高速公路隧道施工技術及控制要點研究

杜磊

摘要：高速發展的經濟對交通運輸能力的要求越來越高，尤其是高速公路，在數量、質量、載荷量等方面都必須全面提升，才能滿足日新月異的現代化經濟建設的需求。高速公路修建過程中，一般都會遇到山體阻擋的情況，大部分施工單位會對山體的自然情況進行探測分析，如果條件允許，即選擇修建隧道的方式。隧道施工技術應該根據具體的山體情況，因地制宜地采取適宜的修建措施，這是高速公路隧道施工中必須遵循的基本原則。在已經完成與在建項目的過程中，隧道施工暴露出許多問題，相較于發達國家，我國隧道施工工藝技術仍有很多不足，我們應該深入研究，提升技藝，促進行業發展。

關鍵詞：高速公路；隧道；施工技術；要點

1高速公路隧道施工的特點

1.1不可預料性

高速公路隧道施工具有很難的預料性，這是它最明顯的特點之一。也是施工中最大困難。相對于其他工程施工技術來說，高速公路隧道施工對技術要求比較高，重點體現在工程單位很難對施工對象的全部地質條件進行很好地掌控。即使在現代較為發達的勘探技術條件下也沒有辦法完全保證對所挖隧道的地質條件全面而又準確的把握。對一些隨時會發生的突發事故，也不能很好預料。比如圍巖的變化、泥石流以及地下水平等方面引發的事故。

1.2具有很強的時效性

高速公路隧道施工的時效性，重點體現在隧道施工通常會遇到一些非常復雜的情況，特別是水文地質條件變化，比如在隧道施工過程中，就會經常遇上圍巖的變化。因此，在高速公路隧道工程完成后，務必在最短時間做出相關的處理措施，這樣才能使得高速公路隧道施工的有效性得到一步一步增強。

1.3施工環境變化惡劣

在目前技術條件下，施工環境下的地質變化不能及時掌控，就會在施工過程中存在著很大安全隱患，最容易發生塌方事故，另一方面由于在施工過程中還有很多交叉作業，作業空間過分窄小，工序步驟較多，因此增加了很多施工難度。再加上操作空間大部分處于封閉、半封閉狀態，很容易引起環境污染。即使良好的通風措施，也不能很好地改善此種狀況，因此，導致施工環境會變得更加惡劣。

2高速公路隧道施工技術及控制要點

2.1明洞開挖與邊仰坡相關技術

在高速公路隧道施工實施此項技術之前，第一步要做的就是測量放線，測量放線屬于基礎性工作，相關工作人員在進行放線時，不但要對明洞邊坡與仰坡的頂線測量準確，而且還要把放線準確度掌握好。為什么要把放線準確度掌握好呢，其原因是坡頂還需建成一個截水溝。在施工過程中，盡量把邊仰坡暴露在陽光下的時間縮短，這就需要施工管理人員安排相關技術人員在適當時間做好此項工作。假如發生了緊急的情況，防護力量就需要進一步擴大，這就需要加強支護力量。

而在施工中的支護重點憑借對錨桿之間距離進行調整，增強混凝土厚度與加密鋼筋網。在隧道挖掘過程中其主要使用機械設備就是挖掘機，還需要采用人力來進行配合刷坡，通常還要使用風鉆來打孔，此外，還會使用到少量的炸藥，在隧道開挖過程中進行爆炸等方面工作。最后施工隊還要選擇比較合理的角度來對邊仰坡的沉降量和位移測點進行加強。只有這樣才能構建一個比較穩定的觀測點。

2.2錨桿施工技術

2.2.1施工準備

在施工之前，應該加強施工圖紙的分析，注漿配合比的設計應該嚴格以設計圖和施工現場的地質狀況為依據。對于施工材料進行質量抽樣檢測，保障錨桿的規格、材質、類型等滿足高速公路隧道施工要求。各種施工機械設備應該準備齊全，合理安排管理人員與操作人員的工作內容，實現人力資源的優化配置。

2.2.2施工流程

中空錨桿施工主要包括了測量布控、清孔、錨桿安裝、注漿等工序，在施工過程中應該嚴格按照施工流程進行，避免出現違規操作行為。在進行鉆孔時可以采用MQTB-80/2.0氣動支腿式幫錨桿鉆機，孔位的布設應該嚴格依照施工圖紙的要求。還應該由專業技術人員將錨桿位置標出，通過先用短鉆桿后用長鉆桿的方式，能夠有效避免孔位出現較大偏差。在鉆孔過程中應該采用人工鉆孔和錨桿鉆機相互配合的方式，保障鉆孔效率的同時，也能夠有效控制鉆孔質量。孔眼方向與巖面保持垂直，嚴格控制鉆孔的直徑，通常情況下應該比錨桿直徑大10mm左右。保障腳手平臺、材料、機具和場地等條件準備妥當后，開始錨桿的安裝工作。嚴格控制注漿材料的規格與質量，一般選用強度等級為M20的水泥砂漿，并且控制砂子的直徑在3mm以下。確保鉆孔達到設計深度，并且進行清孔，避免雜質對注漿質量產生的影響。在注漿時，在孔口打入止漿塞，并且控制打入深度在30cm左右。對錨桿、注漿管和注漿泵進行緊固連接，孔口有漿液溢出時注漿完成，對錨桿接頭和注漿管進行拆卸。為了有效確保中空注漿錨桿注漿工程量的準確性，應該應用如下公式進行計算：Q=3.14r2×hηβ。其中，漿液在裂隙的有效填充系數用β表示，巖石裂隙率用η表示，壓漿有效長度用h表示，漿液擴散半徑用r表示。

