高速公路隧道小凈距段施工要點(diǎn)分析

摘要 在高速公路建設(shè)中，隧道施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，特別是在小凈距段，施工難度和技術(shù)要求均較高，文章從小凈距段的定義出發(fā)，詳細(xì)探討了施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)措施、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)以及可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，通過理論分析和實(shí)際案例相結(jié)合，旨在為高速公路隧道小凈距段的施工提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，以確保施工過程的安全、高效和質(zhì)量可控。

關(guān)鍵詞 高速公路；隧道施工；小凈距段；技術(shù)措施

中圖分類號(hào) U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）17-0083-03

0 引言

作為高速公路建設(shè)的重要組成部分，隧道施工在確保交通流暢、提升道路安全性等方面具有不可替代的作用。小凈距段作為隧道施工中的特殊環(huán)節(jié)，其施工難度和技術(shù)要求尤為突出[1-2]，施工時(shí)需要特別考慮地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)安全、施工工藝等多方面因素。由于空間限制和工程安全性的要求，小凈距段隧道的施工往往需要采用更為精細(xì)和先進(jìn)的技術(shù)手段，以確保工程質(zhì)量和施工安全[3]。

1 隧道小凈距段定義及特點(diǎn)

1.1 小凈距段定義

隧道小凈距段，指的是一種特殊的隧道布置形式，其中隧道間的中巖墻厚度小于分離式獨(dú)立雙洞的最小凈距。這種隧道設(shè)計(jì)形式在山區(qū)高速公路建設(shè)中尤為常見，尤其是在地形受限、兩相鄰隧道間的最小凈距不能滿足常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的情況下。小凈距隧道的設(shè)計(jì)和施工需要充分考慮地質(zhì)條件、地形地貌、施工難度、工程造價(jià)等多個(gè)因素[4]。

1.2 小凈距段特點(diǎn)

小凈距段的工程造價(jià)和施工工藝與普通分離式雙洞隧道相比差別較小，因此在經(jīng)濟(jì)上具有一定優(yōu)勢(shì)。與連拱隧道相比，小凈距隧道的造價(jià)更低，同時(shí)施工工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單[5]，有助于縮短工期、降低施工難度和工程造價(jià)。

小凈距隧道作為一種特殊的隧道構(gòu)造形式，其緊湊的設(shè)計(jì)不僅提高了公路的通行能力，還有助于提升行車的安全性。中夾巖是小凈距隧道的關(guān)鍵組成部分，厚度通常局限在5～8 m[6-7]，這一特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得小凈距隧道的圍巖穩(wěn)定性與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)變得比普通分離式隧道更為復(fù)雜。在施工過程中，需要采取一系列精細(xì)化的工程措施，以確保圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性，這些措施包括但不限于精確的地質(zhì)勘探、周密的施工計(jì)劃、先進(jìn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制等。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目概況

金口河隧道位于四川省西南部的樂山市峨邊彝族自治縣與金口河區(qū)的交界地帶，全長(zhǎng)8 130 m，穿越中高山峽谷區(qū)，地理位置和地質(zhì)條件均極為復(fù)雜。在隧道的左右線測(cè)量中，軸線間距在12～34.1 m之間，這就要求必須精確控制隧道施工，以確保隧道的穩(wěn)定性和安全性。

2.2 小凈距段施工方案

隧道主洞洞身進(jìn)口段K60+707～K60+810、ZK60+710

～ZK60+840等段左右洞間的最小間距為12 m，V級(jí)圍巖段先行洞采用環(huán)形開挖留核心土法，后行洞采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。Ⅳ級(jí)圍巖先行洞和后行洞均采用環(huán)形開挖留核心土法。

在施工過程中，先行洞與后行洞的掌子面錯(cuò)開距離需嚴(yán)格控制，確保大于30 m，以減少施工過程中的相互干擾和安全隱患。同時(shí)，初期支護(hù)工程必須迅速實(shí)施并安全錨固，以確保圍巖、中墻和支護(hù)結(jié)構(gòu)保持在最佳應(yīng)力狀態(tài)，在最大限度地降低故障風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，最大限度地提高其長(zhǎng)期耐用性和性能。

隧道爆破作業(yè)作為隧道施工中的重要環(huán)節(jié)，必須進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行試爆，測(cè)定震動(dòng)值。通過嚴(yán)格控制爆破震動(dòng)，可以最大限度地減少對(duì)周圍巖體的擾動(dòng)，保證隧道的施工安全與質(zhì)量。

應(yīng)將相鄰洞室的最大臨界震動(dòng)速度控制在不大于15 cm/s。先行洞、后行洞各自的施工工序及相關(guān)要求與普通單洞相同。

3 不同圍巖級(jí)別段的施工方法和工序

為確保隧道在開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性，先行洞與后行洞掌子面的錯(cuò)開距離應(yīng)大于2倍的隧道開挖寬度，這一措施旨在減少因隧道間距過小而可能引發(fā)的圍巖變形、爆破震動(dòng)等不利因素的影響。對(duì)于小凈距隧道中的中夾巖部分，由于其特有的地質(zhì)特征和加固要求，需要采取特殊的施工工藝。為滿足這些要求，針對(duì)不同的圍巖類別段，該文制定了以下施工工藝要求：

