隧道現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)控制措施分析

彭繼云

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng) 550008）

1 項(xiàng)目概況

打磨沖隧道為分離式中隧道，隧道左幅為人字坡，左幅縱坡為2.7%/1490m，右幅縱坡為-2.7%/1470m；隧道進(jìn)口端左右幅軸線與坡面基本正交，隧道出口右幅軸線與坡面斜交，出口左幅軸線與坡面正交，地形較緩，進(jìn)、出口端均采用端墻式洞門。隧道設(shè)置2 處人行橫通道，1 處車行橫通道。隧道貫穿圍巖級(jí)別有V 級(jí)、Ⅳ級(jí)，進(jìn)、出口均為端墻式洞門。打磨沖隧道現(xiàn)場(chǎng)施工主要難點(diǎn)在于隧址區(qū)所在不良地質(zhì)問題，該隧址區(qū)范圍內(nèi)不良地質(zhì)主要是節(jié)理發(fā)育、巖體破碎、巖質(zhì)較軟，基本無(wú)自穩(wěn)能力；地下水主要為巖溶裂隙水及巖溶管道水，雨季出水較大，隧道開挖易發(fā)生涌水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。因此，在該隧道現(xiàn)場(chǎng)施工中，安全管理及技術(shù)控制是工程項(xiàng)目管理的重中之重。

2 隧道現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)控制措施

2.1 洞口和明洞工程

該隧道左幅明洞進(jìn)口段長(zhǎng)5m，出口段長(zhǎng)5m，右幅進(jìn)口段明洞長(zhǎng)5m，出口段長(zhǎng)10m，共計(jì)主要工程量為土石方開挖20056.7m3，C30 混凝土552m3。隧道推行“零開挖”理念，遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”原則，所以隧道洞口邊仰坡開挖工程量偏小[1]。在邊仰坡開挖后先進(jìn)行套拱管棚施工，之后進(jìn)行暗洞施工，在隧道暗洞進(jìn)洞之后，立即組織明洞施工，以確保隧道洞門的整體外觀符合要求。

2.1.1 邊仰坡截水溝施工

根據(jù)設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查，隧道進(jìn)、出口端洞門均為端墻式洞門，邊仰坡開挖線約5m 開外設(shè)60cm×60cm 的M7.5 漿砌梯形截水填溝，洞頂端墻后設(shè)計(jì)50cm×50cm 矩形排水，排水截面滿足現(xiàn)場(chǎng)排水需求。隧道進(jìn)出段邊仰坡處于土質(zhì)路段，采用機(jī)械開挖，人工清理；出口段邊仰坡處于石質(zhì)路段，采用弱爆破開挖，人工清理；截水溝坡度根據(jù)地形設(shè)置，但不應(yīng)小于3%，以免淤積。

2.1.2 隧道口邊仰坡施工

由于隧道進(jìn)口端左右洞、出口端左洞進(jìn)洞邊仰坡開挖量較小，因此開挖后在臨時(shí)坡面上采取錨噴防護(hù)。

2.1.3 明洞段施工

在隧道臨時(shí)邊仰坡防護(hù)完畢后，開始暗洞進(jìn)洞施工，在暗洞第1 板二襯混凝土施工完畢后，開始明洞施工。明洞襯砌施工應(yīng)遵循仰拱先行原則，拱墻采用二襯臺(tái)車整體模筑，若無(wú)法一次性完成整體施工，不可切斷沿隧道縱向襯砌的鋼筋，否則無(wú)法與下一模襯砌連接為一個(gè)整體[2]。端墻式洞門端面模板可一次性安裝封閉，由于端墻式洞門比較高，因此應(yīng)分三次進(jìn)行澆筑，并嚴(yán)格控制分層混凝土的連接和外觀。

回填采用手持平板夯機(jī)對(duì)稱分層夯實(shí)，石料粒徑不大于10cm。洞口仰坡坡率應(yīng)與洞外路基協(xié)調(diào)一致，坡面采用噴播草灌進(jìn)行綠化。

