高速公路隧道工程施工關鍵技術探討

楊 尉 明

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030006)

0 引言

當代交通的快速發(fā)展，促進了隧道工程的建設，在近些年對隧道施工技術的廣泛應用更是促進了隧道理論和施工工藝的發(fā)展。然隧道施工的環(huán)境復雜，稍有不慎便會引起工程事故，造成人員傷亡。為此，越來越多的專家學者投入大量精力對隧道在施工技術進行研究分析，提出了許多新的施工工藝。以下對隧道施工技術進行簡單的介紹和分析。

1 隧道工程方案探討

傳統(tǒng)的隧道施工工藝中，進行隧道支護后直接在表面鋪設有機板材，之后采用在有機板上澆筑自防水混凝土的措施達到防水的效果。然而這種施工存在很多問題，導致隧道施工中的防滲效果并不理想。主要的原因在于：1)噴射第一層混凝土時僅僅達到了支護的效果，噴層混凝土無防滲性能，當遇到水串通細縫的情況時，往往在隧道中會形成表面淋水的局面。2)噴層混凝土表面常常因為其平整度的問題降低有機板的鋪貼效果，使得有機板并不能充分發(fā)揮防水效果。此外，混凝土粗骨料中的石子常常對有機板造成一定程度的損害。3)有機板的使用壽命較短，常常存在老化問題，給后期運營帶來一定程度的危害。結合上述弊端并綜合考慮地質(zhì)條件和施工環(huán)境等因素后，確定本項目的施工方案為兩道工序：1)在爆破施工后，需在裸體巖巷中進行錨噴治水支護。2)噴射內(nèi)襯自防水泵送混凝土。本項目中的防水措施主要采用錨噴治水支護，在迎水處對滲水點進行封堵以達到維持隧道穩(wěn)定的目的。施工時在襯砌工序前噴射混凝土，使其與圍巖之間粘結密實，形成整體性好、強度高的自防水構件。優(yōu)點如下。

1.1 提高了粘結力

水泥與BR防水劑相遇時常常發(fā)生化學反應生成粘性極強的無機硅膠。在之后進行混凝土噴射時可以將其緊密粘結，并封住滲水點，達到很好的治水防水效果。

1.2 提高了噴層的強度

在隧道支護施工中起承載作用的主要是噴層與澆筑混凝土，但在傳統(tǒng)工藝中將30 cm的混凝土層人為的分成兩層，而這兩層混凝土不具有良好的粘結，從而降低了混凝土的整體性能，使其承載能力有所損失。本次施工在保證速凝的前提下，較大幅度地提高了混凝土噴層的抗壓強度，從而改變了摻入速凝型產(chǎn)品使混凝土噴層強度受損的通病。此外由于本技術噴射的混凝土選用的是團狀，因此在巖體上具有較大的粘結力提高了噴層的密實度，達到了防水和強度雙重作用。

1.3 提高了噴層的耐久性

BR錨噴治水支護除了解決了隧道頂板的淋水問題，提高粘結力，避免了隧道使用過程中起鼓剝離現(xiàn)象的發(fā)生，保證隧道運營過程中的安全性。另外還可有效抑制對耐久性不利的離子的化學反應，使起支撐作用的鋼拱架和鋼筋不發(fā)生銹蝕。

2 隧道開挖支護的施工

2.1 混凝土錨桿支護施工要點

錨桿支護是隧道開挖支護的重點。在隧道開挖后需盡快進行錨桿的安設作業(yè)，加固隧道坑道的穩(wěn)定。一般施工工序為：施工前準備→測定孔位→鉆孔→安插錨桿→安裝墊板。施工前的準備階段主要是制作錨桿，一般選用螺紋鋼筋來進行錨桿制作，并需要對鋼筋尾部進行處理。在尾部處理后需要注意將錨桿的桿件進行調(diào)整，確保錨桿呈直線。在錨桿制作完成后需確定錨桿的位置，在實際的施工中往往需要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H地質(zhì)情況和巖層的狀況對錨桿位置進行合理的設置。由于地質(zhì)情況的復雜多樣，為充分發(fā)揮錨桿的連接作用，必須確保錨桿與巖層面垂直連接。如圖1所示為錨噴支護結構。在布置安裝完錨桿后需要在錨桿端部設置墊板，墊板是將錨桿與混凝土進行緊密連接的重要保證。為此，需對墊板的安裝質(zhì)量進行控制，施工中應確保墊板與巖層表面接觸的緊密性。在將墊板的螺絲擰緊后還應切除多余的錨桿，并在螺絲處進行封堵確保表面平整，方便之后對混凝土進行噴射。在施工過程中若發(fā)現(xiàn)錨桿的布置不合理可進行適當?shù)恼{(diào)整，防止因為錨桿不足為施工過程帶來安全隱患。