3.1 Ⅳ級(jí)圍巖施工工序

對(duì)先行洞和后行洞均采用環(huán)形開挖留核心土法，這種施工方法有助于維護(hù)圍巖的穩(wěn)定，確保施工過程中的安全。具體的施工工序應(yīng)依據(jù)先行洞的情況進(jìn)行制定，若決定先開挖右洞，則左洞和右洞的施工順序?qū)⑦M(jìn)行對(duì)調(diào)。在開挖過程中，為確保施工安全和質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)開挖方法進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。例如，環(huán)形開挖留核心土法可能需要調(diào)整為單側(cè)壁導(dǎo)坑法[8]，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠有效地承受圍巖壓力，維護(hù)隧道穩(wěn)定。

Ⅳ級(jí)圍巖小凈距段隧道施工工序見圖1所示，當(dāng)圍巖較差時(shí)，可將各開挖步分為上下或上中下臺(tái)階法開挖，并及時(shí)防護(hù)。

洞內(nèi)側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)采用噴射C20混凝土，厚度根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，采用鋼筋網(wǎng)和鋼拱支撐，其縱向間距與主隧道鋼支撐對(duì)齊。鋼筋網(wǎng)之間的間距為20 cm×20 cm，采用φ42注漿小導(dǎo)管長(zhǎng)度L=4.5 m，可根據(jù)圍巖情況適時(shí)調(diào)整間距。同時(shí)，中間巖體也采用φ42注漿小導(dǎo)管加固。

3.2 V級(jí)圍巖

當(dāng)圍巖長(zhǎng)度呈現(xiàn)明顯差異時(shí)，根據(jù)具體圍巖條件，各開挖步驟可以靈活選擇環(huán)形開挖留核心土法或單側(cè)壁導(dǎo)坑法。根據(jù)實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整開挖方法和支護(hù)措施，確保施工始終在可控范圍內(nèi)。

V級(jí)圍巖小凈距段隧道施工工序見圖2所示。洞內(nèi)側(cè)壁導(dǎo)坑臨時(shí)支護(hù)采用噴射C20混凝土，厚度根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用掛鋼筋網(wǎng)、型鋼拱架支撐，其縱向間距同樣用主洞鋼支撐。鋼筋網(wǎng)間距為25 cm×25 cm，φ42注漿小導(dǎo)管長(zhǎng)度L=4.5 m，間距可根據(jù)圍巖等級(jí)及地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。中夾巖采用φ42注漿小導(dǎo)管加固。

4 鋼支撐和格柵鋼拱架施工

（1）鋼架加工

根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，在平整場(chǎng)地上按照1∶1的比例放出大樣，將整榀鋼架分割為A、B、C、D等多個(gè)單元，將每個(gè)鋼架單元的連接鋼板焊好，確保鋼板焊接準(zhǔn)確、周正，孔眼對(duì)齊，焊縫等級(jí)達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將工字鋼緊密焊接在鋼板上，確保連接牢固。鋼板接觸面采用噴砂處理方式，去除銹跡和油污。使用φ22鋼筋作為縱向連接筋，沿鋼架環(huán)向每1 m設(shè)置一根，環(huán)向間距為0.9 m，內(nèi)外交錯(cuò)布置，兩端與鋼架焊接在一起，以增強(qiáng)鋼架的整體穩(wěn)定性。在使用前，應(yīng)對(duì)各單元進(jìn)行編號(hào)預(yù)拼，確保無側(cè)彎、扭曲、錯(cuò)臺(tái)、變形等缺陷。

（2）鋼架架立

在進(jìn)行鋼架架立前，應(yīng)確保鋼架的位置、高度和角度符合設(shè)計(jì)要求。鋼架架立后，復(fù)核鋼架的位置，確保鋼架與圍巖之間的空隙小于5 cm，保證鋼架與圍巖的緊密貼合。兩側(cè)底腳使用墊塊進(jìn)行支墊，確保鋼架穩(wěn)定、不搖晃。若基底松軟，應(yīng)設(shè)置墊板并采用混凝土加固處理，以提高其承載能力。

（3）鎖腳施工

采用φ42×4注漿小導(dǎo)管作為臨時(shí)拱腳，長(zhǎng)度為3 m。每單元接頭處施作2根1 m長(zhǎng)的φ22藥卷錨桿作為定位錨桿，通過鋼架或型鋼鋼架與錨桿的焊接，將鋼架鎖定到墻上，以改善受力狀態(tài)。

