隧道施工難點(diǎn)及技術(shù)措施研究

王振宇

（江蘇海通建設(shè)工程有限公司，江蘇連云港222000）

0 引言

隧道建設(shè)工程是我國至關(guān)重要的民生工程。隧道可以將山區(qū)居民與平原居民相聯(lián)系，極大地推進(jìn)了我國山區(qū)居民脫貧攻堅(jiān)的任務(wù)進(jìn)度，消除了各個(gè)地方的經(jīng)濟(jì)交流壁壘，從而推動(dòng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)我國交通網(wǎng)絡(luò)的完善，從而達(dá)到相輔相成、共同向上發(fā)展的雙贏局面。就目前的交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)際建設(shè)狀況而言，其受到了各種各樣的因素影響，造成交通建設(shè)項(xiàng)目受阻或質(zhì)量不佳，致使遭受大量的損失，因此需要對隧道工程項(xiàng)目進(jìn)行全面的分析，從以往的項(xiàng)目建設(shè)施工中尋找相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行多次嘗試和研究，應(yīng)對不同的施工問題，采用針對性的解決措施，確保施工質(zhì)量，減少病害的襲擾。

1 隧道工程施工的特點(diǎn)

1.1 危險(xiǎn)性

在道路橋梁隧道的施工過程中，山區(qū)地帶經(jīng)常會遇到復(fù)雜的路段，其隱藏危險(xiǎn)也對施工人員的人身安全影響極大。例如，在地下水豐富地段開挖時(shí)，如若破壞了原有的地層結(jié)構(gòu)，就會造成水和土體一起涌入開挖洞室，從而威脅到施工人員的安全；又如瓦斯?jié)舛冗^高，隧道內(nèi)通風(fēng)條件差，也會引發(fā)工人中毒或窒息的可能等等[1]。

1.2 差異性

我國幅員廣闊，擁有著多種地形地貌，不同的地區(qū)有著不一樣的地質(zhì)條件。對于平原城市，其道路建設(shè)的地形相差不大，主要考慮其地質(zhì)土壤條件、氣候因素以及該地段的交通情況，從而制定出科學(xué)的施工方案；但是對于隧道的建設(shè)就具有巨大的差異性。

例如，隧道一般是貫穿山脈和丘陵的，每一個(gè)山脈的地質(zhì)環(huán)境都有巨大的差別，若在地震多發(fā)地帶還有坍塌的危險(xiǎn)。

1.3 未知性

隧道的施工具有未知性。在隧道施工過程中，一般會采用爆破的方案，若對地質(zhì)情況勘查不明確，就極有可能造成崩塌或地下水上涌，不僅會損害大型的施工設(shè)備，還會對施工人員造成生命威脅。

1.4 多變性

在隧道施工過程中，項(xiàng)目的建設(shè)方案會由該地段的地質(zhì)條件決定，但是大部分的建設(shè)單位在施工之前，沒有完全了解該地段的地質(zhì)情況，而是在施工過程中得到進(jìn)一步了解，這就存在很多危險(xiǎn)性，如涌水、逆流等。并且，有些區(qū)域有著多變性的特點(diǎn)，表面上看似正常，其實(shí)內(nèi)部含有不良的地質(zhì)夾層，從而增加施工事故發(fā)生的概率[2]。

2 隧道工程施工難點(diǎn)分析

2.1 地質(zhì)問題

在隧道施工過程中，地質(zhì)問題是比較常見的難點(diǎn)問題，一旦錯(cuò)誤勘查該路段的地質(zhì)情況，或是勘探不詳細(xì)，就極有可能在施工過程中引發(fā)一些災(zāi)害，導(dǎo)致施工項(xiàng)目停滯，甚至還會致使施工人員受到傷害。對于隧道的建設(shè)，一般工程都會采用爆破的方式開鑿，如若地質(zhì)勘探資料不充分，就無法掌握爆破材料的使用量。若爆破威力過大，就會對地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成破壞，使得巖石結(jié)構(gòu)失去堅(jiān)固性，從而進(jìn)一步加大隧道施工坍塌的概率，使施工人員受到傷害。

