隧道工程施工控制要點

曾東斌

【摘 要】文章結合柳州市蓮花大道壩洲坪隧道施工實踐，對公路大斷面隧道洞口排水系統、邊仰坡開挖及防護、導向墻施工、管棚進洞、洞身開挖、初期支護、防排水施工、二次襯砌施工工序控制要點進行分析總結。

【關鍵詞】公路隧道；施工工序；控制要點

1.引言

隨著我國國民經濟的不斷發展和公路建設水平的不斷提高 ，特別是西部的大開發 ，我國公路隧道的數量和長度呈逐年增加的趨勢 ，但是在隧道的施工過程中 ，要善于總結各個施工工序施工方法 ，同時加強施工管理 ，科學合理地組織施工 ，才能達到預期的目的。

2.工程概況

柳州市蓮花大道壩洲坪隧道位于柳州市北部，西起河東片區經一路交叉口，途經三門江國家森林公園，東接擬建項目柳州市官塘大橋，直接連接主城區和廣西柳州汽車城，道路等級為城市快速路，主線雙向六車道，起訖里程K4+470～K4+850，全長380m。

3.總體施工工序

在公路大斷面隧道的各種施工方法中，其主要施工工序包括：洞口排水系統→邊仰坡開挖及防護→（導向墻施工）→（管棚進洞）→洞身開挖→初期支護→防、排水施工→二次襯砌→洞門施工→附屬工程施工。

4.主要工序控制要點

4.1洞口工程控制要點

4.1.1洞口排水系統。

洞口土石方開挖前完成仰坡外截水天溝施工，確保有效攔截地表水滲入洞內。人工開挖水溝時，務必將挖出的虛土運走或夯實后原地利用，防止虛土沉降后水溝開裂。進洞后立即施做洞門兩側排水溝，與洞頂截水天溝相連，形成完整的排水系統。

4.1.2邊仰坡開挖及防護。

測量放樣，灑白灰標示出開挖邊線，自上而下逐段、逐層開挖。開挖完成后，檢查坡面成型質量，然后進行臨時防護施工。臨時防護一般采用錨、噴、網聯合防護，永久防護采用漿砌片石或骨架護坡防護。

壩洲坪隧道洞口為淺埋段，邊仰坡開挖前，設置地表沉降、地表位移觀測點，測點一般單排設7～11點，每5～10米設置一排。壩洲坪隧道洞口接高邊坡路塹，邊坡頂增設觀測點，邊仰坡開挖前開始觀測初始數據。

壩洲坪隧道出洞口地形陡峻，坡度約60°～80°，洞頂板埋深0～40m，圍巖以坡殘積黏性土為主，其厚度較厚，隧道開挖后土層可能沿土體裂隙或基巖面發生滑移，且擾動后的坡殘積黏性土自穩定性較差，開挖洞口段邊仰坡時，發現邊坡噴錨封閉后頻繁出現坡腳垮塌現象，通過在邊坡增設泄水孔泄水的方法防止垮塌。具體方法采用超前支護用小導管，風槍鉆孔后將小導管送至孔內，根據邊仰坡實際開挖高度設置，最底層距坡腳一米高處設置一排，間距可按3m×3m進行設置（可根據實際情況適當調整）。

4.1.3導向墻施工（提前考慮預留變形量）。

對設計有長管棚進洞隧道口，施作導向墻。導向墻盡量利用原狀土做底模，一般導向墻內設置2～3榀格柵鋼架，鋼架外緣焊導向管。導向管安裝時，注意考慮大管棚設計外插角及線路縱向坡度，使管棚起到最好的超前支護作用。導向墻設計為拱部120度。導向墻頂，及兩拱腳處埋設測點，觀測導向墻位移。進洞后，及時施作洞門及洞口防護工程。

4.2洞身開挖控制要點

4.2.1測量放樣。

掌子面開挖采用有免棱鏡測距功能的全站儀“激光投點法”放樣。減小放樣誤差，保證開挖精度。所謂“激光投點法”即自隧道拱頂向下每50cm，在巖面上實測開挖面坐標，反算其里程、偏距。與隧道開挖支距圖對比后，移動其差值后，重測坐標反算支距，差值在2cm以內時，可直接用油漆做點，依次放樣出開挖輪廓。

