山體隧道施工技術(shù)發(fā)展淺析

范 明

北京建工路橋集團(tuán)有限公司 北京 100123

前言

傳統(tǒng)意義上的山體隧道施工技術(shù)主要包括山嶺隧道施工技術(shù)、水底隧道施工技術(shù)、淺埋及軟土隧道施工技術(shù)等類別。而每一種施工技術(shù)所采用的施工手段都存在不同之處?；诖?，本文主要分析了傳統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)與新奧法施工技術(shù)等工藝，進(jìn)而為后續(xù)研發(fā)新的山體隧道施工技術(shù)提供重要助力，以便提高隧道施工質(zhì)量。

1 傳統(tǒng)山體隧道施工技術(shù)的要點(diǎn)

1.1 盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)

盾構(gòu)機(jī)施工工藝在傳統(tǒng)山體隧道施工過程中占據(jù)著重要地位。在具體施工環(huán)節(jié)，它主要分為以下施工步驟：首先，需在施工現(xiàn)場(chǎng)安置一個(gè)垂直井，并利用混凝土在周邊進(jìn)行強(qiáng)化處理；其次，需在垂直井底部安裝一個(gè)盾構(gòu)機(jī)，與此同時(shí)配備相應(yīng)的千斤頂；最后，在千斤頂?shù)闹蜗麓偈苟軜?gòu)機(jī)向前開挖出一條隧道，并利用混凝土進(jìn)行堆砌，在地勢(shì)較高部分借助鋼制襯砌進(jìn)行加固，由此完成山體隧道施工任務(wù)。在應(yīng)用盾構(gòu)機(jī)施工技術(shù)時(shí)還需按照以下施工順序加以操作，需先行將土層開挖成網(wǎng)格式，并在地質(zhì)勘查結(jié)果的支持下及時(shí)糾正隧道挖掘方向，這樣才能保證所建設(shè)的山體隧道穩(wěn)定性更高。但此種方法造價(jià)成本過高，且施工可靠性不強(qiáng)，極易引發(fā)圍巖穩(wěn)定性變差，甚至?xí)绊懯┕みM(jìn)度。所以，在此基礎(chǔ)上，需對(duì)其加以改進(jìn)，確保新型山體隧道施工技術(shù)能妥善處理上述問題[1]。

1.2 新奧法施工技術(shù)

新奧法也是山體隧道施工過程中常使用的一種施工技術(shù)。它能極大程度上降低圍巖所受外界影響而出現(xiàn)的不穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。由于圍巖本身具有一定的承載力。在使用爆破手段開挖路面時(shí)需要馬上對(duì)洞身噴灑混凝土，由此增強(qiáng)圍巖的承載力。通常情況下，新奧法在硬度較大的山體隧道施工項(xiàng)目中具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2 新型山體隧道施工技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 科學(xué)布置測(cè)量控制網(wǎng)

在山體隧道施工過程中可通過科學(xué)布置測(cè)量控制網(wǎng)的方式，保證所建設(shè)的山體隧道質(zhì)量符合新時(shí)代發(fā)展要求。首先，在布設(shè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件及周邊環(huán)境合理制定施工圖紙，并積極收集當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料，包括隧道斜井等內(nèi)容，這些都是山體隧道建設(shè)期間所需要的重要依據(jù)；其次，在具體施工時(shí)技術(shù)人員需要選擇精準(zhǔn)度較高的測(cè)量儀器，保證測(cè)量結(jié)果更加可靠；最后，可在隧道洞口處設(shè)置超過三個(gè)的水準(zhǔn)點(diǎn)，以便后期測(cè)量時(shí)能形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考物。針對(duì)山體隧道洞外也需要進(jìn)行科學(xué)測(cè)量，尤其是對(duì)直線隧道＞1km、曲線隧道長度＞500m的隧道，這樣能夠保證所建設(shè)的山體隧道能具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，以便后期使用時(shí)能夠具有較強(qiáng)的安全性[2]。

2.2 超前支護(hù)施工技術(shù)

