧道上半斷面，然后再開挖核心土，最后再進行隧洞開挖施工作業(yè)[2]。

在針對上半斷面開挖工作過程中，需要保證中墻混凝土位置設計強度，達到中隔墻加固完成之后的強度標準方可進行后續(xù)工作，對于地質(zhì)條件較差的施工地段，可以使用弧形開挖施工方法，剩余施工段則可以使用微臺階法來進行開挖工作。當弧形斷面開挖完成之后，進行隧道核心土開挖施工。通常情況下，核心土開挖施工方法存在兩個臨空面，主要是以巖體松動爆破施工方法為主，但是在實際施工中需要對爆破使用的炸藥數(shù)量進行嚴格控制，以保證不會對整個工程施工造成嚴重的影響。在進行仰拱開挖工作中需要保證在核心土開挖工作完成之后進行。在正式開挖施工期間需要對隧道拱部標高大小進行準確測量和控制，同時在隧道左右主洞的施工作業(yè)面位置，實際施工高度需要控制在15 m以上，時間需要保證在15天左右，以此來提高整個隧道工程的施工安全性和穩(wěn)定性[3]。雙連拱隧道結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 雙連拱隧道結(jié)構(gòu)

2.3 雙導坑法施工技術(shù)

雙導坑法施工技術(shù)屬于一種不對稱式的開挖方法，在隧道工程施工當中的應用非常普遍。該項技術(shù)在使用過程中，需要保證隧道周圍的圍巖結(jié)構(gòu)條件良好，一側(cè)的洞室開挖條件良好，同時另外一側(cè)開挖條件較差的情況下應用效果比較明顯，同時該項施工技術(shù)可以有效解決中墻滲水和漏水問題。具體而言，在開挖施工中采用的是開挖環(huán)境條件良好的臺階法施工技術(shù)，另外一側(cè)使用側(cè)倒坑輔助開挖技術(shù)，主要是解決開挖條件較差一側(cè)的問題。雙導坑法在施工結(jié)構(gòu)斷面形式上，主要是基于兩個單獨的洞室獨立進行施工，同時兩個隧道有獨立的排水系統(tǒng)，在工程施工技術(shù)方面，主要是基于雙洞開挖施工方法。在隧道工程施工當中，通過雙導坑法施工技術(shù)的應用，可以保證不對稱結(jié)構(gòu)受力不均勻問題得到進一步優(yōu)化和完善。首先是施工洞室如果在左洞主體結(jié)構(gòu)存在兩種的情況下，為了保證整個隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要在該隧洞的中間位置同步進行仰拱施工，提高隧道的整體受力穩(wěn)定性。同時為了保證隧道結(jié)構(gòu)的平衡性，需要保證隧道的中墻厚度符合標準，隧道圍巖結(jié)構(gòu)需要在錨桿和中墻位置直接進行加固銜接，以此可以為隧道的左洞位置提供穩(wěn)定的支撐，達到隧道主體結(jié)構(gòu)的受力平衡。除此之外，該結(jié)構(gòu)可以有效緩解雙連拱隧道工程當中產(chǎn)生的滲水和漏水問題，在施工中需要對爆破施工的裝藥量進行嚴格控制，爆破施工方法要使用損害最小的光面爆破和控制爆破法，避免對隧道主體結(jié)構(gòu)造成不利影響[4]。

2.4 混凝土錨噴支護施工

在該次隧道工程初期支護施工當中，使用的是鋼纖維混凝土噴錨支護施工方法，其中錨桿為徑向錨桿，材料為強度等級C25的鋼纖維混凝土材料。在基巖裂隙水部位施工作業(yè)中，為了進一步提高施工的安全性和穩(wěn)定性，必須要充分做好臨時支護施工，并且需要及時向開挖施工作業(yè)面噴射混凝土材料，然后進行封閉處理，提高隧道工程內(nèi)部圍巖結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性[3]。

在隧道的淺埋洞口位置，使用2.5 m長的砂漿錨桿來進行支護施工，直徑為25 mm，根據(jù)圖紙的設計要求和標準，對錨桿孔的位置進行準確設定。與此同時，在鋼拱架拱腳的位置需要設置出相應的鎖腳錨桿，要保證錨桿端頭位置外露10 cm左右，同時和鋼架結(jié)構(gòu)進行焊接。在鋼纖維混凝土材料的噴錨支護施工中，為了充分保證混凝土施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，通過使用濕噴方法，利用濕噴機對表面進行均勻噴射。通過試驗，確認混凝土材料的配合比以及外加劑材料的實際摻入量。摻入混凝土材料需要和相關(guān)工程施工標準的規(guī)定相符合。在混凝土材料噴射施工之前，需要對受噴面進行徹底清理，通過使用壓縮空氣和清水，將受噴面表面上的浮灰以及油污等進行有效清除。一次性噴射施工厚度不能超過6.0 cm，上一層材料凝結(jié)完成之后再進行下一層材料的噴射施工[5]。

2.5 管棚支護施工

在隧道開挖施工過程中，管棚注漿超前支護施工技術(shù)的有效應用，可以提高開挖施工的安全性和穩(wěn)定性。第一，使用熱壓無縫鋼管材料進行管棚的制作和加工，同時在鋼管表面設置出相應的孔眼，保證孔眼直徑大小范圍控制在6～8 mm之間，每一個空間之間的距離保證在50 cm左右，進行梅花型設置。為了方便施工將鋼管的端頭制作成錐形，方便插入接頭部位，使用絲扣進行連接，同時需要在每一根鋼管的尾端焊接紙漿板，避免出現(xiàn)漿液倒流問題。第二，專業(yè)的測量工作小組在工程施工現(xiàn)場進行測量放樣工作，保證施工輪廓線位置和管棚的支護位置形成對應，每一根鋼管的間距大小保證在40 cm左右。管棚鉆機正式就位之后，通過使用頂驅(qū)液洞錘將套管以及對應的傳感直接打入巖土層內(nèi)部，必須保證打入深度符合工作要求，以此來保證套管結(jié)構(gòu)和鉆具施工同步進行，獲得良好的護孔效果，有效避免鉆桿在提升工作過程中產(chǎn)生塌孔等問題。

3 結(jié)語

當前，在我國已經(jīng)建設完成的聯(lián)拱隧道工程項目中，對于雙連拱隧道工程建設施工并沒有過多的經(jīng)驗參考，因此雙連拱隧道工程施工仍然處于不斷的技術(shù)探索和經(jīng)驗積累的工作階段，要求工程施工單位對雙連拱隧道施工技術(shù)進一步探索，對以往的雙連拱隧道工程施工技術(shù)方法進一步優(yōu)化和完善，對其中存在的各種問題進行解決，以此來保證雙連拱隧道工程施工質(zhì)量和安全性。