公路隧道施工技術(shù)研究

周銀加

隨著我國(guó)交通建設(shè)的快速發(fā)展，隧道施工地質(zhì)問題不斷增多。公路是支撐公民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要命脈，公路隧道是工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分，公路隧道方案在山區(qū)公路建設(shè)中應(yīng)引起重視，公路隧道工程具有隱蔽性大，干擾因素多等特點(diǎn)，公路隧道運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)影響正常功能的各種質(zhì)量問題大部分是在施工中埋下的質(zhì)量隱患。研究隧道施工技術(shù)，掌握已有隧道成功經(jīng)驗(yàn)與失敗教訓(xùn)才能為工程建設(shè)提供參考資料。本文闡述了公路隧道工程施工特點(diǎn)，分析公路隧道施工常見質(zhì)量問題，提出公路隧道工程施工關(guān)鍵技術(shù)與管理要點(diǎn)。

近年來隨著經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，為了滿足人們快捷出行需求，縮短路程降低運(yùn)送成本，我國(guó)公路隧道建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期，我國(guó)各地區(qū)地形地貌不同，公路建設(shè)中穿越山區(qū)丘陵需要采用隧道工程施工。隧道施工中受到地質(zhì)水文與氣候環(huán)境等因素的影響，圍巖出現(xiàn)失穩(wěn)會(huì)威脅施工質(zhì)量與安全。我國(guó)公路隧道建設(shè)起步較晚，硐室開挖斷面大，附屬設(shè)施多運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求高。隧道結(jié)構(gòu)隱蔽工程內(nèi)在質(zhì)量問題難以發(fā)現(xiàn)，隧道修建中有些地方盲目追求施工進(jìn)度忽視質(zhì)量控制，采用科學(xué)的施工技術(shù)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制尤為重要。傳統(tǒng)施工技術(shù)工藝存在局限性，需要根據(jù)新時(shí)期公路建設(shè)要求采用先進(jìn)的施工技術(shù)加強(qiáng)質(zhì)量控制，結(jié)合隧道實(shí)際情況編制可行性方案，確保各項(xiàng)工作有序推進(jìn)。

一、公路隧道工程施工關(guān)鍵技術(shù)

隧道是開挖提供某種用途的地下空間，隧道在山嶺地區(qū)可用作克服地形高程障礙提高車速節(jié)省時(shí)間。隧道工程成為解決擁擠城市與建筑問題的有效手段，掘進(jìn)隧道成為技術(shù)可行的方案。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，公路交通發(fā)展提出更高的要求，大斷面隧道擴(kuò)建工程成為大勢(shì)所趨，早期修建道路需要進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)，部分隧道使用年限長(zhǎng)出現(xiàn)襯砌掉落漏水結(jié)冰等現(xiàn)象，需要根據(jù)建筑物與線路特點(diǎn)選用增減與擴(kuò)建方案。

1.公路隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

隧道施工風(fēng)險(xiǎn)較大，出現(xiàn)暴雨天氣容易造成滑坡泥石流等事故。高速公路建設(shè)周期長(zhǎng)、規(guī)模大，隧道施工影響因素具有多元化特點(diǎn)，需要綜合考慮人員、材料和設(shè)備等消除對(duì)施工質(zhì)量的威脅。隧道施工中存在大量隱蔽工程加大了施工難度，要確保施工工序達(dá)標(biāo)后開展下道工序。圍巖隨著時(shí)間變化發(fā)生改變，需要針對(duì)圍巖情況制定施工方案。隧道開挖施工中要進(jìn)行全面支護(hù)構(gòu)建完善的支撐體系，惡劣的施工環(huán)境對(duì)施工人員提出更高的要求。公路隧道主要施工技術(shù)包括錨桿鉆爆、邊仰坡開挖與噴射混凝土施工等。圖1 為混凝土噴射施工流程。