2.2 洞身開挖

2.2.1 兩臺(tái)階開挖法

該方法適用于該隧道的ⅣC 級(jí)圍巖施工（ⅣC 級(jí)圍巖支護(hù)無(wú)仰拱）。根據(jù)隧道設(shè)計(jì)，圓心水平線以上為上導(dǎo)坑，圓心以下至整平層部分為下導(dǎo)坑。施工時(shí)采用光面爆破控制技術(shù)，上導(dǎo)坑一次成型，下導(dǎo)坑根據(jù)實(shí)際情況可以整幅成型或分左右幅分開成型，上下臺(tái)階分界線不得大于起拱線（不大于4m）、臺(tái)階之間的距離不大于30m，二襯混凝土采用一次性模筑成型。

首先，在上臺(tái)階開挖時(shí)，采取光面控制爆破技術(shù)開挖隧道上導(dǎo)坑（設(shè)計(jì)上半圓）部分，循環(huán)進(jìn)尺2～3m后，立即進(jìn)行初期支護(hù)施工。

其次，下導(dǎo)坑開挖時(shí)，整幅或分幅開挖下導(dǎo)坑，在滯后上導(dǎo)坑距離3～10m 后，立即施工初期支護(hù)。掌子面距離二襯應(yīng)小于100m。

最后，清理好初期支護(hù)基面，鋪設(shè)防水層及安設(shè)縱橫向排水管，之后利用二襯臺(tái)車進(jìn)行模筑二襯施工[3]。

2.2.2 三臺(tái)階開挖法

該法適用于Ⅳ級(jí)圍巖。根據(jù)隧道設(shè)計(jì)，圓心水平線以上為上臺(tái)階，圓心以下至仰拱回填頂部分為下臺(tái)階，仰拱部分為第三開挖部分。采用光面爆破控制技術(shù)使上臺(tái)階一次成型，下臺(tái)階則可根據(jù)實(shí)際情況采用整幅成型或分左右幅分開成型，上下臺(tái)階之間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況間隔一定距離，第三臺(tái)階（也是第三部分開挖）即仰拱最后開挖，在每個(gè)臺(tái)階開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)施工，二襯混凝土應(yīng)一次性模筑成型。

首先，上臺(tái)階開挖時(shí)，采取光面控制爆破技術(shù)開挖隧道上導(dǎo)坑（設(shè)計(jì)上半圓）部分，循環(huán)進(jìn)尺1～2 榀鋼架后，立即進(jìn)行初期支護(hù)施工。

其次，下導(dǎo)坑開挖時(shí)，在滯后上導(dǎo)坑3～8m 距離后整幅或分左右幅開挖下導(dǎo)坑，下導(dǎo)坑長(zhǎng)10～15m，掌子面距離仰拱應(yīng)小于50m，掌子面距離二襯應(yīng)小于90m，下導(dǎo)坑開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)施工。

再次，仰拱開挖應(yīng)一次成型，開挖完畢后立即填充。

最后，初期支護(hù)基面清理等事宜同上。

2.2.3 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法

該方法適用于V 級(jí)圍巖和Ⅳ級(jí)緊急停車道段，可將隧道斷面分成左右兩個(gè)側(cè)壁坑和中洞核心三大開挖部分。其與銑挖機(jī)銑挖及爆破聯(lián)合法極為相似，均需要預(yù)留核心土[4]。

環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工工藝如圖1 所示，主要包括：第一，施作超前小導(dǎo)管；第二，開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部弧形導(dǎo)坑，施作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部周邊初期支護(hù)；第三，開挖Ⅳ部核心土；第四，跳槽開挖Ⅴ部下端面，施作Ⅴ部周邊初期支護(hù)；第五初期支護(hù)基面清理等事宜同上述兩法。

圖1 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工示意圖

爆破時(shí)嚴(yán)格控制炮眼深度及裝藥量，隧道開挖進(jìn)尺每循環(huán)按照1 榀（約80cm）鋼架控制，臺(tái)階之間距離控制在12～15m，距離仰拱封閉段長(zhǎng)小于40m，仰拱距離二襯小于70m。每個(gè)導(dǎo)坑開挖后應(yīng)立即封閉掌子面，每個(gè)導(dǎo)坑開挖支護(hù)過程中應(yīng)加強(qiáng)鎖腳錨桿（管）的施工質(zhì)量控制，確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。