盡量不采用放樣出開挖面圓心后，用鋼尺伸至半徑長度后，鋼尺一頭置于圓心處，另一頭畫開挖輪廓線的“畫線法”。畫線法相對激光投點法節省時間，但考慮畫線時掌子面凹凸不平，在初期支護無格柵鋼架的后山坪隧道曲線段Ⅲ級圍巖開挖過程中，畫線法放樣精度遠不如激光投點法。

4.2.2開挖鉆爆。

隧道開挖均采用光面爆破技術，減少對圍巖擾動，充分發揮圍巖的自承能力。首先，由測量班放樣出開挖輪廓線后，再由現場技術人員布置炮眼位置。布眼順序為周邊眼、掏槽眼、輔助眼、內圈眼、底板眼。周邊眼布設一般情況下，在硬巖中，周邊點眼口設置在斷面設計輪廓線上，眼底超出設計輪廓線小于10cm；在軟巖中，眼口布置在設計輪廓線內側小于8cm，眼底落在設計輪廓線上。周邊眼孔位偏差控制在5cm以內、掏槽眼孔位偏差控制在3cm以內。除掏槽眼外，所有炮眼眼底盡量在同一斷面上（掏槽眼眼底超前其它炮眼20cm）。

現場施工時，根據掌子面圍巖情況，對開孔位置距設計輪廓線距離、周邊眼間距、光爆層厚度、炮孔密集系數、起爆時差等爆破參數進行不斷優化，使之達到最好的光爆效果。開挖過程中，堅持以短進尺、弱爆破、勤支護為原則。Ⅳ級圍巖循環進尺0.6m～0.8m，Ⅴ級圍巖循環進尺0.6m～0.8m。隧道（中）下臺階要求左右交錯開挖，嚴禁兩側對開。

4.3支護施工控制要點

4.3.1超前支護。

壩洲坪隧道出口段以泥質灰巖為主，巖體風化較嚴重，層間夾泥，巖體破碎設計均為Ⅳ級圍巖、Ⅴ級圍巖，其中Ⅳ級圍巖小導管環向間距設計為40cm，Ⅴ級圍巖小導管環向間距設計為30cm。施工過程中，通過采用小導管超前支護，有效控制了隧道拱部超欠挖。通過采用加密小導管環向間距（處理塌腔時加密至20cm），隧道安全通過了，斷層、破碎帶、涌水等不良地質。對初期支護開裂、鋼架扭曲變形段加打小導管注漿加固。

導管沿隧道開挖輪廓線環向布置在拱部120°范圍，并向外傾斜，其傾斜角一般為5～10度；注漿壓力為0.5～1.0MPa，縱向前后相鄰排導管搭接水平投影長度不小于1.0m；鋼管由鋼筋加工廠統一加工，鉆φ6～8mm注漿孔，間距15cm，呈梅花形布置，前端加工成錐形，尾部預留1m作為不鉆孔的止漿段。endprint

施工過程中，嚴控超前小導管施作長度（一般3.5m～4.5m）、搭接長度，導管尾部要求與格柵鋼架焊接牢固。

4.3.2格柵鋼架加工與安裝。

格柵鋼架在洞外按1∶1比例放樣加工。彎制工字鋼時適當加密冷彎機滾輪，減小工字鋼的翹曲變形。鋼架原地試拼合格后，對每個鋼架單元用油漆編號，防止運至施工現場時，安裝順序錯誤。格柵鋼架加工時，要求做到尺寸準確，弧形圓順，允許偏差為：周邊允許誤差為±3cm，平面翹曲應小于2cm。

鋼架安裝時，鋼架拱腳應置于牢固基礎之上，必要時拱腳墊松木板或槽鋼。鋼架均采用螺栓聯接，聯接鋼板需密貼，個別不能密貼處，在聯接鋼板間空隙用鋼筋塞緊、滿焊。當隧道上臺階開挖斷面較大，鋼架單元較多時，安裝時注意控制兩拱腳標高、拱頂標高及兩側拱腰，尤其在圍巖破碎超挖較多處，注意檢核拱腰位置是否準確，防止個別聯接板未密貼，造成拱腰處一側欠挖、另一側超挖。

