高等級公路隧道施工及監控技術

王 根

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

?

高等級公路隧道施工及監控技術

王 根

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了高等級公路隧道施工技術方案的確定方法，從洞口開挖、鉆孔、注漿導管安裝、爆破、塌方處理、初期支護等方面，闡述了公路隧道施工階段的技術處理措施，并分析了施工監控量測項目及方法，提高了隧道施工的安全性。

隧道，圍巖，監控技術，支護結構

0 引言

21世紀，隧道工程的作用越來越重大。隧道一般指在保留上部地層的情況下，挖出具有某種功能用途的地下空間。按照施工場地的劃分，可以分為巖石隧道和軟土隧道。高等級公路隧道能夠在山地地區克服地形阻撓，保證交通線路的連貫，還可以防止出現落石、塌方等情況，其能解決環境敏感以及城市擁堵的現實問題，對其施工和監控技術進行研究非常具有必要性。

1 高等級公路隧道施工技術

1.1 對施工技術方案的確定

首先要對施工作業線進行安排。我國目前施工作業主要按照現場地質情況以及隧道的結構應用導洞先行的方式。從中導洞前掘45 m后澆筑中墻，當混凝土強度升高到一定標準后，進入左洞，并將右洞的掌子面控制在左洞后10 m的范圍內。等到圍巖變形穩定后，再次襯砌。如果初期沒有達到較高的支護強度或者出現較大變形，要提高初期的支護強度，初期支護要采用錨桿、噴混凝土以及格柵鋼架，并對二次襯砌的設計參數進行調整，將二次襯砌與掌子面的距離保持在30 m左右[1]。

其次要注意施工時的防塵和通風，應用濕式鑿巖的方式以及爆破灑水能夠減少粉塵濃度，針對通風可以應用壓入法，分別用軸流風機對中導洞以及左右兩洞進行送風，對于開挖面以及送風面的距離要保持在15 m之內[2]。

再次是對供水方案進行確定。在隧道垂直距離30 m處修建蓄水池，水源要來自附近水電站水渠，保障施工用水。在隧道另一側山腳開采積水池，保障施工人員生活用水。水源都要符合國家安全標準。然后是對排水方案的確定，隧道進口處一般應用反坡施工，所以可以在開挖地段中挖掘集水坑，將廢水送入集水坑，之后用抽水機排出。針對出口處主要應用順坡施工，排水主要是在自然坡設置塑料管來進行排水[3]。

最后要熟悉環境。必須在施工前對施工現場加以了解，了解洞口是否存在滑動和偏差情況，開工之前，要對隧道兩洞口的控制點進行復測和聯測。

1.2 施工階段技術處理

第一是洞口開挖。針對洞口開挖，容易出現仰坡、邊坡滑塌以及失穩的情況，應該對地質進行勘察，并找出有效的加固方案和進洞位置，當滑坡出現后從而采取措施來進行防治。

第二是鉆孔數據。先要確定好孔眼的位置，要根據設計時的環向間距來綜合確定。針對外插腳要沿著鋼支撐外側來進行鉆孔，保證孔深在5 m，左右洞要深2.5 m，中導洞要深3.2 m[4]。

第三是對注漿導管的安裝。要采用高壓風來做好對鉆孔的清孔工作，保證注漿的壓力為0.701 MPa，如果滿足了注漿壓力，要繼續保持15 min[5]，如圖1所示。

第四是爆破。要應用預裂爆破，在對主爆破區進行爆破之前，就要先爆破出符合一定寬度的裂縫，從而對巖體的破壞進行控制，另外它能緩沖振動，保證開挖輪廓能夠平整。

第五是塌方的處理。要對施工現場的地質情況有效掌控，按照相關標準施工，根據圍巖及施工環境，控制好工序間的步長。針對地質條件較差的仰坡部位，要做好測量防護工作。

第六是環境的影響。在設計過程中，要對施工環境的影響進行考慮，防止施工危害山體的穩定及破壞植被和坡體的完整。

第七是初期支護。初期支護較為完整，不僅能夠起到臨時支護的作用，還能提高隧道圍巖的強度。按照設計規范來初期支護，對相關數據進行測量和記錄，并對隧道施工進行指導。

第八是二次襯砌。如果之前襯砌出現裂縫、蜂窩以及背后填塞不實的情況，必須進行二次襯砌。襯砌必須要兼顧施工質量和工程美觀，襯砌臺車要嚴格按照隧道設計方案，表面平整，且接縫嚴實，剛度要達到標準。