2.2 鋼筋銹蝕

在隧道建設(shè)過程中，施工材料無法避免地要用到鋼筋，其對建設(shè)工程結(jié)構(gòu)起到了支撐性的作用，但是由于周圍環(huán)境的影響，不可避免地會發(fā)生銹蝕的情況。若環(huán)境非常潮濕且防腐工作不到位，那么會加快其結(jié)構(gòu)中鋼筋的銹蝕速度，從而縮減項(xiàng)目工程的使用年限。當(dāng)銹蝕到達(dá)一定程度后，鋼筋結(jié)構(gòu)就無法發(fā)揮出支撐作用，從而降低項(xiàng)目工程的承載能力，使其坍塌，威脅過往行人的生命安全。

2.3 隧道路面施工問題

在隧道建設(shè)中，雖然隧道的路面不會直接暴露在自然環(huán)境中，不用遭到雨水的侵襲，但是由于城市交通隧道的地勢一般會低于其他道路路面，所以極易匯集雨水，若排水系統(tǒng)不佳，就會侵蝕隧道路面，甚至?xí)茐乃淼赖某兄刂ёo(hù)，不僅會造成隧道路面病害，增加車輛駕駛的危險(xiǎn)性，還會引發(fā)隧道崩塌，阻塞城市交通來往。

2.4 鋪裝層脫落

在隧道建設(shè)過程中，鋪裝層脫落也是施工中的重難點(diǎn)問題，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：第一，明確混凝土的厚度，并選擇合適的鋪裝材料；第二，澆筑隧道頂部時(shí)要對其進(jìn)行嚴(yán)格清理工作，以免混入雜質(zhì)影響澆筑的強(qiáng)度，并且要做好鑿毛工作；第三，選擇良好的防水材料，避免出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

3 隧道施工難點(diǎn)對應(yīng)措施

3.1 加強(qiáng)施工勘測

在隧道施工過程中，需要注意以下幾個(gè)方面：

第一，建設(shè)單位在施工之前需要對該地段的水文地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的勘查，并且還要將勘探信息進(jìn)行整理，生成一份詳盡的水文地質(zhì)報(bào)告。同時(shí)，施工方案設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，再結(jié)合勘探報(bào)告設(shè)計(jì)出合理的施工方案，從而確保隧道施工的安全性，提升施工進(jìn)度，避免地質(zhì)災(zāi)害影響施工。

第二，即使制定出了施工方案，也要在施工時(shí)對周圍的地形條件進(jìn)行再次檢查，并根據(jù)實(shí)際變化情況完善施工方案，同時(shí)需要依據(jù)地質(zhì)條件制定相應(yīng)的緊急避險(xiǎn)方案，并且在施工之前做好相應(yīng)的防護(hù)措施，避免施工過程中出現(xiàn)意外狀況，從而將施工危險(xiǎn)降到最低。在隧道挖掘過程中，一般會采用爆破鉆口的方式，這就需要根據(jù)隧道中巖石和巖壁支護(hù)的堅(jiān)固度使用合適的爆破方案，盡量減少地質(zhì)震蕩，同時(shí)控制好爆破范圍，避免造成隧道坍塌或飛石砸傷施工人員的情況出現(xiàn)。在爆破完成之后，需要立即對巖壁進(jìn)行支護(hù)施工，以免造成山脈地質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，使其穩(wěn)固性減弱。

第三，在隧洞施工過程中，還需要根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，加強(qiáng)對隧道的加固作業(yè)，從而確保施工人員的生命安全。若隧道中的土質(zhì)比較松軟，或結(jié)構(gòu)不是特別穩(wěn)定，那么需要在挖掘之前對山體結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)固，并在挖掘前進(jìn)過程中及時(shí)對支撐薄弱的地方進(jìn)行加固，增強(qiáng)其承載能力，避免隧道坍塌[3]。

3.2 鋼筋銹蝕問題的控制

在隧道開鑿過后，由于混凝土需要長時(shí)間的凝固，一般會先采用大型的鋼筋材料對隧道進(jìn)行加固，以保障施工人員的生命安全，然后再進(jìn)行地質(zhì)勘查，評估隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最后在薄弱的地方，使用鋼筋混凝土進(jìn)行加固，增強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。具體而言，隧道圍巖支護(hù)一般分為初期支護(hù)和二次襯砌，二次襯砌基本上會采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在二次襯砌施作之前，剛開挖之后進(jìn)行的支護(hù)形式被稱為初期支護(hù)，一般有噴射混凝土、噴射混凝土加錨桿、噴射混凝土錨桿與鋼架聯(lián)合支護(hù)等形式。因此，鋼結(jié)構(gòu)在隧道穩(wěn)固方面發(fā)揮著重大的作用，其防腐蝕也就成了施工中的難點(diǎn)問題。