隧道施工明洞開挖效果影響后續(xù)施工作業(yè)情況，要確定明洞邊坡與仰坡頂線，將截水溝設(shè)置在坡頂位置有效控制積水水害。按照由上至下的順序保障開挖安全性，構(gòu)建完善的防護(hù)體系防止仰坡暴露時(shí)間長(zhǎng)影響力學(xué)性能，要合理調(diào)整錨桿間距、錨桿角度和錨桿長(zhǎng)度增強(qiáng)支護(hù)穩(wěn)定性。施工前要檢測(cè)挖掘機(jī)性能狀況，為及時(shí)獲取邊仰坡情況等需要設(shè)置相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。鉆爆處理是加快隧道施工進(jìn)度的關(guān)鍵，施工使用炸藥對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成影響。針對(duì)隧道施工要選擇可靠的爆破設(shè)備，制定可行的爆破設(shè)計(jì)方案保證良好的成孔質(zhì)量，控制成洞質(zhì)量，減少超、欠挖。專業(yè)爆破人員設(shè)置爆破炸藥量與爆破點(diǎn)，做好裝藥量的計(jì)算工作，確保鉆孔質(zhì)量達(dá)標(biāo)后裝藥堵塞。劃分危險(xiǎn)區(qū)域完成爆破后及時(shí)通風(fēng)除塵排毒氣。通過虛擬爆炸方式獲得詳細(xì)的爆破參數(shù)。錨桿施工技術(shù)應(yīng)用有利于改善巖體力學(xué)性能，確保鑿巖機(jī)的正確就位并及時(shí)清理施工中的雜物。應(yīng)采用先短桿后長(zhǎng)桿的方式提高施工靈活性，孔徑超過錨桿直徑10mm，水泥砂漿強(qiáng)度在M20 以上，止?jié){塞深度在30cm 以上。

公路隧道施工中噴射砼包括潮噴與濕噴，濕噴施工技術(shù)可以提高混凝土噴射支護(hù)性能。為提升砼噴射效果需要對(duì)強(qiáng)度厚度等指標(biāo)有效控制，保證開挖斷面有效尺寸，提高圍巖與混凝土的黏結(jié)性；混凝土規(guī)格性能需要符合工程施工規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。公路隧道施工中要貫徹安全第一的施工理念，對(duì)施工作業(yè)面進(jìn)行通風(fēng)，依照最多人的計(jì)算方法根據(jù)公式Q=q·m·k 計(jì)算通風(fēng)量。Q 為隧道施工洞內(nèi)通風(fēng)量m3/min，k 為風(fēng)量備用系數(shù)1.15,m 為隧道施工洞內(nèi)工作人員數(shù)量；q 為施工中每分鐘每人呼吸需要的空氣量3m3/min。

2.公路隧道施工控制措施

公路隧道施工中要注意加強(qiáng)技術(shù)交底，創(chuàng)新施工技術(shù)強(qiáng)化施工監(jiān)督，施工前要幫助施工人員了解技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，引入先進(jìn)的VR 技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，提高施工人員對(duì)施工技術(shù)的理解。如在光面爆破施工中要做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，根據(jù)實(shí)際情況確定爆破參數(shù)。鉆眼施工中根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙精準(zhǔn)定位為后續(xù)裝藥爆破提供保障。要加大先進(jìn)技術(shù)的投入，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)可以融合紅外線等對(duì)隧道施工區(qū)域地質(zhì)情況評(píng)估。機(jī)械手濕噴砼技術(shù)應(yīng)用可以優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，水壓爆破技術(shù)施工應(yīng)用可以降低爆破施工的風(fēng)險(xiǎn)，在掌子面附近設(shè)置降塵水幕或配備降塵水炮機(jī)。

公路隧道施工質(zhì)量控制要做好施工供電，通風(fēng)防塵與供水等準(zhǔn)備工作，隧道施工中應(yīng)利用區(qū)域地方電網(wǎng)，配備220v 照明設(shè)備與380V 動(dòng)力設(shè)備。施工中應(yīng)遵循《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)準(zhǔn)則操作，將各類電氣安裝到恰當(dāng)位置。公路隧道施工作業(yè)通常根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，利用相關(guān)儀器監(jiān)測(cè)圍巖情況，隨著圍巖變形穩(wěn)定進(jìn)行二次模筑襯砌施工作業(yè)。圍巖發(fā)生超過預(yù)定變形情況必須對(duì)二次襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)適當(dāng)修改。洞內(nèi)采用爆破掘進(jìn)方式施工產(chǎn)生大量粉塵，必須利用濕式鑿巖施工方式減少粉塵濃度。隧道施工中可采用壓入施工方式利于通風(fēng)，采用軸流風(fēng)機(jī)對(duì)隧道洞口送風(fēng)。隧道進(jìn)洞口辦公生活區(qū)位置修筑高位水池，運(yùn)用管道輸送辦公生活區(qū)，滿足施工人員生活用水。