寶清縣地下水富水性差異較大，地下水開發(fā)應(yīng)合理進(jìn)行。建議調(diào)整地下水開發(fā)利用過度地區(qū)用水方式和用水量，以地表水資源置換地下水資源，一方面保證地下水環(huán)境健康發(fā)展和可持續(xù)利用，另一方面更好地保證農(nóng)業(yè)用水。

該隧道ZK1+550—ZK1+670、YK1+525—YK1+675 段隧道頂部以上2～3m 存在村民修建的引水隧洞，為保證引水隧道的完整性，該段隧道施工采用冷開挖的方式。對(duì)于較薄巖石部分采用人工風(fēng)鎬配合液壓巖石破頭機(jī)開挖的方式施工，以防止液壓巖石破頭機(jī)開挖巖石時(shí)的沖擊力對(duì)基面巖體產(chǎn)生破壞。

2.2.4 安全保障措施

第一，開挖時(shí)鉆眼作業(yè)必須采用濕式鑿巖。使用帶支架的風(fēng)鉆鉆眼時(shí)，應(yīng)將支架安置穩(wěn)妥。嚴(yán)禁在工作面拆卸、修理風(fēng)鉆，嚴(yán)禁在殘眼中繼續(xù)鉆眼。第二，爆破作業(yè)時(shí)，必須統(tǒng)一指揮。當(dāng)發(fā)現(xiàn)瞎炮時(shí)，必須由專業(yè)人員進(jìn)行處理，且原爆破人員必須在場(chǎng)。鉆眼與裝藥不得同時(shí)作業(yè)，嚴(yán)禁明火點(diǎn)炮。爆破器材運(yùn)輸時(shí)必須將炸藥、雷管分車運(yùn)輸，必須由專人進(jìn)行押運(yùn)。第三，裝載與運(yùn)輸時(shí)，各種運(yùn)輸設(shè)備不得人料混裝。掘進(jìn)工作面車輛應(yīng)以中央排水溝為分界，進(jìn)出車輛應(yīng)左、右單邊通行。第四，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)防火。庫(kù)房20m以內(nèi)嚴(yán)禁煙火，雜草必須鏟除干凈。洞內(nèi)嚴(yán)禁明火作業(yè)與取暖。

2.3 初期支護(hù)

2.3.1 鋼架及鋼筋網(wǎng)

鋼架材料堆放存儲(chǔ)必須按照標(biāo)準(zhǔn)化施工要求進(jìn)行。應(yīng)確保避雨、防水、防銹、標(biāo)識(shí)清楚，并通過分類標(biāo)識(shí)管理材料，標(biāo)明材料的性能及使用部位。此外，工字鋼鋼架制彎應(yīng)使用冷彎?rùn)C(jī)，單段工字鋼連接應(yīng)采用鋼板夾面焊接。

采購(gòu)線材后現(xiàn)場(chǎng)加工鋼筋網(wǎng)格片或直接購(gòu)買鋼筋網(wǎng)格片，并進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)、堆放，做好避雨、防水、防銹措施。網(wǎng)片使用前應(yīng)清除銹蝕和油污，并在初噴一層混凝土后再進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)。

2.3.2 錨桿支護(hù)

為了確保拱部錨桿施工質(zhì)量，應(yīng)采用符合硬質(zhì)巖石鉆孔要求的錨桿機(jī)施工，側(cè)墻及拱腰應(yīng)采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔[5]。錨桿頭采用專用防護(hù)套保護(hù)，避免刺破防水板。

初支噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土由拌和站攪拌，運(yùn)送到濕噴機(jī)處進(jìn)行噴射。與潮噴相比，濕噴工藝在提高施工安全、質(zhì)量、環(huán)保以及節(jié)約時(shí)間與成本方面有很大的優(yōu)勢(shì)。

濕噴通過混凝土運(yùn)輸罐車，運(yùn)至噴射作業(yè)地點(diǎn)，倒入混凝土濕噴機(jī)，通過濕噴機(jī)輸送泵將混凝土輸送到噴頭處，之后與電腦自動(dòng)配比摻量控制的速凝劑混合，再通過高壓空氣進(jìn)行噴射。噴射過程中，憑借濕噴機(jī)的移動(dòng)回轉(zhuǎn)支柱二級(jí)臂架結(jié)構(gòu)及均勻稀薄流技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)塑性混凝土在管道內(nèi)的均勻、稀薄輸送，并達(dá)到360°無(wú)死角作業(yè)。

