淺析隧道施工新技術(shù)

張良周　宋慶毅

摘要：目前我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍處于高速發(fā)展階段，公路、鐵路建設(shè)是其中重要組成，大多鐵路、公路線均有隧道工程。隧道工程作為公路建設(shè)中最為重要的一個環(huán)節(jié)，加強其施工管理可謂是極其重要的。但由于隧道施工需要綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境等多重因素，且具體施工技術(shù)難度較高，使得實際隧道施工必須要嚴格進行施工技術(shù)的控制。基于此，文章就隧道施工新技術(shù)進行簡要的分析，希望可以提供一個借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道施工；新技術(shù)；應(yīng)用

1.鐵路隧道工程的特點概述

1.1施工環(huán)境較為惡劣

鐵路隧道工程施工的環(huán)境大部分都較為艱苦，在具體施工過程中，極容易受到水文地質(zhì)等因素的影響。同時鐵路隧道工程施工需要使用眾多大規(guī)格的機械設(shè)備，加之隧道內(nèi)部空氣不暢以及光線的不足，使得工程項目的整體施工難度較大。同時具體施工過程中，還需要對隧道的坍塌、地下水涌出以及瓦斯氣體等惡劣環(huán)境等進行相應(yīng)的防范，避免上述惡劣環(huán)境所帶來的人員傷亡事故。

1.2施工工序相對較為復雜

鐵路隧道工程施工通常需要多個工種和工序的完美銜接配合，且其主要在狹窄的工作面上展開大規(guī)模的進料、出渣運輸?shù)然顒樱涫┕るy度非常大。因此，為確保鐵路隧道工程的施工進度和施工質(zhì)量，需要對工程項目進行全面且科學的規(guī)劃。

2.隧道施工新技術(shù)的應(yīng)用

2.1水壓爆破減塵技術(shù)

水壓爆破減塵技術(shù)即是利用爆破應(yīng)力波對水的不可壓縮性，使經(jīng)過水傳達到炮眼圍巖中的爆炸能量幾乎無損失，減少單位巖石的炸藥消耗量，減少溫室氣體及粉塵排放，并且有利于巖石破碎。炮眼中的水可以有效起到霧化減塵的作用，大大降低粉塵對環(huán)境的污染。

水壓爆破減塵優(yōu)化措施如下：

1）水袋選擇優(yōu)化。為提高水袋灌注質(zhì)量，通過多次現(xiàn)場試驗，根據(jù)炮眼直徑42mm，確定袋壁厚0.8mm，袋徑35mm，袋長200mm，袋頭由平頭改為圓頭。另外封口溫度過低會導致封口不嚴，水量損失嚴重，經(jīng)試驗，該地區(qū)水袋最佳封口溫度為240℃。

2）炮泥制作優(yōu)化。炮泥加工直徑取36mm-38mm。炮泥中如砂過多，則炮泥成型較差；過少則炮泥比重小；水要適中，過少起不到粘合及降塵作用，過多則炮泥軟，不易搗固堅實。經(jīng)檢測，炮泥四種成分的最優(yōu)重量比例為粘土：砂：水：聚亞胺膠脂=0.75：0.11：0.08：0.06。

3）裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化。清孔質(zhì)量不能滿足時，易出現(xiàn)孔底欠挖，而且安裝過程中，孔底水袋搗入深度較深，力度與深度不好掌握，易搗破水袋。建議首先提高清孔質(zhì)量，采用水壓清孔，其次將平頭水袋改為圓頭水袋，最后又在搗棍前端安裝橡膠軟頭。

2.2濕噴混凝土技術(shù)

1）噴射角及距離。通常情況下巖面和噴嘴應(yīng)要求垂直，其邊墻在噴射作業(yè)時，要求將其噴射到頂端，需要先是噴嘴要向下10°才能再噴射作業(yè)；以直徑的方向來進行噴射隧洞拱起部位，若格柵或鋼筋網(wǎng)蓋住了其作業(yè)面，其噴頭就要輕微傾斜一下，但是角度調(diào)整限制在70°以內(nèi)。在噴射過程中，噴嘴和作業(yè)面的角度不可以太小，避免使得混合料可能會在作業(yè)面上滾動，以導致形成了波形的噴面，也增大了其回彈量，從而也會破壞其噴射的效果；因此混凝土強度及回彈限值應(yīng)以基準來對其噴射的間距進行設(shè)定，一般為0.6-1.2m。

2）噴射的順序和時間的間隔。噴射時，須按“邊墻-拱腳-拱頂”的順序由下而上分層分段噴射。分層進行噴射時，每層的厚度最多不能超過60mm；在噴射時，兩層之間的時差須限制在15-20min。在噴射之前，要對其找平施工面，噴頭需呈螺旋狀或s形來均勻進行噴射，每一圈均壓至前一面至少半圈，而且旋轉(zhuǎn)的直徑最好不要超過300mm，每一次噴射的距離需要根據(jù)其速凝的結(jié)果進行確定，以便讓噴出來的面層能相對光滑和平順；在下一層混凝土噴射開始前要保證上一層的混凝土達到了相對強度，每一次噴射混凝土的長度最好在3-4m。