公路隧道施工受到多方面因素的影響，工藝質(zhì)量受開挖與初期防護(hù)的影響。隧道施工中鉆爆質(zhì)量是造成隧道質(zhì)量問題的重要原因，對(duì)軟巖土質(zhì)應(yīng)在主爆破區(qū)爆破前爆破出寬度適宜的裂縫進(jìn)行預(yù)裂。公路隧道超前小導(dǎo)管施工措施包括制作小導(dǎo)管，確定管壁四周孔眼位置鉆孔，安裝導(dǎo)管注漿。公路隧道特殊地段施工要做好涌水滲水地段施工，處理塌方地段施工方案準(zhǔn)備。積水是影響隧道施工的重要因素，需要加強(qiáng)對(duì)積水的及時(shí)處理?？捎没炷羾娚涫┕すに囎龊梅忾]，通過集水井或臨時(shí)水溝設(shè)置排出低洼位置的積水。洞口上方設(shè)置截水溝，可以通過防水砼強(qiáng)化邊坡坡面。初期支護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)構(gòu)建防護(hù)體系，注意對(duì)圍巖的有效防護(hù)避免造成擾動(dòng)和損傷。

二、公路隧道工程施工問題分析

近年來我國(guó)公路建設(shè)迅速發(fā)展，大量公路隧道的建設(shè)極大地縮短行車距離促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路隧道項(xiàng)目具有投資大建設(shè)工期長(zhǎng)等特點(diǎn)，其地層條件不確定性突出加大了施工技術(shù)難度。隧道工程由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜不可預(yù)見因素較多，隧道工程地下結(jié)構(gòu)施工地層復(fù)雜，發(fā)生嚴(yán)重的隧道塌方嚴(yán)重影響工程質(zhì)量安全，為企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。隧道工程施工受到設(shè)計(jì)施工等多方面因素的影響，需要加強(qiáng)對(duì)公路隧道施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重要因素控制，有效保證工程施工質(zhì)量安全。

我國(guó)幅員遼闊各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，近年來我國(guó)公路交通方面投入巨大，隧道方面不斷地增長(zhǎng)。公路隧道勘察設(shè)計(jì)與施工運(yùn)營(yíng)等系列技術(shù)日趨成熟，國(guó)家投入大量的科研經(jīng)費(fèi)對(duì)隧道建設(shè)問題進(jìn)行深入研究，我國(guó)公路隧道在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、施工工藝等方面綜合技術(shù)不斷進(jìn)步。近些年我國(guó)交通事業(yè)飛速發(fā)展，隧道方案在穿越山嶺方案比選中得到廣泛應(yīng)用，目前隧道工程快速發(fā)展與技術(shù)工藝不協(xié)調(diào)產(chǎn)生各種問題，建設(shè)中管理問題包括工程建設(shè)單位資金未到位開工，隧道前期可研論證不夠充分盲目追求工程進(jìn)度，項(xiàng)目總包形式不能適應(yīng)工程建設(shè)需要，業(yè)主單位在隧道建設(shè)中有意規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

隧道工程施工中存在技術(shù)方面諸多問題，設(shè)計(jì)階段存在勘察單位技術(shù)力量不全盲目參與隧道勘察設(shè)計(jì)工作，隧道設(shè)計(jì)形式采用新奧法，許多設(shè)計(jì)單位套圖設(shè)計(jì)導(dǎo)致支護(hù)不足。隧道工程建設(shè)中關(guān)鍵技術(shù)問題論證不充分，如豎井、斜井對(duì)工程施工進(jìn)度的關(guān)系問題等。隧道工程大量修建使得工程質(zhì)量受到人們的關(guān)注，由于我國(guó)隧道建設(shè)起步較晚，公路隧道方面技術(shù)難度大、要求高，隧道運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)許多工程病害問題，如凈空縮小與二次襯砌開裂等。質(zhì)量問題往往造成安全問題產(chǎn)生。當(dāng)前隧道建設(shè)施工中存在大量質(zhì)量問題，體現(xiàn)在由于掌子面前方地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作不夠精準(zhǔn)，開挖中存在突水、溶洞等不良地質(zhì)地段不能發(fā)現(xiàn)；隧道開挖中超挖造成支護(hù)與襯砌材料浪費(fèi)；隧道支護(hù)中存在噴射砼厚度不足等質(zhì)量問題。

當(dāng)前隧道施工中存在行業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)，一些承包商在利益驅(qū)使下偷工減料，隧道施工中存在問題原因較多，主要包括二次襯砌模板臺(tái)車施工單位自行設(shè)計(jì)缺乏嚴(yán)格設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。未針對(duì)掌子面前方地質(zhì)狀況采取相應(yīng)的預(yù)報(bào)方法。開挖施工質(zhì)量對(duì)后續(xù)施工產(chǎn)生很大影響，施工單位為追求工程進(jìn)度盲目加大工程量，隧道開挖中超、欠挖現(xiàn)象明顯?，F(xiàn)代隧道埋深大，隧道施工具有很大盲目性，經(jīng)常出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害增大隧道質(zhì)量問題概率。目前使用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法重視不足。隧道施工多采用噴錨支護(hù)，錨桿加工質(zhì)量與長(zhǎng)度與現(xiàn)行規(guī)范存在很大差距。