2.2.3施工工藝控制要點

在進行打孔前應該進行嚴格測量，保障孔位的準確性，確保打孔偏差在±50mm以內；在巖面上固定錨桿機的鉆桿，保障孔軸方向符合設計要求；嚴格控制錨桿的間距、孔深和數量，保障其符合隧道工程施工規范，其中孔深誤差應該在±50mm以內，插入孔內的錨桿長度應該在設計長度的95%以上；在28d后錨桿的最小拔力應該在設計值的0.9倍以上，平均拔力應該在設計值以上；確保注漿強度滿足設計值且灌漿具有密實飽滿的特點。

2.3光面爆破施工

高速公路的隧道挖掘必須盡量避免對圍巖造成影響，防止破壞其自身的承重性，鉆爆施工需要確保開挖的斷面輪廓清晰、整齊，防止過度開挖，減少爆破帶來的振動。使用光面爆破施工技術進行隧道爆破，能夠依照施工現場的實際圍巖狀況，來及時調整爆破的參數，從而使得爆破的效果達到最佳，確保斷面的輪廓順暢、圓滑，同時能夠減少對圍巖帶來的振動。光面爆破的參數確定：方案使用工程類比法，依照國內類似的地質條件隧道光面爆破作業的資料，以及公路隧道施工規范展開設計。在施工過程中，依照實際狀況對爆破參數進行調整，爆破參數如表1所示。

高速公路隧道內部的爆破使用非電毫秒雷管，分為多個階段進行爆破。爆破的順序為：先掏槽，后擴槽，由低段至高段依次起爆，周邊眼留到最后爆破。爆破振動的頻度與同段爆破使用的炸藥量存在緊密聯系，使用非電微差起爆技術，能夠把控單段雷管的起爆藥量，還能夠合理掌控每段雷管之間的爆破時間，避免起爆帶來的振動波互相疊加，減少爆破對附近地質帶來的影響和連續不良效應。在施工內使用孔外同段，孔內微差的網絡爆破。

2.4混凝土噴射施工技術

2.4.1噴射混凝土的特點

在高速公路隧道工程中應用噴射混凝土，能夠有效保障其強度和粘結力，而且具有很強的防滲性能。對于巖塊間的凹穴和裂隙，噴射混凝土能夠起到有效填充作用，使圍巖整體性增強，避免出現松動和風化狀況。噴射混凝土的應用，還能夠提升施工的效率，使得輸送、澆筑和搗固等工序的緊湊性增強，施工成本也得到了有效控制，是提升施工單位經濟效益的重要保障。與模筑混凝土相比，噴射混凝土能夠有效提升抗彎曲疲勞強度、抗壓強度和早期強度。

2.4.2施工工藝種類

混凝土噴射施工工藝主要分為干法噴射和濕法噴射。在干法噴射施工中，水泥、骨料和速凝劑的干拌應該通過性能可靠的攪拌機進行，為了保障軟管內干混合料能夠呈現懸浮狀態，需要使用壓縮空氣對其進行處理，使其壓送到噴槍與高壓水混合后實現在巖面中的高速噴射。雖然干法噴射的機械結構并不復雜，在故障處理和清洗中都較為方便，但是粉塵問題會造成環境污染，而且水灰比控制存在一定難度。濕法噴射的方式需要均勻攪拌水泥、骨料和水，并且嚴格控制原料的設計比，將混凝土混合料壓送至噴頭的過程中需要應用濕式噴射機。在巖面上噴射之前，應該將速凝劑添加在噴頭中，使其與混凝土有效融合。濕法噴射不會產生粉塵對環境造成破壞，而且能夠有效控制混凝土的質量，但是對于設備要求較高，必須由專業人員負責設備的使用與維護。

2.4.3施工質量控制要點

首先，應該對噴射混凝土的原材料質量進行控制，包括了水泥、粗骨料、細骨料、水和外加劑等等。普通硅酸鹽水泥是一種比較常用的水泥類型，水泥標號應該控制在42.5級以上，抽樣檢測水泥的安定性、強度和凝結時間等[4]。選用堅固且耐久性較好的卵石或者碎石充當粗骨料，能夠實現混凝土支護結構強度的提升，降低噴射過程中的回彈量。控制粗骨料的粒徑在15mm以下，避免在噴射過程中出現堵塞問題。控制細骨料的細度模數在2.5以上，控制含水量在5-7%之間。其次，應該對噴射混凝土的配合比進行有效控制。控制干料中水泥和砂石重量在1：4-1：4.5之間，干料中水泥用量為375-400kg/m3，45-55%為含砂率的合理范圍。控制噴嘴風壓在0.1-0.15MPa之間，避免出料口堵塞對噴嘴風壓造成的影響，及時處理輸料管的堵塞問題。采取分段噴射、分塊噴射和分部噴射的方法，能夠有效實現粉塵的控制和回彈量的降低。在噴射過程中按照先下后上和先墻后拱的順序，防止產生脫落問題。