研究人員為了探究鋼筋銹蝕程度不同情況下的鋼筋強(qiáng)度和韌性，將24根不同銹蝕程度的鋼筋進(jìn)行了不同程度的拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)表明：高程度銹蝕鋼筋的屈服臺階消失，表明其強(qiáng)度和韌性嚴(yán)重下降，也就是說其承載能力會大幅度降低，當(dāng)?shù)竭_(dá)承載界限時(shí)，會致使鋼筋斷裂，而銹蝕鋼筋屈服點(diǎn)、屈服階段顯著，鋼筋的各種性能良好。

為了防止鋼筋銹蝕，在橋梁隧道施工過程中一般會在其表面進(jìn)行涂層，防止鋼筋直接與空氣接觸，從而減緩銹蝕速度。目前，應(yīng)用比較廣泛的有兩種：環(huán)氧樹脂涂層和鋅基鍍層。前者主要由面漆和底漆構(gòu)成，然后根據(jù)不同的防銹蝕等級涂抹相應(yīng)的層數(shù)，其厚度一般在0.4～1mm之間。在涂抹防銹層之前，需要對鋼筋表面進(jìn)行清理，避免污垢影響涂層和鋼筋相黏合，并且在運(yùn)輸過程中要輕拿輕放，防止涂層被剮蹭掉。鋅基鍍層則是通過陰極保護(hù)作用或鈍化膜發(fā)揮作用，將不易發(fā)生銹蝕的金屬材料電鍍在鋼筋表面，從而達(dá)到防銹蝕的效果。例如，Zn-5%Al的合金鍍膜既可以進(jìn)一步提升防銹蝕效果，也可以采用高強(qiáng)度Cr-Ni-Mo不銹鋼材料等。

3.3 隧道路基施工工藝

隧道路基施工中的重難點(diǎn)問題主要在于沉降路段的施工和路面的排水問題。對于隧道路面沉降問題，建設(shè)單位首先需要對該道路路段進(jìn)行地質(zhì)勘查，然后對于易于沉降的路段采用科學(xué)的施工方式，在路基的密實(shí)度滿足施工要求后，才能進(jìn)行后續(xù)的施工，以免隧道路面被車輛長期碾壓之后出現(xiàn)部分路面下沉的情況，致使路面高低起伏，進(jìn)而影響車輛的正常行駛。

對于沉降較小的地段，可以采用適當(dāng)?shù)奶钛a(bǔ)措施，既可以將松軟的地質(zhì)壓實(shí)，使其密實(shí)度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，也可以將土層挖出，再填充合適的土質(zhì)材料。對于軟路基，則應(yīng)用石灰填塞壓實(shí)法或墊層法。對于隧道路面雨水匯聚問題，建設(shè)單位不僅需要設(shè)計(jì)好排水方案，更要確保排水設(shè)施質(zhì)量。

設(shè)計(jì)人員需要了解該地區(qū)的水文狀況和地形條件，然后依據(jù)雨水量設(shè)計(jì)出相符的排水體系，隧道防水設(shè)計(jì)需要達(dá)到一級，隧道的拱部、邊墻、設(shè)備洞、人行橫通道以及車行橫通道都不能出現(xiàn)滲水，路面要達(dá)到干燥無水的程度，洞內(nèi)的排水不能出現(xiàn)淤積和堵塞，要保證排水暢通。在隧道排水施工中，需要注意以下幾個(gè)方面：

第一，在初期所做的支護(hù)與二次襯砌間鋪設(shè)EVA復(fù)合式防水板。

第二，在隧道的縱、環(huán)向施工縫中要加入中埋式橡膠止水帶，在拱墻環(huán)向施工縫的內(nèi)部進(jìn)行帶注漿管的遇水膨脹橡膠止水條的安裝，在外緣做好排水盲管的安裝。