三、公路隧道施工管理

現(xiàn)階段我國(guó)隧道工程建設(shè)迅速發(fā)展，目前我國(guó)是世界隧道最多的國(guó)家。我國(guó)公路隧道工程設(shè)計(jì)施工方面多借鑒鐵路隧道經(jīng)驗(yàn)理論，隧道圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜多變難以準(zhǔn)確測(cè)定，施工中不確定性大的不良地質(zhì)情況需要采取合理的方法處理。近年來我國(guó)公路隧道建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求不斷提高，原有隧道施工質(zhì)量控制方法滯后。隧道施工技術(shù)發(fā)展同時(shí)施工質(zhì)量管理受到人們的重視，公路隧道施工質(zhì)量管理直接影響工程質(zhì)量與造價(jià)，需要結(jié)合公路隧道特點(diǎn)加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。

公路隧道工程質(zhì)量問題與設(shè)計(jì)施工等多個(gè)環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，施工建筑材料質(zhì)量控制與工藝質(zhì)量控制等是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，公路隧道施工管理需要重點(diǎn)加強(qiáng)施工材料檢測(cè)。公路隧道地下工程結(jié)構(gòu)物要經(jīng)受圍巖壓力等考驗(yàn)，使用建筑材料在耐久性、耐腐性等方面要求較高，建材要滿足經(jīng)濟(jì)方便施工等各種要求。建材質(zhì)量控制要選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的生產(chǎn)廠家與供貨方；工程建筑材料使用前必須經(jīng)過試驗(yàn)，滿足抽檢頻率要求，公路隧道施工材料包括砂漿石材與混凝土鋼材等，常見建筑材料大部分已有成熟的檢測(cè)方法，對(duì)近年來逐漸應(yīng)用的防水層等材料市面品牌繁多，為材料選用帶來一定影響。公路隧道建筑材料研發(fā)是長(zhǎng)期的過程，對(duì)材料檢測(cè)評(píng)價(jià)是與時(shí)俱進(jìn)的任務(wù)。

目前公路隧道施工主要采用新奧法，以利用圍巖支承能力為基點(diǎn)，通過控制圍巖變形松弛減小圍巖應(yīng)力。新奧法相比傳統(tǒng)礦山法符合地下工程實(shí)際，如何確保新奧法施工方法有效是隧道施工方研究的主要方向。一些隱蔽工程只能在施工中進(jìn)行質(zhì)量控制。目前對(duì)隧道施工過程工藝質(zhì)量檢測(cè)相關(guān)方面研究未形成統(tǒng)一檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，公路隧道竣工質(zhì)量測(cè)評(píng)分為檢查施工單位質(zhì)量保證資料與工程部分項(xiàng)檢測(cè)，需要借鑒現(xiàn)有規(guī)范規(guī)程提出質(zhì)量檢測(cè)方法內(nèi)容與評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)公路隧道質(zhì)量進(jìn)行控制。我國(guó)進(jìn)入公路隧道建設(shè)重要時(shí)期，公路隧道施工質(zhì)量控制是工程建設(shè)關(guān)注的熱點(diǎn)問題，公路隧道施工質(zhì)量檢測(cè)方法包括聲波反射法、超聲回彈綜合法與地質(zhì)雷達(dá)法等，需要綜合采用多種方法檢測(cè)確保工程質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

公路隧道是我國(guó)公路的重要部分，近年來我國(guó)隧道建設(shè)取得長(zhǎng)足發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路隧道建設(shè)進(jìn)入新的時(shí)期。公路建設(shè)中遇到隧道修建問題，隧道施工質(zhì)量安全是工程建設(shè)的關(guān)鍵問題。新奧法是公路隧道修筑的重要方法，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)在新奧法施工中得到廣泛應(yīng)用。公路隧道施工質(zhì)量可以通過施工檢測(cè)控制，由于圍巖非均質(zhì)不連續(xù)等特性，受到地應(yīng)力等多種因素的影響，圍巖變形具有非線性與突變性，可以通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)圍巖穩(wěn)定性與支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性。公路疏導(dǎo)運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)影響功能的質(zhì)量問題，必須對(duì)施工中進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，為隧道正常運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造條件。