在部分地區(qū)的山體隧道施工項(xiàng)目中，因其處于不良地質(zhì)環(huán)境中，故而在應(yīng)用施工技術(shù)時(shí)需注重支護(hù)效果。比如可采用超前支護(hù)施工技術(shù)，具體施工流程 如下：（1）針對(duì)不穩(wěn)定的巖層，可利用全斷面一次爆破手段對(duì)巖層進(jìn)行破除，然后借助錨網(wǎng)、臨時(shí)噴漿等，使其順利完成跟進(jìn)任務(wù)；（2）在應(yīng)用永久性澆灌支護(hù)工藝時(shí)需保證在低于工作面30m的位置上進(jìn)行操作。若所面對(duì)的區(qū)域地段較差，可適當(dāng)增設(shè)鋼拱架支護(hù)；（3）結(jié)合巖層不同特點(diǎn)選用相應(yīng)的支護(hù)方法。比如在山體隧道施工項(xiàng)目中巖層中多為白云巖、灰?guī)r等，可應(yīng)用全斷面混凝土施工技術(shù)實(shí)施噴凝支護(hù)，并將其厚度控制在70mm范圍內(nèi)，且強(qiáng)度為C30，這樣才能保證山體隧道獲得最佳施工成果。

2.3 充分應(yīng)用BIM技術(shù)

在山體隧道施工中，施工單位可利用BIM技術(shù)的可視化及模擬性特征，為施工提供指導(dǎo)，提高施工質(zhì)量與安全。以某跨海隧道為例，施工單位選擇Revit建模軟件，輸入隧道的平面布置圖及CAD圖紙等資料，構(gòu)建隧道三維模型；選擇BIM5D軟件，模擬隧道施工，實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)、施工進(jìn)度與施工成本的有效控制。在施工技術(shù)方面，BIM5D軟件可結(jié)合隧道三維模型，模擬CRD施工流程，并生成動(dòng)畫視頻，為施工人員的技術(shù)交底與崗前培訓(xùn)提供參考，規(guī)范施工人員的施工操作；在施工進(jìn)度方面，施工單位將相關(guān)進(jìn)度文件導(dǎo)入軟件中，與隧道三維模型匹配，直觀顯示隧道施工的當(dāng)前進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，明確落后的工序，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化進(jìn)度管理；在施工成本方面，施工單位利用BIM5D軟件計(jì)算隧道施工的工程量與材料成本，自動(dòng)生成物資采購與供應(yīng)計(jì)劃，為財(cái)務(wù)人員資金控制提供便利。

2.4 長、大鎖腳鋼管技術(shù)

長、大鎖腳鋼管技術(shù)常用于軟土隧道工程中，可避免初支下沉變形。在實(shí)際施工中，長、大鎖腳鋼管的工藝流程如下：鋼管制作→鋼托梁設(shè)置→鉆孔→安裝→注漿。在鋼管制作中，施工單位需結(jié)合隧道圍巖參數(shù)及初支變形狀況，合理選擇長、大鎖腳鋼管的長度、直徑等技術(shù)參數(shù)，保障其作用的發(fā)揮；在鋼托梁設(shè)置中，通常選擇縱向工字鋼托梁，在初支立架環(huán)節(jié)，要求施工人員盡量縮小鋼托梁與腹板間的縫隙，并以塞焊方式處理縫隙，提升焊縫的飽滿度與緊實(shí)度，保障長、大鎖腳鋼管的穩(wěn)定性；在鉆孔施工中，選擇潛孔鉆機(jī)設(shè)備，要求孔位選為靠近鋼托梁中部正下方的位置，鉆孔的深度超過6.1m，外插角控制在15°-20°；在注漿中，長、大鎖腳鋼管安裝完成后，立即進(jìn)行注漿，按照從大變小的順序控制注漿量，持續(xù)注漿十分鐘，直到進(jìn)漿量為設(shè)計(jì)要求的80%，停止注漿。注漿時(shí)，施工人員需實(shí)時(shí)觀測(cè)壓力、漿量等參數(shù)，避免堵管或漏漿等質(zhì)量通病。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著時(shí)代的進(jìn)步，山體隧道施工技術(shù)也得到了較大的發(fā)展空間，原有山體隧道施工技術(shù)顯然已經(jīng)無法適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展需求，故而相關(guān)人員應(yīng)加大山體隧道施工技術(shù)的研發(fā)力度，保證我國山體隧道質(zhì)量更高。另外，施工人員還應(yīng)充分應(yīng)用信息化技術(shù)，由此降低山體圍巖變形率，使其具有更突出的建設(shè)價(jià)值。