高速公路隧道施工技術(shù)及控制要點(diǎn)探討

曹斌

中交第三公路工程局有限公司 北京 101300

1 高速公路隧道開(kāi)挖施工概述

為了使高速公路隧道開(kāi)挖施工作業(yè)能夠順利開(kāi)展，增強(qiáng)施工效果，需要了解相關(guān)的施工內(nèi)容。具體包括：

（1）在良好的施工技術(shù)、管控機(jī)制等要素的支持下，可使高速公路隧道開(kāi)挖施工更加科學(xué)、高效，滿足其施工風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)應(yīng)對(duì)要求。

（2）注重施工人員、設(shè)備的優(yōu)化配置，能夠?yàn)樗淼篱_(kāi)挖施工提供專業(yè)保障，不斷提升高速公路在實(shí)踐中的建設(shè)水平。同時(shí)，注重控制策略的合理選擇及使用，可使隧道施工過(guò)程處于可控狀態(tài)，滿足其施工質(zhì)量可靠性要求，給予高速公路高效施工方面更多支持。

（3）做好施工安全管理，在高速公路隧道開(kāi)挖施工中，施工單位要以安全為第一，做好安全方面的管理工作。對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)隱患進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化施工方案，提高施工作業(yè)人員的應(yīng)變能力。另外，要定期開(kāi)展安全施工方面的講座，避免因?yàn)槭┕げ划?dāng)引發(fā)安全事故，對(duì)隧道內(nèi)的施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理[1]。

2 高速公路隧道施工技術(shù)

高速公路隧道修建受地質(zhì)條件、自然環(huán)境、突發(fā)事件等因素影響，具有不可預(yù)見(jiàn)性、施工風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高的特點(diǎn)。某高速公路隧道施工海拔高達(dá)2000m，隧道雙洞總長(zhǎng)2560m，修建環(huán)境比較惡劣，施工隊(duì)伍克服了地質(zhì)斷層和氣候惡劣因素，為我國(guó)公路建設(shè)提供動(dòng)力。

2.1 鉆爆施工技術(shù)

使用鉆爆施工技術(shù)挖掘隧道，需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出完整的鉆爆方案，并對(duì)爆破后的數(shù)據(jù)效果進(jìn)行對(duì)比分析，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。一般鉆爆施工在不良地質(zhì)區(qū)洞口段開(kāi)挖需遵照弱爆破、短進(jìn)尺的原則設(shè)計(jì)，要求循環(huán)進(jìn)尺≤1.5m；在地質(zhì)條件相對(duì)較好的洞口段要求鉆孔濃度≤3.5m。鉆孔爆破前，應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆破生產(chǎn)試驗(yàn)，并認(rèn)真記錄爆破參數(shù)，最終對(duì)比選擇合理的參數(shù)，再進(jìn)行正式的爆破作業(yè)。爆破完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行爆破檢查，觀測(cè)爆破效果，一般爆破完成后的光滑平整度與周邊眼間距以及周邊眼抵抗線有關(guān)。經(jīng)高速公路工程研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)周邊眼間距與周邊眼抵抗線的比值為2時(shí)，會(huì)給爆破后的隧道造成不平整現(xiàn)象且對(duì)隧道巖層有嚴(yán)重的破壞，當(dāng)比值為 0.8時(shí)，是爆破效果良好的體現(xiàn)[2]。

2.2 錨桿施工技術(shù)

錨桿施工技術(shù)是隧道修建最為廣泛的應(yīng)用技術(shù)，在當(dāng)前高速公路隧道工程研究和實(shí)踐中被重點(diǎn)關(guān)注。使用錨桿施工技術(shù)：①需進(jìn)行錨桿鉆孔施工，進(jìn)行此道工序操作時(shí)，需要在工程數(shù)據(jù)勘測(cè)時(shí)預(yù)先設(shè)計(jì)的點(diǎn)位上，利用巖鑿機(jī)進(jìn)行鉆鑿，并及時(shí)清理掉鉆鑿過(guò)程中產(chǎn)生的鐵銹、雜質(zhì)、油污等污染物，鉆孔時(shí)嚴(yán)格控制用水量。②嚴(yán)格根據(jù)該公路隧道施工要求清理施工巖屑，由此來(lái)有效預(yù)防巖屑影響錨桿施工。在將錨桿插入巖孔前，應(yīng)事先準(zhǔn)備好炸藥包，待錨桿鉆眼清潔達(dá)標(biāo)后，將藥包用適當(dāng)?shù)牧Χ软斎脬@孔并固定在孔道內(nèi)，使其不會(huì)受外力因素而發(fā)生泄露等問(wèn)題，確保加工好的錨桿和鋼筋網(wǎng)焊接無(wú)故障后，把其插入進(jìn)巖石的孔道里。錨桿安裝允許偏差值要求，錨桿孔深度＞錨桿長(zhǎng)度10cm，錨桿孔距偏差在±15cm 范圍內(nèi)。③進(jìn)行錨桿施工抽樣檢測(cè)，以便施工技術(shù)人員針對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，判定錨桿抗拔能力是否符合施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.3 混凝土噴射技術(shù)

