高速公路隧道施工技術(shù)的研究

強(qiáng)海濤

(江蘇兆信工程咨詢監(jiān)理有限公司 215131)

高速公路隧道施工技術(shù)的研究

強(qiáng)海濤

(江蘇兆信工程咨詢監(jiān)理有限公司 215131)

隧道施工關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)是隧道工程建設(shè)的核心，為提高隧道工程質(zhì)量、增快施工進(jìn)度、提高施工安全系數(shù)、降低施工投入，從而最大程度保證高速公路隧道的工程質(zhì)量，施工期間必須要注重施工方法以及施工程序是否科學(xué)合理且具有可操作性。為此，本研究根據(jù)高速公路隧道施工特點(diǎn)分析施工方案與施工技術(shù)。

公路隧道 施工技術(shù) 工程質(zhì)量

一、高速公路隧道施工的特點(diǎn)分析

高速公路施工中的隧道工程由于其特殊性成為施工環(huán)節(jié)當(dāng)中難度最大、險(xiǎn)度較高的一部分。在隧道工程建設(shè)中，包括確定隧道圍巖等級(jí)、挖掘填埋、隧道支護(hù)以及防險(xiǎn)排水等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)施工提出了較高的要求，通過分析每個(gè)環(huán)節(jié)的方案與技術(shù)，我們可以發(fā)現(xiàn)高速公路隧道施工具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（一）不確定因素造成施工安全隱患。隧道施工雖說對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行了大量勘測(cè)，但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及現(xiàn)有技術(shù)的限制，通常情況下難以對(duì)當(dāng)前地質(zhì)進(jìn)行徹底完全掌握，同時(shí)地質(zhì)狀況還涉及諸多不可預(yù)見的因素，例如地下水分布與流向、瓦斯地層分布狀況、泥石流發(fā)展?fàn)顩r、圍巖質(zhì)變狀況等無法預(yù)見，這些不可預(yù)見性的因素進(jìn)一步加大了隧道施工的難度，形成了施工過程中的安全隱患。

（二）隧道施工風(fēng)險(xiǎn)性較大。隧道施工過程中，除不確定因素造成安全隱患以外，當(dāng)前的地質(zhì)條件在現(xiàn)有技術(shù)的操作下也難以完全克服突破，例如塌方、瓦斯爆炸以及泥石流等事故在施工過程中很難預(yù)防，由此也造成了隧道施工有較大風(fēng)險(xiǎn)。

（三）隱蔽工程多。高速公路隧道工程處于地下，并且其環(huán)節(jié)涉及確定隧道圍巖等級(jí)、挖掘填埋、隧道支護(hù)以及防險(xiǎn)排水等環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，由此形成了隧道施工隱蔽工程較多，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，難以有針對(duì)性地采取修補(bǔ)改造措施，從而對(duì)隧道工程的整體質(zhì)量造成影響。

（四）施工時(shí)效性突出。隧道工程中，由于圍巖狀況不穩(wěn)定，并且水文條件也十分復(fù)雜，隧道施工在開挖環(huán)節(jié)需要高處理效率造成施工時(shí)效性突出。

（五）施工環(huán)境惡劣。隧道施工作業(yè)空間狹小密閉，并且開挖等工序會(huì)對(duì)施工環(huán)境造成較大的污染，即使有通風(fēng)措施，也難以徹底改善施工環(huán)境。

此外，高速公路隧道施工過程中工序較多，包括確定隧道圍巖等級(jí)、挖掘填埋、隧道支護(hù)以及防險(xiǎn)排水等環(huán)節(jié)，各工序在一定程度下常常會(huì)發(fā)生一起作業(yè)的狀況，在密閉施工環(huán)境中各工種交叉作業(yè)大大提高了施工難度。

二、施工技術(shù)方案

（一）施工作業(yè)安排

根據(jù)隧道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工程地質(zhì)情況，施工基礎(chǔ)程序可分為中導(dǎo)洞、中墻與二次襯砌。首先，中導(dǎo)洞掘進(jìn)40～50米澆注中墻。其次，當(dāng)中墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上再進(jìn)左洞。第三，右洞掌子面落后左洞按10m控制。前三步保證圍巖變形基本穩(wěn)定，此時(shí)可進(jìn)行左右洞二次模筑襯砌。中導(dǎo)洞、中墻、左、右洞開挖、二次模筑襯砌五道工序形成了隧道施工作業(yè)面，保證隧道施工并行作業(yè)，從而大大提高了隧道施工進(jìn)度。

（二）通風(fēng)、電、水作業(yè)、防塵、和施工掛水

1、施工供風(fēng)：在高速公路隧道施工中，由于施工環(huán)境密閉，施工過程需要提供相應(yīng)的供風(fēng)設(shè)施，為解決此問題，可在隧道進(jìn)口安裝安裝2臺(tái)20m3/min和1臺(tái)10m3/min的空氣壓縮機(jī)以供風(fēng)，送風(fēng)口與開挖地面應(yīng)當(dāng)保持不大于15m的距離；出口安裝2臺(tái)20m3/min和1臺(tái)10m3/min的空氣壓縮機(jī)以排風(fēng)，同時(shí)采取壓入式供風(fēng)，在隧道中用3臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)分別向中導(dǎo)洞、左、右洞送風(fēng)，保證密閉施工環(huán)境中的風(fēng)氣循環(huán)，從而保障隧道施工用風(fēng)。