2 高等級公路隧道監控技術

在隧道開挖過程中需要應用多種儀器設備以及量測元件來完成監控量測，主要量測的是地表沉陷、支護結構和圍巖的變形、應變以及應力等。因為巖土生成條件以及復雜的地質作用，任何高精度的預設計都不能符合開挖后圍巖的實際情況，我國目前采用的計算機模擬仿真分析對各因素對結構的影響也無法反映[6]。

目前現場監控量測項目主要分為選測項目和必測項目兩個部分，必測項目屬于常規量測項目，主要是為了保證施工和設計工作中圍巖的穩定，并對支護結構的工作狀態進行判斷，從而為施工設計進行指導，如表1所示。選測項目主要是針對具有特殊含義的區段，存在補充測試的含義，它主要是為了對隧道噴錨支護效果以及圍巖松動情況進行判斷。

表1 隧道現場監控量測項目及方法

因為量測儀器精度存在誤差，量測數據具有離散型，數據的原始時態曲線也就是時間—位移曲線會呈現鋸齒形，所以要對量測數據應用數學方法分析和整理，來求出圍巖變形規律和趨勢，計算其最大變形量，將其和同變形臨界值對比，判斷其變形是否在標準范圍，并了解經過整理的時態曲線的離散型算出預報結構采用數據的精度和誤差。我國現在對位移時態曲線整理主要采用線性—非線性回歸分析法。同時應用測得位移反分析，可以知道圍巖物性指標和荷載，并支護系統受力和變形分析。

隧道圍巖位移預測預報能夠了解支護形式和參數，能夠保證隧道安全，也能夠預測圍巖最終位移量，還能確定位移動態趨勢極限位移并預報突發失穩時間。對圍巖—噴錨支護力學發展來說，及時預報能降低損失。如今預測隧道圍巖位移的方式較多，有線性—非線性回歸預測、灰色系統預測、時間序列預測等，這些方式各有優劣，對其聯合應用，效果更佳，從而在支護初期針對變形量測對圍巖失穩情況預報中發揮效力。超前地質預報能預測掌子面內一定長度內圍巖類別、成洞能力、圍巖類別等，提出相應開挖支護方案。超前地質預報有長期和短期之分，長期能夠保證預報500 m的位置，主要儀器有TSP系統和淺層地震儀；短期的只能預報30 m范圍內，它結合長期超前預報結果，對范圍內巖性地層情況預報，并對掌子面和周圍圍巖的不良地質體延伸至掌子面前方的情況掌握，能提前得知地下水涌出情況，主要探測設備有瑞利波探測儀及地質雷達。

施工過程中可以根據施工監控技術進行設計修改。例如，針對圍巖預估偏高的地段可以降低圍巖類別，通過加強支護或增設鋼筋網來保證工程質量；針對圍巖預估偏低的地段可以提升圍巖類別，來降低資金投入；按照最終變量來對開挖斷面尺寸進行修改。

3 結語

高等級公路隧道施工較為復雜，其中存在較多的質量控制技術，需要施工人員按照施工規范，注意施工重點。高等級公路隧道施工的質量關乎著國民經濟的穩定和發展，必須要引起重視。從施工技術和監控技術兩個方面進行落實，保證我國公路建設的持續發展。

[1] 王祥秋,楊林德,高文華.高速公路隧道施工安全信息化監控技術[J].中國安全科學學報,2004(8):112-115.

[2] 郝 哲,趙春艷,胡鐵明,等.公路隧道施工中的測試與監控技術[J].沈陽大學學報,2004(6):47-51.

[3] 葉林杰,鄭雄興.高等級公路隧道施工技術研究[J].交通世界(運輸·車輛),2015(5):151-152.

[4] 李金隆.淺談高等級公路隧道施工中應注意的技術問題[J].科技資訊,2011(3):53.

[5] 曾瑞鑒,沈向軍.淺談我國高等級公路隧道施工的監控[J].民營科技,2011(1):196.

[6] 羅春雨,雷啟云,肖志明.高等級公路雙連拱隧道施工技術[J].西部探礦工程,2007(7):149-151.

The construction and monitoring technology of high grade highway tunnel

Wang Gen

(Shanxi Jinzhong Road and Bridge Construction Group Limited Company, Jinzhong 030600, China)

This paper introduced the determination method of high grade highway tunnel construction technology scheme, from the tunnel excavation, drilling, grouting pipe installation, demolition, collapse treatment, preliminary support and other aspects, elaborated the technical treatment measures in highway tunnel construction stage, and analyzed the construction monitoring items and methods, improved the safety of tunnel construction.

tunnel, surrounding rock, monitoring technology, support structure

1009-6825(2016)30-0178-02

2016-08-18

王 根(1970- )，男，工程師

U456

A