混凝土噴射技術(shù)在高速公路隧道施工中的應(yīng)用，主要采用混凝土噴射機(jī)對(duì)隧道圍巖進(jìn)行潮噴、濕噴或干噴，從而為圍巖形成支護(hù)結(jié)構(gòu)。潮噴技術(shù)可有效改善隧道施工時(shí)的工作環(huán)境，此種方法可有效節(jié)約速凝劑的用量，降低隧道施工成本；使用濕噴技術(shù)時(shí)，所有的原材料在拌和站進(jìn)行拌合后，利用混凝土泵將拌和材料送到噴嘴處，此時(shí)拌和材料與噴嘴處的速凝劑混合噴射，一般噴射壓為 0.6-0.7MPa，此法可有效提高混凝土噴射的粘結(jié)性和支護(hù)性能，且粉塵回彈較少，可有效改善施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；干噴技術(shù)是將攪拌后的干材料借助壓縮空氣技術(shù)將材料送至噴嘴處，并通過(guò)高壓水進(jìn)行混合，在噴射壓力為 0.6-0.7MPa 情況下使混合物噴射到巖壁上，干噴技術(shù)流程簡(jiǎn)便施工過(guò)程中只需要一臺(tái)拌和機(jī)和干噴機(jī)，即可完成工作[3]。

2.4 其他方面的施工技術(shù)

基于高速公路隧道的開(kāi)挖施工研究，為了達(dá)到其施工作業(yè)高效完成、施工質(zhì)量提高的目的，也需要關(guān)注施工技術(shù)的科學(xué)使用：

（1）環(huán)形開(kāi)挖留核心土法。在運(yùn)用這種施工方法完成隧道開(kāi)挖施工作業(yè)的過(guò)程中，應(yīng)控制好環(huán)形開(kāi)挖進(jìn)尺、核心土面積大小等，并通過(guò)對(duì)鋼架支撐、噴錨支護(hù)等結(jié)構(gòu)配合使用方面的思考，完成好隧道開(kāi)挖施工作業(yè)，增加高速公路在這方面施工中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。屬于新奧法的一個(gè)分支，以新奧法基本原理為依據(jù)?；陔p側(cè)壁導(dǎo)坑法的高速公路隧道開(kāi)挖施工，應(yīng)做到：先開(kāi)挖一側(cè)導(dǎo)坑，及時(shí)閉合其初次支護(hù)；以適宜的間隔進(jìn)行另一側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖施工作業(yè)，并將初次支護(hù)建造工作落實(shí)到位；開(kāi)挖上部核心土，建造拱部初次支護(hù)，開(kāi)挖下臺(tái)階，建造底部的初次支護(hù)，使初次支護(hù)全斷面閉合，而后進(jìn)行臨空部分作業(yè)，實(shí)施好二次襯砌施工，給予隧道開(kāi)挖施工更多的技術(shù)保障。

3 高速公路隧道施工技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)高速公路隧道開(kāi)挖施工方面進(jìn)行研究時(shí)，為了豐富其中的技術(shù)內(nèi)涵，按期完成施工計(jì)劃，需要關(guān)注隧道施工技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，積極探索相應(yīng)的控制策略，避免對(duì)隧道施工效果、應(yīng)用價(jià)值等產(chǎn)生不利影響，滿足高速公路科學(xué)建設(shè)要求[4]。

3.1 根據(jù)實(shí)際情況合理選擇施工技術(shù)

在高速公路隧道施工過(guò)程中，應(yīng)做好施工地質(zhì)勘探工作，認(rèn)真考察隧道洞孔周邊施工環(huán)境，綜合地質(zhì)、氣候、天氣、水文等影響因素，根據(jù)實(shí)際施工情況合理選擇施工技術(shù)，并在施工前制定技術(shù)應(yīng)用方案，根據(jù)技術(shù)工藝合理布局技術(shù)應(yīng)用參數(shù)和施工步驟，有效避免因人為因素造成的隧道施工地區(qū)地質(zhì)斷層、巖體破裂、山體滑坡等事故的發(fā)生。合理應(yīng)用隧道施工技術(shù)，有助于保障施工人員作業(yè)時(shí)的生命安全以及隧道修建的質(zhì)量，從而避免隧道投入使用后發(fā)生事故。