2、施工供電：在隧道工程施工用電方面按照《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》JTJ042-94的有關(guān)要求進(jìn)行架設(shè)電力線路以及安裝各種電力設(shè)備等。為降低成本以及便于隧道施工，隧道工程應(yīng)當(dāng)利用附近的地方電網(wǎng)供電，在隧道進(jìn)口安裝一臺(tái)315KVA變壓器以及準(zhǔn)備一臺(tái)功率為220KW的發(fā)電機(jī)組備用，同時(shí)在出口處安裝同樣參數(shù)的設(shè)備。按照我國電力要求，隧道工程的動(dòng)力設(shè)備采用三相380V，而采用220V的電壓進(jìn)行照明。在電力附屬設(shè)備方面將漏電保護(hù)開關(guān)安裝到所有線路上來確保安全。

3、施工用水：隧道工程中的施工用水可分為施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水應(yīng)當(dāng)保證水質(zhì)達(dá)到飲用要求，為此可在水道出口右側(cè)山腳挖水池進(jìn)行收集水資源。為開拓水資源可在在距隧道拱頂30m以上的山頂各修建一座100m3的高山水池，從中抽取山泉水，通過架設(shè)專用水道引入水道出口右側(cè)山腳的集水池中作為施工生活用水；施工工程用水應(yīng)當(dāng)保證水質(zhì)達(dá)到施工要求，也就是要求通過水質(zhì)檢驗(yàn)來排除不適用于攪拌砼的水源，即避免PH值小于4或者水質(zhì)硫酸鹽、氯化物含量超標(biāo)以及水中含有其他對(duì)水泥凝結(jié)硬化有害的雜質(zhì)的水石，因此這部分水源可借助電泵抽取電站水渠中的水進(jìn)行儲(chǔ)存，并在使用時(shí)通過架設(shè)專用水道引入專門的集水池中作為施工工程用水

4.施工防塵：在隧道施工過程的開挖環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)粉塵污染，為避免這一狀況，施工需要采取濕式鑿巖方案，也就是在隧道爆破后為了降低粉塵濃度應(yīng)當(dāng)立即大量灑水，通過這種方式降低隧道施工過程開挖環(huán)節(jié)的粉塵濃度，保證較為清潔的施工環(huán)境。

5、施工排水：隧道施工過程中為了防止地下水和施工廢水進(jìn)入其中，需要進(jìn)行排水施工作業(yè)。操作技術(shù)包括進(jìn)口施工為反坡施工、出口施工為順坡施工。保證兩者之間的坡度為1.54%，排水方式有兩種，一是可以通過自然坡道架設(shè)塑料管道把水自然流出洞外，二是挖掘水坑，通過放置抽水機(jī)和架設(shè)管道將水放出洞外。

三、高速公路隧道施工的常用方法

高速公路隧道施工對(duì)地質(zhì)要求較高，受地質(zhì)變化影響大，一旦沒有采取合適的措施，泥石流、塌方等事故極易發(fā)生。雖然工程會(huì)通過勘測(cè)技術(shù)極大程度地避免選擇不良地質(zhì)條件，但是在現(xiàn)有的技術(shù)條件下還無法完全避免遇到不良的地質(zhì)條件，從而影響施工總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為了最大程度上保證高速公路隧道施工的成功，科學(xué)合理且具有操作性的施工技術(shù)是必不可少的，常用技術(shù)總結(jié)如下：

（一）分部施工法

在高速公路隧道施工過程當(dāng)中常常會(huì)遇到松散軟弱的底層 ，為了有效降低支護(hù)圍巖難度 ，可以采取分步施工方法 ，這種方法在一定程度上還能夠穩(wěn)定圍巖。

（二）超前支護(hù)法

在高速公路隧道施工過程當(dāng)中有時(shí)候會(huì)臨時(shí)性的支撐圍巖結(jié)構(gòu)，比如在部分地段地質(zhì)存在缺陷，非粘性砂土層過厚，這就需要在施工方法中采取超前支護(hù)方法，是指錨桿、鋼管、鋼板等附屬物插入隧道開挖面的前方邊界圍巖處，以此來保證施工過程的安全性，避免隧道頂部塌陷。若將錨桿、鋼管、鋼板等附屬物插入隧道開挖面的前方邊界圍巖處同時(shí)注漿加固，對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)的支撐性能會(huì)大大提高。

（三）超前灌漿法

在加固松散圍巖時(shí)可以進(jìn)行灌漿加固，這種加固方法在隧道施工尤其是在劣性地質(zhì)條件下常常采用的施工方式。洞內(nèi)灌漿段的長度不宜超過50m，灌漿壓力小于等于2MPa。

四、結(jié)論

總而言之，高速公路隧道施工工序繁雜、對(duì)地質(zhì)條件要求高、對(duì)地質(zhì)變化敏感，且各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。只有采取科學(xué)合理且具有操作性的施工技術(shù)才能確保隧道施工的成功。

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