結合某工程案例談談大跨度隧道施工技術

摘要：本文章主要是通過某工程案例來探討大跨度隧道施工技術在實際施工中的運用，對大跨度隧道施工技術進行了探析。

關鍵詞：大跨度；隧道；施工；支護技術；防排水工程

一、工程概況

本隧道是雙向六車道的大跨度公路隧道，左線洞身276.5m，右線洞身191.5m，隧道最大埋深70m，最小埋深1.6m，左右線最小凈距35m。該隧道的進口位于一小沖溝谷內，存在地表水防水防排、防滲、防沖刷問題，滲流穩定性差；隧道進口頂部為全強風化泥巖帶，屬于V級圍巖，其承載力較低。進口位置巖性為微風化泥巖，屬于IV級圍巖，承載力稍高。進口段邊坡巖層傾向與坡向相同，呈不利組合，穩定性較差。同時進口段坡面以全中風化泥巖為主，泥巖具有崩解特性，在開挖后基巖易風化，其密度亦隨之降低，特別在遇水時極易崩解，在自重應力及下滑力的作用下經蠕變作用，形成大的裂隙，同時受巖體本身節理及其它軟弱結構面的影響，開挖的洞口邊坡容易產生碎落、坍塌，甚至形成大的滑坡，導致邊坡失穩，對施工會產生一定影響，必須清除或穩固后方可進掘。

二、隧道施工工藝

1. 洞口開挖

1.1洞口仰坡加固處理

在開挖前洞口邊坡處于暫時平衡狀態，根據工程設計要求，保證工程質量，滿足抗震需求，確保洞口仰坡的長期穩定和隧道洞口段的施工安全。因此，在隧道洞口施工前，需加強排水和植草防護。 在距離坡頂6米的地方挖設一條天溝，平臺設截水溝，采用石頭砌漿成，平臺用石頭砌漿加固且封閉。在施工范圍內，對洞口左右兩側由人工進行橫向刷順，坡面由人工植草防護。根據現場地形及仰坡平臺位置處按設計要求進行防落石護欄的施工。

1.2洞口開挖

根據測量放樣，在對隧道周邊圍巖超前加固后，進行隧道洞口開挖。施工道路修至洞口，在近洞口側70M范圍內及兩洞口中間地帶，用挖掘機整平壓實做供風、供水、供電設施及材料和其他機型的停放地。隧道洞口剛開始施工時，因其地質條件較差，所以必須得保證洞口邊仰坡的穩定，根據實際情況，先落實好放排水的工作，按照實際地形和設計圖紙，修筑洞頂截水溝，蘇通原有排水系統，并與之相連接，使之形成完整的排水系統。 在洞口開挖施工時，需要清除開挖面上的松渣以及其它雜物，采用挖掘機從上到下有序的挖，同時有些地方配合人工挖掘，嚴禁上下垂直同時作業，開挖的廢方用汽車拉至棄渣場。有需要爆破的，必須嚴格控制爆破參數。 且邊仰坡開挖后，按設計要求及時進行防護。

2.超前支護

開挖放樣后，利用鋼架進行超前導管定向。沿開挖輪廓線外緣進行超前導管支護，導管的尾部與鋼架焊接牢固。采用注漿機進行導管超前預注漿固結。首先在制作小導管上采用Ф40的無縫鋼管（每根小導管的長度為6m，管頭呈35°。）的錐形體。

端頭花管長2.5m，花管部分鉆有中6mm.中10cm的孔眼，交叉排列，孔間距18cm。按照設計外插角要控制在10°～15°，不能超過150，否則漿液擴散不能達到預定效果。小導管環向間距0.40m，排距3.6m，搭接長度1.7m。

注漿的好壞是能直接影響加固效果和控制效果。首先，在掌子面噴射厚20cm混凝土作為止漿墻。經過試驗確定注單液水泥漿最為經濟適用，試驗中水灰比l：l，7d抗度可達到7MPa。施工中添加適當量速凝濟以加速凝固。注漿順序“先兩邊，后中間，先下后上”的原則逐次對小導管進行注漿。

3.初期支護

隧道初期支護是由中空錨桿、鋼筋網片、型鋼架和噴射混凝土支護等聯合組成的一種受力結構。在洞口加強段輔助ф120×8mm大管棚超前支護、ф45×5mm管棚超前支護以加強圍巖受力，確保隧道洞室開挖穩定。在隧道斷面開挖后，及時進行通風、排危和斷面超欠挖檢查處理。

3.1在隧道洞口開挖面后就緊跟著初期支護，從而使圍巖與錨噴網及時聯合成受力體系，共同受力。

3.2錨桿鉆孔本身應成直線，避免彎曲。方向沿隧道周邊徑向，并根據巖層節理、產狀予以調整，不能平行于巖面。

3.3小導管架立鉆孔時需精確核定孔位，保證鉆機鉆桿線與導管設計線吻合，鉆機在鉆孔時不能產生偏移和傾斜。導管的尾部與鋼架焊接牢固。

3.4）鋼筋網按照設計和規范要求進行預制加工（100cm×100m、200cm×200m）、現場安裝，并使鋼筋網緊貼初次噴射混凝土面（巖面）。鋼筋網的交接點采用梅花形間隔點焊，利用外露中空錨桿進行固定，個別部位采用架設 zx 適當的Φ25鋼筋頭（錨固劑錨固）固定牢固，使鋼筋網在噴射混凝土時不至于晃動。