采用雙側壁導坑開挖的隧道，如壩洲坪隧道出口采用雙側壁導坑法，側壁采用上下臺階開挖，中央部分三個臺階開挖，隧道出口YK4+838～YK4+790段斷面最大地表沉降，累計10cm。通過對隧道出口段兩側壁導坑增設臨時拱架有效控制了隧道變形。臨時拱架在兩側壁鋼架落底成環后，逐榀拆除。仰拱距掌子面距離控制在30m以內，并在初期支護穩定前施作二次襯砌，完成洞門及端墻、翼墻施工。

另外在臺階法開挖的隧道可通過，擴大上臺階聯接鋼板、拱腳注漿，增加鎖腳錨桿（管）數量等措施加固。鎖腳錨桿尾部預彎成“L”形與格柵鋼架焊接牢固，施作時錨桿向下傾8度至15度。

4.4防、排水施工控制要點

隧道排水采用雙側溝加中心暗管，襯砌背后設環向和縱向盲管，將襯砌外地下水引入洞內側溝，再經過側溝和中心暗管排出洞外。

防水施工前對初期支護表面凹凸不平處，進行補噴砼找平、切除錨桿頭和鋼筋頭等，并用砂漿抹平，保證初期支護表面平順。

系統排水盲管由縱向盲管、環向盲管和連接盲管（一般采用PVC三通）組成。縱向排水盲管沿縱向布設于左、右墻腳水溝底上方，為φ80透水管；環向排水盲管，為φ50透水管，沿隧道環向8～10m布設一環。縱向排水盲管畫線安裝，要求與線路縱向坡度一致。采用三通將縱向排水盲管與環向排水盲管聯接，縱向排水盲管通過三通與泄水孔PVC管連接將盲管內的水排出。初期支護表面涌水量較大時，將水直接引入中心排水溝，并將環向排水盲管加密、增設泄水孔。

防水板環向焊縫要與混凝土施工縫錯開1m以上。防水板采用熱熔墊圈固定，鋪掛時注意按設計要求預留足夠的松弛度保證防水板全部面積均能抵到巖面。防水板之間搭接寬度不小于15cm，搭接原則是：邊墻壓拱部，下游壓上游。焊縫完成后進行質量檢查，采用充氣法對焊縫質量進行檢查，有空隙應進行補焊，直到完全合格。檢查無誤后即可進行灌注二襯混凝土。混凝土振搗時，振搗器不可碰到防水板。

止水帶安裝采用U型卡固定，止水帶安裝位置準確，如發現翻滾、扭結不展時，及時調整。中埋止水帶要求與二次襯砌端頭模板正交，在襯砌端頭模板拆除后，將U型卡調直，隧底與拱、墻部分防水分步施作時，預留足夠搭接長度（不小于20cm）。

中心排水管用φ8鋼筋環向固定，1m設置一環，防止水管在仰拱混凝土施工過程中上浮。中心排水管接頭處用土工布包裹密實，防止砂漿滲入。

4.5混凝土施工控制要點

拱、墻與仰拱襯砌施工時，注意拱、墻襯砌施工縫必須與仰拱施工縫重合，防止不均勻沉降導致襯砌混凝土開裂。

變形縫在隧道明暗分界面處設置一道，洞口潛埋、偏壓段每隔50m設置一道，其余地段在圍巖變化處、土石分界處必需設置變形縫。

仰拱填充施工時，填充面要考慮曲線超高、豎曲線段標高調整等。對富水隧道在仰拱填充砼施工時，在邊墻兩側預壓排水槽，縱向設置兩條，每個檢查井處設一條橫向排水槽。排水槽尺寸根據洞內水量大小調整。引排路面積水，提高洞內文明施工。

在混凝土振搗過程中，以混凝土無顯著下沉，不出現氣泡、表面泛漿且不產生離析為準。保證混凝土施工質量，混凝土表面不出蜂窩麻面、漏石、施工冷縫等。

二襯混凝土達到設計強度后，即可對拱頂注漿回填，使初期支護和二次襯砌密貼，共同受力。注漿漿液一般采用水泥砂漿，施工前漿液配合比必須現場試驗后確定。注漿順序為從下坡方向，向上坡方向，注漿壓力不小于0.5Mpa。注漿結束后，應將注漿孔封堵密實。注漿效果的檢查可采用無損檢測，對不符合要求的地段必須進行補孔注漿。