第三，在變形縫做好瀝青木絲板的填充，并做好中埋式橡膠止水帶的加設(shè)，在外緣做好排水盲管的安裝，并做好背貼式橡膠止水帶[4]。

3.4 鋪裝層施工

在隧道路面鋪裝施工過程中，水泥混凝土和瀝青材料都是非常重要的施工材料，一旦存在質(zhì)量問題或在儲存過程中受潮，就會嚴(yán)重影響隧道路面防水施工質(zhì)量。特別是瀝青材料，既可以對隧道路面起到防護(hù)效果，還可以減少車輪對路面的磨損，更能防止匯入隧道中的積水流入路面下侵蝕路基。在施工之前，要構(gòu)建合適的設(shè)計(jì)配比度，并需要施工人員提前做好去灰和鑿毛工作，從而提升鋪裝層施工的質(zhì)量。

4 以大灣子隧道為例分析隧道施工問題

云南省山脈非常多，屬于高原地帶，地形復(fù)雜，其省內(nèi)的橋梁和隧道的建設(shè)因?yàn)榈匦蔚膹?fù)雜性而十分艱難，并且地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，不僅會影響隧道的施工進(jìn)度，還會威脅到施工人員的生命健康。因此，以云南省大灣子隧道為實(shí)例進(jìn)行相應(yīng)的探討和分析。

4.1 裂縫問題

大灣子隧道所在的地質(zhì)情況一般，在長期運(yùn)行過程中遭受了周圍地質(zhì)情況的巨變，導(dǎo)致節(jié)理裂隙發(fā)育嚴(yán)重，中隔墻受力條件復(fù)雜，應(yīng)力集中程度大，并且在圍巖的長期壓力下，其中的混凝土中隔墻出現(xiàn)了嚴(yán)重的橫向和縱向裂縫。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，隧道混凝土產(chǎn)生裂縫主要有以下幾點(diǎn)原因：

第一，建設(shè)單位為了節(jié)省施工成本，使用了劣質(zhì)的施工建材。

第二，混凝土的混合配比存在一定的問題，并沒有遵循配備設(shè)計(jì)流程對最后的配比結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)。

第三，澆筑過程出現(xiàn)了不規(guī)范的操作，致使混凝土塊的強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 滲水問題

大灣子隧道跨度非常大，并且中隔墻上方的巖石又比較破碎和松散，同時(shí)上方巖體還產(chǎn)生了裂縫，從而致使中隔墻上部巖體產(chǎn)生發(fā)達(dá)的裂隙滲流網(wǎng)絡(luò)，其兩側(cè)也出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲水泛堿現(xiàn)象。

5 隧道施工相應(yīng)技術(shù)措施

5.1 裂縫修補(bǔ)措施

隧道建設(shè)出現(xiàn)裂縫，一般包含溫度、收縮、沉降等類型。若要解決這些問題，則需要注意以下幾個(gè)方面：第一，在建設(shè)過程中，挑選質(zhì)量較好的水泥。在建設(shè)材料進(jìn)入倉庫時(shí)，需要對其進(jìn)行抽樣檢測，并且要注意做好防潮保護(hù)措施。第二，注意混凝土的內(nèi)外溫度，避免因?yàn)榄h(huán)境與拌和溫差致使混凝土發(fā)生裂縫。第三，在設(shè)計(jì)混凝土配比和澆筑方案的過程中，需要考慮混凝的負(fù)荷，特別是機(jī)器設(shè)備對混凝土帶來的負(fù)荷，要適當(dāng)增加其荷載緩沖范圍，防止其超出設(shè)計(jì)預(yù)期而產(chǎn)生裂縫。

5.2 滲水問題的技術(shù)措施

對于滲水嚴(yán)重的地段一般采用鑿槽埋管引排水方案進(jìn)行防治。在施工過程中，需要在滲漏的地方沿著漏水區(qū)域鑿出相應(yīng)的溝槽。例如，在大灣子隧道防滲漏工程上，采用了槽深7cm、內(nèi)口寬5cm、外口寬4.5cm的方案，并與隧道內(nèi)側(cè)溝連通，從而便于水體的排出，避免腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)。然后利用鉆頭在排水溝上打孔，最后插入25的聚氯乙烯透水管，將其固定牢固，且保證接口部位不能滲水。

6 結(jié)語

總之，隧道工程既是人民出行便利的基礎(chǔ)，也是促使各個(gè)城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的紐帶，施工過程仍有非常多的難點(diǎn)和需要完善的地方，需要相關(guān)業(yè)內(nèi)人士積極探討其中的問題，尋找有效的施工方案，從而保障我國交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的質(zhì)量。