3.2 嚴(yán)格把控隧道開(kāi)挖和二次初砌的施工步驟

隧道修建應(yīng)注重對(duì)隧道開(kāi)挖和二次初砌階段的施工工作，有助于打好隧道修建的安全基礎(chǔ)。進(jìn)入山洞前的施工，應(yīng)遵循先工具、后人工開(kāi)鑿的原則，在進(jìn)行山體外部隧道作業(yè)時(shí)應(yīng)合理采用明挖技術(shù)，山體內(nèi)部采用暗挖技術(shù)，從而使隧道更加堅(jiān)固，在隧道挖掘完成后應(yīng)利用混凝土固定技術(shù)，給隧道加固保障隧道進(jìn)一步施工的安全。目前二次初砌最有效的方法是臺(tái)階施工法，可以有效提高隧道穩(wěn)定和安全性，也可提高隧道修建質(zhì)量。在隧道施工過(guò)程中技術(shù)人員和施工人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)隧道工程技術(shù)和實(shí)踐知識(shí)，提高自身技術(shù)水平，在隧道開(kāi)挖和二次初砌階段打好工程基礎(chǔ)，從而提高我國(guó)隧道修建整體水平[5]。

3.3 隧道修建時(shí)嚴(yán)格依照施工工序施工

高速公路隧道修建應(yīng)嚴(yán)格依照施工工序進(jìn)行施工，應(yīng)對(duì)隧道修建地區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格的地質(zhì)勘測(cè)，在源頭處確保施工質(zhì)量和安全。隧道施工過(guò)程中首先利用明挖法進(jìn)行隧道挖掘，由于施工中的爆破技術(shù)對(duì)山體情況影響較大，一般會(huì)減少爆破技術(shù)的使用；其次，在工程施工中應(yīng)對(duì)土體山體需要做穩(wěn)定支撐有基本預(yù)判，并及時(shí)利用支護(hù)樁或地下連續(xù)墻做基坑保護(hù)，在圍巖支護(hù)工作中利用錨桿施工技術(shù)和混凝土噴射技術(shù)進(jìn)行隧道支護(hù)加固，在隧道開(kāi)挖后應(yīng)立即安裝剛度較小并可作為永久承載結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)層，積極設(shè)計(jì)隧道防水系統(tǒng)，根據(jù)隧道地區(qū)水文條件因地制宜，修建隧道防水層；再次，進(jìn)行隧道二次初砌施工，此時(shí)的工作目的是與初期支護(hù)共同組成復(fù)合式襯砌以達(dá)到加固支護(hù)、優(yōu)化路線防排水系統(tǒng)的作用；最后是進(jìn)行隧道路面施工和隧道機(jī)電系統(tǒng)的布置和安裝。以上工序是隧道修建的基本操作流程，在每個(gè)施工階段也應(yīng)嚴(yán)格把控技術(shù)工序流程，從而確保隧道修建質(zhì)量安全得到有效控制。

3.4 科學(xué)應(yīng)用隧道修建施工技術(shù)

利用鉆爆施工技術(shù)時(shí)可有效解決普通爆破給隧道帶來(lái)的巖層松動(dòng)隱患，可維持巖層穩(wěn)定性。在使用此技術(shù)時(shí)要遵守其技術(shù)要求，根據(jù)巖層特點(diǎn)設(shè)立周邊眼間距 0.8，周邊眼抵抗線的值50-90cm，在周邊眼線進(jìn)行炸藥鋪設(shè)時(shí)，線裝密度為每米 0.14-0.4kg 之間，從而使鉆爆效果達(dá)到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。利用錨桿施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔直徑以及注漿材料的規(guī)格和配比質(zhì)量，一般可選用強(qiáng)度等級(jí)為 M20 的水泥砂漿，確保砂子的直徑＜3mm。在使用此技術(shù)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制誤差參數(shù)范圍，從而確保錨桿拔力符合標(biāo)準(zhǔn)。利用混凝土噴射技術(shù)應(yīng)控制水泥標(biāo)號(hào)在42.5級(jí)以上，干噴時(shí)控制干料中水泥和砂石重量在1:4之間，水泥用量為375-400kg/m3。在噴射作業(yè)操作過(guò)程中建議遵循先下后上和先墻后拱的順序，從而防止混凝土脫落。

4 高速公路隧道施工控制要點(diǎn)