隧道兩側水溝混凝土施工時，每隔一段預留足夠長度的砼運輸車轉向帶，防止水溝砼施工完畢后，車輛無法調頭，影響墊層施工。

4.6超前預報、監控量測控制要點

4.6.1超前地質預報。

隧道開挖前，采用TSP203超前地質預報、地質雷達、紅外探水、超長水平鉆等方式對掌子面前方圍巖狀況進行綜合預報，每循環進行超長炮眼鉆孔預測，每循環開挖后進行掌子面地質素描，對掌子面情況進行記錄，每10m～20m繪制一幅地質素描展示圖。

4.6.2監控量測。

監控量測必測項目包括，洞內外觀察、拱頂下沉、凈空變化、地表沉降（淺埋段）。

洞內觀測斷面間距按圍巖情況進行設置，Ⅳ級圍巖間距按10m設置；Ⅴ級圍巖間距按5m設置。拱頂下沉測點原則上設置在拱頂軸線附近，當隧道跨度較大時，結合施工方法在拱部增設測點。凈空變化測線在采用分部開挖的隧道要求每部分設置一條水平測線，特殊地段增設斜線。

量測點必須設置在圍巖上，不能直接焊接在格柵鋼架或錨桿上。量測數據在開挖后12h內讀取，最遲不得大于24h。及時對量測數據進行回歸分析，指導洞內施工。

對涌水量較大的隧道在洞口修筑三角堰，每天對涌水量進行記錄，為治水方案的制定提供原始數據。endprint

4.7工序銜接、后勤保障控制要點

4.7.1工序銜接。

隧道施工，抓好工序銜接是重中之重。工序銜接好，隧道施工才有進度。加大對值班調度人員獎罰力度，調動管理人員工作積極性、主動性。完善管理制度，做到待遇養人，制度管人。要對值班調度進行考核，嚴格記錄每道工序起止時間。值班調度交接工作時，對洞內施工情況及存在問題要詳細說明。對保證施工質量前提下，提前完成工序內容的工班操作人員進行獎勵。進尺超過1000米的隧道，安排車輛接送工人上下班。

4.7.2機械設備維修保養。

機械設備使用后，及時保養，發現問題及時維修，做到不影響施工現場隨時調用。每輛機械設備安排一名司機做設備維修保養負責人。切勿發生出碴前車輛加油、推碴場；噴錨開始時，在洞內更換噴錨機配件等現象。并設有備用設備，設備出現故障時，及時更換。

4.7.3加強通風。

鼓風機風袋口，盡量靠近掌子面，提高洞內作業面排煙效率，縮短通風時間。按時在洞內灑水降塵，提高洞內空氣質量。

4.8施工步距控制要點

隧道襯砌施工有兩個條件，一是要求初期支護監控量測數據趨于穩定后，即水平收斂速度小于0.2mm/d，拱頂下沉速度小于0.15 mm/d，可施作拱墻二次襯砌；二是在圍巖松散、破碎，初期支護變形量大的隧道，如以頁巖為主的胡家灣隧道出口段，頁巖與空氣接處15d后完全崩化，初期支護施作完畢后圍巖變形速率無減緩趨勢，初期支護暴露時間加長后，初期支護混凝土表面開始出現開裂現象，這種情況下應提前施作二次襯砌。

在軟弱圍巖隧道施工過程中，嚴格以施工步距為紅線，襯砌緊跟。在條件具備的情況下，施工步距按設計圍巖級別低一個等級控制，如Ⅳ級圍巖施工時按Ⅴ級圍巖施工步距控制，保證隧道施工安全。

5.結論

隧道施工，測量和開挖兩施工工序是重中之重。通過平面控制測量、高程控制測量，確定隧道的掘進方向，保證隧道順利貫通；通過施工放樣，控制開挖輪廓，布設炮眼位置；通過監控量測，確定隧道開挖預留變形量大小，調整支護參數；通過光面爆破和預留合理的變形量，控制好隧道開挖輪廓；開挖輪廓控制好以后，會大大縮短其它工序的循環時間、節省初期支護和二次襯砌用混凝土、避免應力集中，保證隧道施工安全。希望本文能為其它隧道施工，提供借鑒。

參考文獻

[1]《公路隧道施工技術規范》JTG/F60-2009.

[2]《公路隧道施工技術細則》JTG/T F60-2009.

[3]《地下工程防水技術規范》GB50108-2008.

[4]《公路工程混凝施工技術細則》JTG/T F60-2009.endprint