（4）連接與加固

鋼板之間用螺栓連接牢固，然后用Φ22螺紋鋼將鋼架焊接成整體，提高鋼架的整體支護(hù)效果?？v向連接筋按內(nèi)外交錯(cuò)連接成桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)點(diǎn)呈不可活動(dòng)鉸形式，以增強(qiáng)鋼架的整體穩(wěn)定性[9]。

（5）加楔處理

在格柵與圍巖間空隙添加混凝土預(yù)制楔塊，確保圍巖壓力均勻傳至格柵鋼架上，提高鋼架與圍巖的協(xié)同受力效果。

5 鋼筋網(wǎng)施工

開挖輪廓面設(shè)φ8雙層鋼筋網(wǎng)，在開挖輪廓面上按照橫向和縱向間距20 cm進(jìn)行錨桿的安裝。在開挖輪廓面上，首先初噴一層混凝土，然后鋪設(shè)第一層鋼筋網(wǎng)，確保鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土緊密結(jié)合、無空隙。鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度應(yīng)為1～2個(gè)網(wǎng)格，應(yīng)與系統(tǒng)錨桿或其他固定裝置連接牢固。在第一層鋼筋網(wǎng)上噴射混凝土進(jìn)行覆蓋，并達(dá)到規(guī)定的厚度不小于3 cm后，鋪設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)。同樣，應(yīng)確保第二層鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土的緊密結(jié)合，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行連接。

6 噴射混凝土施工工藝

在施工前，檢查噴射設(shè)備、風(fēng)、水、電管路的連接和密封性能，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。同時(shí)，需要準(zhǔn)備足夠的混凝土材料，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配料。在開始噴射混凝土前，需要對(duì)噴射面進(jìn)行處理，包括清理雜物、填補(bǔ)坑洼、潤(rùn)濕表面等，以確保噴射混凝土與基面的緊密結(jié)合。通過噴射機(jī)將混凝土噴射到預(yù)定位置。開挖面暴露后，應(yīng)立即開始噴射混凝土。噴射操作以分段的方式，從底部向上進(jìn)行。首先，對(duì)格柵鋼架和拱墻之間的間隙進(jìn)行噴涂，然后對(duì)兩個(gè)鋼架之間的區(qū)域進(jìn)行噴涂?；炷羾娚鋺?yīng)分層進(jìn)行，每層厚度根據(jù)噴射位置和設(shè)計(jì)要求確定。通常，拱形部分的噴涂厚度在5～6 cm之間，而側(cè)壁的厚度在7～10 cm之間。后續(xù)混凝土層的涂覆應(yīng)在初始層硬化后進(jìn)行。如果在噴涂層最終凝固或間隔一小時(shí)后噴涂新的混凝土層，應(yīng)用水清洗噴涂表面，以確保新舊混凝土間的良好結(jié)合。

嚴(yán)格控制噴嘴與巖面的距離和角度。噴嘴應(yīng)與巖面垂直，有鋼筋時(shí)適當(dāng)放偏角度，噴嘴與巖面距離應(yīng)控制在0.6～1.2 m范圍內(nèi)。在噴射混凝土終凝后，需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，防止混凝土干裂和脫落。養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于7 d[10]。

7 隧道小凈距段施工的質(zhì)量控制

7.1 施工材料的質(zhì)量控制

隧道小凈距段施工的質(zhì)量控制首要環(huán)節(jié)在于施工材料的選擇與監(jiān)管。為確保施工質(zhì)量和工程安全，需對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)的原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括對(duì)原材料的采購(gòu)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督和檢測(cè)。同時(shí)，應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，確保其符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不合格的材料，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行退換或處理。

7.2 施工過程的質(zhì)量控制

施工過程中的質(zhì)量控制是確保隧道小凈距段施工質(zhì)量的關(guān)鍵。在施工過程中，應(yīng)對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括土方開挖、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、防水處理等。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)建立嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)體系，對(duì)施工過程中的關(guān)鍵部位和關(guān)鍵工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，確保施工質(zhì)量符合要求。

7.3 施工后的質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)估

施工完成后，應(yīng)對(duì)隧道小凈距段進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)估，包括對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的尺寸、位置、線形等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量和檢測(cè)，以確保其符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)隧道的防水性能、承載能力等進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，以確保其在使用過程中能夠滿足安全和功能要求。對(duì)于檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整改和處理，確保隧道小凈距段的施工質(zhì)量和使用安全。

8 結(jié)語

高速公路隧道小凈距段施工是一項(xiàng)復(fù)雜而關(guān)鍵的工程任務(wù)。在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各個(gè)施工要點(diǎn)，確保施工質(zhì)量和安全。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累，隧道施工領(lǐng)域?qū)⒉粩嘤楷F(xiàn)新的創(chuàng)新點(diǎn)和解決方案，為高速公路建設(shè)提供更加可靠的技術(shù)支持。通過不斷的探索和實(shí)踐，克服隧道小凈距段施工中面臨的各種挑戰(zhàn)，為構(gòu)建更加安全、高效的高速公路網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)力量。

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