2.4 隧道防排水

隧道施工防排水應(yīng)與營(yíng)運(yùn)防排水工程相結(jié)合，并遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則進(jìn)行施工[6]。應(yīng)按設(shè)計(jì)做好防水隔水層、施工縫、變形縫、盲溝、縱橫向排水盲管施工，并確保防排水系統(tǒng)通暢，施工前按照規(guī)范施工頻率對(duì)EVA 防水板和無(wú)紡?fù)凉げ歼M(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，確認(rèn)其滿足要求后才可進(jìn)行施工。中央排水溝在進(jìn)行仰拱填充時(shí)，應(yīng)預(yù)留水溝斷面，滯后仰拱50m 左右才可以開始用定型模對(duì)中央排水溝進(jìn)行施工。

2.5 二次襯砌

二襯距離掌子面安全步距為Ⅳ級(jí)，圍巖不大于90m，Ⅴ級(jí)圍巖不大于70m。該隧道二襯混凝土施工均采用模筑襯砌，模板臺(tái)車長(zhǎng)12m。在圍巖收斂穩(wěn)定后才可進(jìn)行二次混凝土施工，施工前必須對(duì)初期支護(hù)斷面進(jìn)行激光測(cè)量。二襯施工工序如圖2 所示。在二襯施工過程中，在檢查、修理壓漿機(jī)械及管路時(shí)，應(yīng)停機(jī)切斷電源與風(fēng)源。

圖2 二次襯砌施工工序示意圖

2.6 安全技術(shù)措施

2.6.1 明洞軟弱基礎(chǔ)處理

對(duì)于明洞軟弱基礎(chǔ)，應(yīng)按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用鋼花管注漿、換填等措施進(jìn)行處治。

2.6.2 涌水突泥處理

初勘顯示該項(xiàng)目地下水豐富，施工開挖時(shí)易產(chǎn)生突水現(xiàn)象。由于施工中存在很多未知因素，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可有效為隧道水害治理提供依據(jù)。當(dāng)前方可能出現(xiàn)巖溶或涌突水時(shí)，應(yīng)利用瞬變電磁儀法及φ110超前地質(zhì)鉆孔進(jìn)行進(jìn)一步精確探明，并根據(jù)各探孔的探測(cè)和出水情況，綜合判定是否進(jìn)行提前預(yù)注漿堵水加固及預(yù)支護(hù)方式。若頂板導(dǎo)水裂縫帶范圍內(nèi)分布有富水性強(qiáng)的含水層，應(yīng)進(jìn)行疏水降壓措施，避免隧道發(fā)生水害事故。此外，探放水鉆機(jī)必須具備防爆及煤安標(biāo)志。隧道掌子面應(yīng)采取“探、防、堵、疏、截、排”的綜合治理措施[7]。

2.6.3 其他處理措施

進(jìn)洞后，應(yīng)在洞口設(shè)置門禁系統(tǒng)；人員進(jìn)出洞必須全員登記到位；洞口值班人員必須24h 在崗；洞內(nèi)距掌子面20m 到二襯段應(yīng)配備滿足要求的逃生通道；掌子面應(yīng)配備食品、礦泉水、對(duì)講機(jī)等應(yīng)急物資；在不良地質(zhì)隧道段，施工前應(yīng)備齊充足的搶險(xiǎn)材料；采用噴錨支護(hù)時(shí)，應(yīng)有鋼架等支撐備品，以供應(yīng)急之需[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前的隧道工程中，傳統(tǒng)的粗放式施工管理已逐漸被淘汰，安全施工成為隧道現(xiàn)場(chǎng)施工的第一要素。因此，在隧道工程現(xiàn)場(chǎng)施工中，無(wú)論是施工技術(shù)、施工工藝還是施工管理措施，都應(yīng)以保障安全為前提，將安全管理貫穿施工全過程。打磨沖隧道工程正是秉承這一理念，在現(xiàn)場(chǎng)施工中強(qiáng)化施工安全與技術(shù)控制，并對(duì)控制措施進(jìn)行了精細(xì)化管理，從而取得了良好的效果。未來(lái)，應(yīng)持續(xù)推進(jìn)各項(xiàng)隧道現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)控制措施在施工中的應(yīng)用，以此全面保障隧道工程的安全。