2.5初期支護

1）隧道初期支護作業時的檢查與記錄十分重要，需要按照圖紙和合同進行。此外，監理人員還要做好旁站，進行監理記錄。

2）鋼支撐基角的設置應牢固。當拱腳實際標高不足時，要用符合要求的鋼板進行調整，也可澆筑強度等級不小于C20的混凝土。鋼支撐的位置必須準確，對垂直向布置的支承，應將其傾斜度控制在±2°/榀以內，當橫向安裝時，最大偏差不能超出50mm，而進行豎向安裝時，應按設計標高控制，以50mm的間距為宜，同時保證榀數足夠[1]。

3）錨桿的徑向間距、環向間距、長度、設計注漿量等都要進行嚴格控制，確保與設計要求相適應。

4）在噴射混凝土時，應先對基巖表面進行清理，除去松動與破損的部分，同時使基巖表面有適當的濕度。噴射時應采用濕噴法，及時清理回彈物。

2.6二次襯砌

1）當初期支護發生的變形達到相對穩定后，立即進行防水施工，敷設管路，確認排水合格后開始二次襯砌施工。

2）如果圍巖的自穩性較差，則可能很長時間無法達到相對穩定的狀態。若檢查發現初期支護產生開裂，而又難以對支護能力進行加強，應立刻向監理方報告，在得到監理的批準后，提前進行二次襯砌施工。

3）先施做仰拱，以免二次襯砌發生下沉，導致破壞。

4）襯砌宜借助模板，到達指定位置后進行量測，同時檢查強度與穩定性，以免襯砌混凝土發生變形。

5）襯砌混凝土應通過拌和樓進行生產，確保襯砌施工質量，襯砌施工以泵送為宜，同時嚴格按照以下要求進行：（1）混凝土輸送泵必須連續運轉；（2）混凝土輸送管道始終保持平直，轉彎處宜緩，并確保接頭處的嚴密性；（3）進行泵送以前對管道進行徹底潤滑，以免造成管路堵塞。

6）施工人員必須嚴格按照要求進行二襯作業，嚴格控制其厚度與上下兩側網格的實際間距。

7）二次襯砌一般不允許留接縫，無論是水平接縫，還是傾斜接縫，在沒有特殊要求的情況下，均不得留設。如果澆筑過程由于意外而中斷，則需在恢復澆筑以前，根據預案處理施工接縫。

2.7施工監督與管理

要想使隧道施工順利有效的推進，必須要以相關的監督管理作為輔助和支撐。由于自身所具有的特殊性，導致隧道施工中常常會使用易燃易爆危險品，這些使用材料是無法避免的，這就需要重視對于這些材料的看管工作。首先必須安排專人進行看管，還要對施工中每個環節的質量進行控制，并做好檢查工作，這樣會在很大程度上減少安全隱患的出現幾率。同時，還要積極運用先進的監督管理手段作為輔助，如計算機技術，以便保證監督的有效性。還要強調的一點是在施工的過程中必須要遵循的原則就是安全第一，質量先行，始終要把安全和質量放在首要位置。還要加強施工人員處理突發事件的能力，因為在施工中很可能會遇到突發事件，突發事件得到有效控制，也是保證施工安全性的有效途徑。

3結論

高速公路隧道施工是一項具備綜合性、復雜性、技術性的多方位系統工程，是高速公路建設的重要組成部分。改革開放以來，隨著我國經濟快速穩定發展，對交通的要求也越來越高。如何保證高速公路隧道施工質量，提高隧道施工效率，毫無疑問就要對施工技術進行不斷完善，做出技術創新，這就要求施工技術的提升，對邊仰坡開挖施工和明洞工程、支護技術、混凝土噴射技術不斷推陳出新，始終走在時代前沿。技術提升的同時也要注意施工中的控制要點，施工中隨時做好監督，做好質量控制。高速公路建設不僅可以帶動地區經濟發展，對物資運輸、人口遷移也有重要幫助，研究高速公路隧道施工技術對促進高速公路建設發展，建立健全交通系統網絡具有重大意義。

參考文獻

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[2]姚勇.高速公路隧道施工技術及控制要點淺談[J].人民交通，2018（7）：68-69.

[3]陳越.高速公路隧道施工技術要點分析[J].黑龍江交通科技，2018（1）：134+136.

[4]馮劭博.高速公路隧道施工技術及控制要點分析[J].工程技術研究，2017（7）：167-168.

（作者單位：中鐵四局第七工程分公司）