淺談公路隧道的施工方法

沈逢春，范 瑞

(中國水電建設集團路橋公司四川分公司，四川成都 610041)

筆者以彭黔二級公路改建工程中的Y標段焦家灘隧道為例，介紹了在石灰巖地區修建隧道的施工方法。該隧道位于重慶市彭水縣境內，全長885m，地形為山嶺重丘區，地貌起伏大且復雜，巖性為石灰巖。

1 施工方案

隧道按新奧法原理組織施工，根據地質情況采用臺階法或全斷面法進行施工。

開挖掘進采用鉆爆法光面爆破、多功能鉆孔臺架鉆孔、裝載機裝渣、大型自卸汽車運輸。隧道襯砌采用液壓臺車從進、出口向貫通面方向襯砌，月進尺160m。拌合站自動計量拌和，混凝土運輸車運輸、泵送入模、插入式振動棒振搗。

(1)洞口段施工。隧道洞口拉槽開挖前，結合路基情況先期作好洞口環形截水溝排水工作。

隧道進、出口段30m采用偏壓襯砌支護結構形式，采用20m長的超前管棚支護進洞，初期支護采用噴混凝土、錨、網支護，輔以工字鋼作加勁措施。開挖采用導坑法進洞，進洞后根據地質情況變為臺階法施工。

(2)斷層破碎帶及軟弱結構面洞段施工。采用微臺階法開挖，上臺階超前約3～5m，用超前小導管預注漿對破碎巖層進行預加固，初期支護采用噴、錨、網并輔以鋼格柵拱架作加勁措施。開挖進尺遵循“弱爆破、短進尺”的原則，將每循環進尺控制在0.8～1.6m;開挖下臺階時，仰拱施工緊隨開挖進行。遇破碎或軟弱夾層嚴重洞段，可采用中隔墻法施工。

(3)隧道巖溶段處理。進入該段施工時，采用下導坑超前開挖方法進行探水、探洞、放水卸壓工作，根據所探明的溶洞具體情況，分別采用跨越(梁跨、板跨、拱跨)、堵塞(回填封閉、注漿加固、支承墻嵌補加固)或工字鋼拱加錨、噴、網、小導管注漿等措施進行處理。

對于巖溶水的處理宜排不宜堵，在查明水源流向及其與隧道位置的關系后，采用暗管、盲溝等將巖溶水引入隧道排水溝內。

對于溶洞段的開挖爆破，應盡量做到多打眼、打淺眼并控制藥量。因隧洞出口施工處于反坡地段，應備足夠數量的排水設備以防備溶洞涌突水。

(4)Ⅲ類圍巖洞段施工。采用正臺階法施工，加強對圍巖的監控量測。必要時，采取格柵拱架及超前小導管進行加固處理。

(5)IV、V類圍巖洞段施工。采用全斷面開挖法，多功能臺架車配合風鉆打眼、光面爆破、機械裝運渣。

2 主要施工方法及工藝

(1)施工循環工藝。隧道開挖與初期支護施工循環作業工藝流程見圖1。

(2)隧道開挖作業。

①爆破參數的選取:采用三層復合式楔型掏槽，非電毫秒雷管分段分層光面爆破，每循環進尺1.5～2m(視圍巖實際變化和監控量測信息反饋，因地制宜選用合理的進尺)，其光爆參數為:

周邊眼間距:60～70cm，圍巖差時取小值;

相對間距系數:0.8～1，圍巖較破碎時取低值;

周邊眼裝藥密度:200～300g/m;

炮眼利用率:0.8 ～0.9;

炸藥單耗量為:1.2 ～1.8kg/m3。

圖1 隧道開挖與初期支護施工循環作業工藝流程圖

間隔裝藥，所有爆破孔孔口用黃泥或砂袋堵塞，其堵塞長度不小于15cm，爆破后炮眼半孔殘留率III類圍巖大于70%、IV類圍巖大于80%。

②鉆孔:采用多功能臺架車配合風鉆按爆破設計布孔位置鉆孔。

③裝渣及運輸:采用裝載機裝渣，大型自卸汽車運輸。

(3)噴混凝土施工工藝。從下至上一排排噴壓，噴嘴距被噴巖面0.8～1.2m，每次噴層厚度拱頂為3～5cm，邊墻為5～8cm，噴嘴大致垂直巖面，盡可能減少回彈。當噴層混凝土較厚時分層噴，當前一層已終凝時，即可進行下一層的噴射。有鋼筋網時，噴混凝土應覆蓋鋼筋2cm以上;有鋼格柵時，噴混凝土將格柵覆蓋，并確保有一定的混凝土保護層。