2.2 噴射混凝土施工技術

本項目中采用BR速凝型增強防水劑進行混凝土噴射作業(yè)，混凝土的凝固時間在7 min以內(nèi)；采用C20混凝土進行噴射，其中噴層厚度設為10 cm，對噴層抗?jié)B要求為大于S20。進行混凝土噴射施工時，需注意在隧道錨桿支護完成后要及時進行噴射，使開挖面的圍巖及早處于封閉的環(huán)境中，防止風化作用降低圍巖本身的穩(wěn)定性。此外，若是施工現(xiàn)場中開挖的圍巖輪廓并不整齊，為了保證開挖面的平整度，施工人員可采用棉板、木板等材料對凹面進行遮蓋、填充以實現(xiàn)平整度的要求。但這就導致施工中很難對支護進行嚴格的把控。也為后期隧道的施工和正常使用帶來了極大的安全隱患，不利于隧道的運營。如圖2所示為隧道混凝土噴漿作業(yè)。

2.3 BR泵進自防水混凝土澆筑施工

在錨噴治水支護層施工完成后可進行BR泵進自防水混凝土的澆筑。進行澆筑前需確保錨噴治水支護層表面的干燥。本項目的抗?jié)B應控制在S12左右，由于采用了抗?jié)B值大于S32的混凝土，因此可滿足澆筑過程中對隧道圍巖防水性能的要求。同時提高了耐久性，由于其性能的優(yōu)越性，因此本次施工可不考慮滲水的制約，可進行全天施工，提高施工速度，縮短了施工周期。

3 對隧道開挖支護技術施工的建議

隧道開挖防護技術的發(fā)展和應用有利于保證洞口巖層的穩(wěn)定性，為施工人員的生命安全增添一道保險。而以新的施工工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝不僅提高了施工質(zhì)量和使用性能還降低了造價、提高了工效。但不規(guī)范的施工和不恰當?shù)奶幚矸绞揭呀?jīng)嚴重影響了支護的實際功效，給施工和駕駛人員帶來了生命的威脅。對此，特提出以下意見望各位同行指教。

3.1 確保支護工具的可靠性

在市場材料參差不齊的今天，為控制隧道支護施工的質(zhì)量首先應對支護工具進行嚴格的檢查。要對鋼管規(guī)格、鋼架材料及錨桿的規(guī)格性能進行嚴格的監(jiān)督管理。施工單位的采購人員必須加強對建筑材料的質(zhì)量檢測，購買合格的材料。此外還要注意支護材料在施工現(xiàn)場的擺放位置，避免因為材料的不合理放置影響到錨桿、鋼架等支護工具的質(zhì)量，從而對支護施工的整體質(zhì)量造成影響。

3.2 對施工過程進行監(jiān)督管理

由于混凝土的質(zhì)量和強度受配合比的控制，鋼架的質(zhì)量受到安裝質(zhì)量的影響，錨桿支護能否實現(xiàn)預定效果受到施工過程的制約。因此要確保隧道支護施工的質(zhì)量應首先規(guī)范施工流程，加強對施工過程的監(jiān)督管理。確保施工人員執(zhí)行相關的施工技術規(guī)范，嚴格按照設計圖紙進行施工。在影響施工質(zhì)量的關鍵階段還應安排專人對施工現(xiàn)場進行監(jiān)督。例如混凝土的拌合階段應安排人員對拌合過程進行監(jiān)督，嚴格監(jiān)督材料投放的順序和攪拌的時間，避免不合理的施工造成混凝土質(zhì)量上的缺陷，從而對隧道支護施工的質(zhì)量做到進一步的控制，以滿足隧道施工質(zhì)量和功能的要求。