3.5安設前進行斷面尺寸檢查，及時處理欠挖侵入凈空部分，保證鋼架正確安設，鋼架外側有不小于5cm的噴射混凝土。安設拱腳或墻腳前，清除墊板下的虛碴，將鋼架置于原狀巖石上。在軟弱地段，采用拱腳下墊鋼板的方法。鋼架與封閉混凝土之間緊貼，在安設過程中，當鋼架與圍巖之間有較大間隙時安設墊塊，墊塊數量大于10個，兩排鋼架間沿環向每隔1m用Ф22的縱向鋼筋焊接，形成縱向連接系。拱腳高度不夠高設置鋼板調整，拱腳高度低于上半斷面底線以下10cm。拱腳每邊打兩根Ф25長1.5m的鎖腳錨桿，利于下部開挖時初期支護的穩定。

3.6噴射混凝土前對原材料、機械設備進行檢查，檢查受噴巖面，清除危巖浮土和欠挖部位，沖洗吹掃巖面，埋設厚度標志。邊墻部分為從下而上，從左到右或從右到左，分段分片進行，并注意呈旋轉軌跡運動，一圈壓半圈，縱向按順序進行，旋轉半徑一般為15cm，每次蛇行長度為3～4m。在拱部拱腳至拱腰處，自下而上，拱腰至拱頂由里向外噴射砼。當巖層松軟易坍方時，噴射作業應緊跟作業面，初噴應先拱后墻，復噴應先墻后拱，噴射砼時，其噴射砼速度不宜太慢或太快，適時加以調整。鋼架與圍巖之間的間隙采用由兩側拱腳向上噴射密實。

4.仰拱支護

根據設計要求，在完成拱墻初期支護后，及時采用左右交錯的方式進行仰拱開挖、安裝鋼架、噴射鋼纖維支護，使初期支護封閉成環，以盡早發揮圍巖的自承能力，構成穩固的初期支護體系，縮短二次應力重分部的時間。施工仰拱混凝土后，為洞內施工運輸創造良好的作業環境。

5.臨時支護

在Ⅱ類軟弱圍巖段，當初期支護施工結束后圍巖變形接近規定值但仍無減緩趨勢或混凝土表面已有明顯開裂時，必須進行臨時支護。臨時支護采用I20b工字鋼豎向支撐。工字鋼縱向間距1.5m，采用角鋼連接，形成一面受力的墻體，以承受圍巖變形壓力。工字鋼底部采用縱梁支墊，以增大支撐體系的受力效果。由于斷面大，可以根據現場情況采用中間支撐或兩側拱腰支撐。同時在圍巖變化部位進行小導管注漿固結，并檢查注漿效果。注漿導管深度與支護錨桿一致。待圍巖穩定后再撤去臨時支撐。

三、防排水工程

在隧道中建設中，隧道的防排水工程是具有非常重要的作用，若出現滲水會造成諸多的危害，如降低混凝土的耐久性，隧道內設備易腐蝕，壽命降低，功能減退等。

防排水：隧道防排水應當遵循“防、排、堵、截結合，因地制宜，綜合治理”的原則，保證隧道結構物和運營設備的正常使用和行車安全。隧道建成后，應滿足拱部、邊墻、路面、設備箱洞不滲水，隧道襯砌背后不積水，排水溝不凍結。

1.防水工程：包括襯砌柔性防水工程及襯砌漏水防水工程。

襯砌柔性防水工程：二次襯砌與噴射混凝土之間設置ECB復合土工防水板作為柔性防水設施。

襯砌漏水防水工程包括：襯砌結構自身要求密實（抗滲等級不低于S8）；沉降縫采用背貼式止水帶加中埋式橡膠止水帶防水和施工縫采用背貼式止水帶防水加止水條防水；為保證襯砌混凝土質量，須采用泵送混凝土澆注。

2.排水工程：包括襯砌背面排水工程、路緣排水工程以及洞頂截水工程。

襯砌背面排水工程： 二次襯砌與噴射混凝土之間環向設置MF12塑料盲溝，使水能沿環向管排到襯砌墻腳處，在墻腳處有縱向Φ100mmHDPE排水管，再用橫向排水管將縱向排水管里的水引排到電纜槽下排水溝內，再經排水溝將洞水排至路基邊溝。隧道開挖過程中如果拱部和側墻有集中出水點，應當根據出水情況和地下水系條件進行注漿封堵，然后出水點處加設φ100半圓形環向排水管將可能復出的地下水引到墻腳縱向Φ100mmHDPE排水管。

路緣排水工程：在隧道路面較低側設排水邊溝，將隧道內清洗等污水收集到邊溝排到洞外。由于路面橫坡的變化（超高），在隧道路面橫坡為0處（K14+119.2處）設φ108×5mm鋼管過渡。

洞頂截水工程：根據地形地勢及匯水面積，進口端左線、右線洞口上部各設置一道截水溝，左線出口洞口上部設置一道排水溝，右線出口洞口上部設置兩道排水溝，將山體地表水引排至隧道外路基邊溝中。施工期間可根據實際需要設置截水溝，引排地表自然降水。

四、結束語

總之，在當今大跨度隧道工程越來越多，施工企業必須堅持“管超前、短進尺、弱爆破、強支護”的施工原則，根據工程地質實際情況，采取合理有效的施工方法和施工技術，加強施工生產安全管理，才能更好的保證施工質量。