(4)錨桿施工。錨桿孔孔位偏差不大于15 cm，孔深誤差不得大于10cm;錨桿桿體、露出巖面的長度不大于噴層厚度，錨桿采用錨固劑進行錨固，錨固劑加入長度應達孔深的80%以上。

(5)鋼筋網施工。鋼筋網按設計編制、接頭采用點焊或綁扎，盡可能采用現場綁扎網筋，網筋與巖面盡量密貼，利用錨桿端部定位。兩片網間的搭接長度不小于20cm。鋼筋網與巖面距離不得大于30mm。

(6)管棚施工。采用熱軋無縫鋼管超前支護，鋼管采用絲扣聯接，鋼管前端呈尖錐狀，管壁四周鉆兩排φ20壓漿孔。施工時鋼管沿隧道周邊1°插角打入圍巖，插入鋼筋籠后再灌注30號水泥砂漿。

(7)工字鋼拱架及鋼格柵施工。相鄰工字鋼拱架或格柵焊接縱向聯接鋼筋，使其成為一整體，工字鋼或格柵施工質量應注意以下幾點:

①由于局部超挖，工字鋼拱架或格柵個別地方未能緊貼巖面，應以適當的間距在其后墊入混凝土塊，使其與圍巖抵緊，每一榀格柵至少有16個點與圍巖緊密接觸。

②工字鋼或鋼格柵必須與超前支護小導管尾部焊接牢固，與接觸的錨桿端部焊接牢固，以此來加強聯合支護的整體性。

③工字鋼架應在初噴5.5cm厚噴射混凝土后架設，架設完成后再噴射混凝土。

(8)小導管注漿:采用5m長、φ42無縫鋼管(壁厚4mm)、水泥、水玻璃雙液漿超前支護。

(9)防水板施工:防水板在二襯前1～2d內施工完一個襯砌環。施工方法:作業平臺就位，清除工作面外露的錨桿頭和鋼筋頭;對漏水部位采取引排。按設計要求埋設盲溝管或增加盲溝管。防水板接頭處應干凈，搭接寬度為10cm，兩側焊縫寬度不小于2.5cm(粘縫寬不小于5cm)。防水層沿拱部邊墻環狀鋪設，從下至上用墊圈和繩吊掛在固定點上，其固定點的間距拱部為0.5～0.7m，側墻為1～1.2m，凸凹處應增加固定點，點間不得繃緊。無紡布和防水板應緊密切疊合、整體鋪掛。

(10)隧道襯砌:拱墻襯砌采用鋼模臺車泵送入模整體澆注混凝土工藝施工。混凝土洞外生產供應由混凝土攪拌運輸車運輸、混凝土輸送泵泵送入模，襯砌臺車上設窗口用于插入式振搗器振搗。待混凝土強度達到2.5MPa后即可脫模，脫模時間根據試驗結果確定。

(11)檢底鋪底施工。

①隧道檢底前，人工配合風鎬(或小炮)鑿、清除多余的巖石、松渣并運出洞外。

②墊層C15混凝土和有仰拱段C15回填混凝土施工按設計配合比配料，根據墊層面標高立模、現場澆灌并攤鋪找平搗實。

(12)隧道路面施工。

①安裝模板:槽鋼作邊模，按測量放線位置設置于基底面上，在槽鋼板內外側旁打入鋼筋固定鋼模，固定筋間距為0.5～1m，模板內側涂脫模劑并標示橫向接縫的位置記號。

②設置脹縫、縮縫、嵌條和傳力桿及邊緣角隅鋼筋:脹縫處嵌條用木絲板制作，長度與路面同寬。橫向縮縫采用假縫加傳力桿型，假縫采用切縫法施工，待混凝土強度達到30% ～50%時，用混凝土切縫機切割成縫。

③攤平搗實:攤鋪應比模板略高，確保搗實后符合設計厚度要求。混凝土攤鋪平整后，先用插入式搗固棒進行振搗，然后用平板振動器在模板上來回振搗兩遍，以其表面有5～10mm厚砂漿為宜。

④壓痕、養生:初凝后用壓痕器將混凝土表面壓出槽痕以增加抗滑力，然后立即進行覆蓋養生。

⑤拆模填縫:待混凝土達到一定強度后拆模，伸縮縫用瀝青填塞。

3 結語

隧道的施工方法直接影響隧道的施工進度和施工質量，因此，在進行隧道施工前，一定要重視施工前地質調查的作用并做好施工中地質超前預報工作，確定合理的施工方法和支護類型，對圍巖較差洞段采取錨超前、短進尺、弱爆破、強支撐、快封閉的方法進行施工，方能取得較好的效果。