為了增強(qiáng)高速公路隧道開(kāi)挖施工安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)其施工過(guò)程的科學(xué)控制，則需要考慮相應(yīng)控制策略的配合使用。具體包括以下方面：

4.1 完善控制機(jī)制并實(shí)施到位

結(jié)合高速公路隧道所在區(qū)域的具體情況，在加強(qiáng)其施工方面控制的過(guò)程中，可從制度層面入手，完善所需的控制機(jī)制，并將其實(shí)施到位予以應(yīng)對(duì)。具體表現(xiàn)為：

（1）注重對(duì)創(chuàng)新理念、全過(guò)程控制理念的合理運(yùn)用，促使隧道施工過(guò)程中的控制機(jī)制更加完善，為相應(yīng)的控制工作高效開(kāi)展提供科學(xué)指導(dǎo)，處理好高速公路隧道施工中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，為其質(zhì)量及安全水平的全面提升打下基礎(chǔ)。

（2）當(dāng)隧道施工方面的控制機(jī)制逐漸完善后，應(yīng)將其實(shí)施到位，滿足相應(yīng)控制計(jì)劃高效實(shí)施要求，促使規(guī)定期間內(nèi)的隧道施工計(jì)劃能夠順利完成，實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)及發(fā)展目標(biāo)，避免給隧道施工應(yīng)用中埋下安全隱患[6]。

4.2 注重控制方式的不斷優(yōu)化

在對(duì)高速公路隧道施工方面進(jìn)行探討時(shí)，也需要重視以下控制策略的使用 ：

（1）開(kāi)展好專業(yè)培訓(xùn)活動(dòng)，將切實(shí)有效的獎(jiǎng)懲機(jī)制實(shí)施到位，強(qiáng)化管理人員的責(zé)任意識(shí)，提高他們的專業(yè)能力，促使隧道施工控制更具專業(yè)性，逐漸提高其施工質(zhì)量及安全性。

（2）注重對(duì)控制機(jī)制、控制方式等要素的整合利用，健全隧道施工方面的控制體系，促使相應(yīng)控制工作開(kāi)展中的作用效果更加明顯，優(yōu)化隧道應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)性能，延長(zhǎng)其使用年限。

（3）借助信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建好功能強(qiáng)大的施工控制系統(tǒng)，為相應(yīng)控制計(jì)劃的高效實(shí)施提供科學(xué)指導(dǎo)，促使隧道施工控制效果更加明顯，不斷豐富技術(shù)內(nèi)涵，給予高速公路建設(shè)事業(yè)長(zhǎng)效發(fā)展更多的支持。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合隧道施工區(qū)域的具體情況及控制要求，應(yīng)從理論及實(shí)踐分析這兩方面入手，加大施工控制的研究力度，提高相應(yīng)研究成果的轉(zhuǎn)化利用效率，給予高速公路隧道施工科學(xué)控制水平提升更多支持。

4.3 其他方面的控制策略

在對(duì)高速公路隧道施工方面進(jìn)行探討時(shí)，也需要重視以下控制策略的使用：

（1）開(kāi)展好專業(yè)培訓(xùn)活動(dòng)，將切實(shí)有效的獎(jiǎng)懲機(jī)制實(shí)施到位，強(qiáng)化管理人員的責(zé)任意識(shí)，提高他們的專業(yè)能力，促使隧道施工控制更具專業(yè)性，逐漸提高其施工質(zhì)量及安全性。

（2）注重對(duì)控制機(jī)制、控制方式等要素的整合利用，健全隧道施工方面的控制體系，促使相應(yīng)控制工作開(kāi)展中的作用效果更加明顯，優(yōu)化隧道應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)性能，延長(zhǎng)其使用年限。

（3）借助信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建好功能強(qiáng)大的施工控制系統(tǒng)，為相應(yīng)控制計(jì)劃的高效實(shí)施提供科學(xué)指導(dǎo)，促使隧道施工控制效果更加明顯，不斷豐富技術(shù)內(nèi)涵，給予高速公路建設(shè)事業(yè)長(zhǎng)效發(fā)展更多的支持。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高速公路施工建設(shè)中，相關(guān)部門(mén)應(yīng)積極對(duì)隧道施工技術(shù)控制進(jìn)行思考和研究，全面統(tǒng)籌隧道開(kāi)挖和隧道修建的影響因素，合理選擇施工技術(shù)并科學(xué)應(yīng)用，嚴(yán)格依照施工工序進(jìn)行施工。在具體施工階段，加強(qiáng)施工的安全與質(zhì)量監(jiān)管，促使隧道工程安全高效的修建，推動(dòng)公路事業(yè)的發(fā)展。