3）回彈量調(diào)整。在噴射過程中，會受到配筋、巖石或骨料之間的相互摩擦與相撞，從而使被噴射面上的物料掉落下來，稱為回彈量。由于受到混凝土噴射的地方、水灰比、水泥摻量、空氣壓及骨料的配比和最大粒徑等確定了其回彈量的大小。噴射混凝土的前期若回彈量相對大一些，在它變成塑性之后，粗骨料容易進入時回彈量就會縮小，因此需通過改變噴射混凝土的厚度以改變其回彈量；再者因混凝土的回彈材料中多以粗骨料為主并且水泥的摻量較少，所以它不能再新利用，從而降低了其最后的混凝土噴射的效果和質(zhì)量。

4）整平。噴射混凝土平整有利于增加混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)強度。如果對其強加振搗和整平就會物極則反，產(chǎn)生一些不好的情況，有可能會損壞鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)度而且容易在混凝土里面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。但是靠噴射時自然而然形成的則又會太粗糙，而且會對后期的二襯施工進行鋪設(shè)防水板產(chǎn)生一定的影響。

2.3隧道支護技術(shù)

中長、大鎖腳鋼管技術(shù)是一種抑制初支下沉變形的加強技術(shù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況、初支變形情況對鋼管直徑、長度、數(shù)量、施作時機等技術(shù)參數(shù)及時調(diào)整。實踐過程中要用到潛孔鉆機進行成孔、安裝作業(yè)，考慮到潛孔鉆機使用成本，當淺埋軟弱圍巖需加強段落長度越長時經(jīng)濟效益越可觀。當然，該項技術(shù)在其他類似的不良地質(zhì)條件下，也可考慮作為一項常規(guī)的洞身初支加強技術(shù)。

通過設(shè)置縱向工字鋼托梁加強初支的整體連接并對下設(shè)的鋼管鎖腳起到鎖定作用，長、大鎖腳鋼管與常規(guī)的φ42*3.5mm鋼管鎖腳相比，極大地增加了鎖腳對初支下沉變形的抵抗力。在淺埋軟弱圍巖進洞施工中，采用較常規(guī)的三臺階預(yù)留核心土法，輔以打設(shè)較大鋼管鎖腳和設(shè)置工字鋼托梁控制初支變形，與傳統(tǒng)的“CD”法或“CRD”法相比，其工藝簡單、質(zhì)量可控、成本低廉、進度快速。

3.隧道施工新技術(shù)的應(yīng)用實例

某隧道全長7079m，進口設(shè)計高程4377.01m，出口設(shè)計高程4232.83m，該隧道初期支護采用的是C25噴射混凝土。在高寒高海拔地區(qū)公路隧道中的噴射混凝土施工中關(guān)鍵就是要保證噴射混凝土的強度及抗凍耐久性和抗?jié)B耐久性。

3.1噴射工藝參數(shù)控制

噴射工藝參數(shù)的控制也是噴射混凝土施工中的一項關(guān)鍵技術(shù)，噴射壓力、噴射角度以及噴射距離等都是對噴射混凝土施工有重要影響的參數(shù)。噴射工藝參數(shù)不僅影響噴射混凝土的強度，而且還影響對噴層厚度的控制。噴射混凝土時須嚴格控制好噴射壓力，壓送壓力過高和過低都會導致回彈率增加。如果壓送壓力過低，混凝土自搗固的效果不足，回彈率增加。為降低噴射回彈量，濕噴混凝土的噴射壓力一般控制在0.3MPa-0.6MPa。噴槍與噴射面的距離間隔一般以1.0m-1.5m為宜。

3.2噴射厚度控制

如果噴射混凝土的厚度達不到設(shè)計要求，起不到控制圍巖過度變形的作用，會引起噴層開裂和剝落，以至影響工程的安全使用。影響噴射混凝土厚度的因素主要有：

1）回彈率：隧道拱部噴射混凝土時回彈率大，施工操作難，導致拱部混凝土噴層經(jīng)常達不到設(shè)計厚度。為了防止這種情況的出現(xiàn)，拱部的噴射混凝土可以采用模噴的辦法來施工。

2）加強施工管理。施工過程中可通過埋設(shè)標志來控制噴射混凝土的厚度，以確保最小厚度滿足設(shè)計要求。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》的規(guī)定頻率加強對噴射混凝土的厚度檢測。

3.3密實度控制

初期支護背部與圍巖之間如果存在空洞，初期支護與圍巖將無法共同作用，極大的影響隧道的安全使用。密實度的控制主要包含兩個方面：一是對于超挖引起的孔洞的回填，應(yīng)采用模筑混凝土或噴射混凝土進行回填密實，堅決杜絕使用干砌片石及其他填充物進行回填。二是噴混凝土時應(yīng)注意噴射角度及風壓做到密實、無空洞，尤其是鋼拱架背后要特別注意。

3.4平整度控制

噴射混凝土的表面平整度直接關(guān)系到防水板的鋪設(shè)質(zhì)量、二襯混凝土與初期支護之間的空洞率等質(zhì)量問題。保證平整度合格最基本的措施是光面爆破參數(shù)設(shè)計合理，保證光面爆破效果。在光面爆破效果良好的基礎(chǔ)上，噴射混凝土過程中應(yīng)做到噴射厚度均勻一致，這樣平整度方可滿足要求。如果開挖輪廓線超欠挖嚴重，對欠挖部位及時進行處理。

總之，隨著隧道工程建設(shè)的增多，各種新技術(shù)逐漸運用到施工中來，從而有效的提高了施工質(zhì)量與效率。與此同時，還應(yīng)當進一步加以新技術(shù)的研究，從而更好的促進隧道工程建設(shè)水平的提升。