對公路隧道施工技術及控制要點的探討

朱鴻德

【摘 要】公路隧道施工工程是一項大工程，它的開挖面積大，深度大，在工程施工中很容易發生坍塌的事故，因此工程的質量對施工的順利完成起著決定性作用。本文分析了公路隧道易出現的質量問題，探討了公路隧道施工技術。

【關鍵詞】公路隧道；施工技術；質量問題

隨著國民經濟水平的飛速發展，公路作為當前國民經濟的重要命脈，在交通運輸方面所發揮的作用也越來越重要，而公路隧道是整個公路工程結構的最為重要的組成部分。目前，我國公路隧道設計水平有了很大提高，一大批重大公路隧道工程相繼完成，特別是在非常規隧道、高寒地區公路隧道、黃土地區公路隧道等復雜水文地質和工程地質環境下的隧道修筑的設計、施工與營運管理等方面均取得了長足的發展。然而，在公路隧道工程建設中還是存在著一些問題，需要在今后的發展過程中逐步完善、提高。

1 工程概況

某雙向六車道高速公路隧道長400m，隧道內輪廓為曲墻半圓拱。該隧道所處地段為第四系地層，含花崗巖殘積、礫質亞巖土?；鶐r為燕山其中、粗?；◢弾r，呈肉紅色、灰白色，多為巨塊狀鑲嵌結構和砌體結構。經地質勘探判斷，隧道穿山體地段不存在構造斷裂，但是巖體中裂縫普遍發育。

根據地質和水文地質條件，并結合隧道斷面尺寸、長度、襯砌類型和施工技術水平等因素綜合考慮隧道的開挖方法。隧道的開挖方法習慣上分為礦山法、掘進機法、沉管法、頂進法、明挖法和新奧法。其中新奧法是一種最大限度的發揮了圍巖的自承能力的施工方法，以盡可能保護隧道圍巖原有強度，容許圍巖變形但又不致出現強烈松弛破壞。

根據本工程的工程地質條件和施工技術水平等因素最終選擇新奧法施工方法。新奧法基本上分為全斷面法、臺階法和分部開挖法。雙向六車道跨度比較大，采用分部開挖法中的雙側壁導坑開挖方法。雙側壁導坑法又稱為眼鏡工法，此方法適用于跨度大、對地表沉陷要求嚴格、圍巖的穩定性差的隧道。雙側壁導坑開挖方法將斷面分為左、右側壁導坑、上部核心土和下臺階。

2 隧道施工前的準備工作

在隧道施工前應做好施工準備工作和施工測量放樣工作，做好現場的調查研究、核對設計文件和編制隧道施工組織設計等工作。隧道施工測量放樣應做好洞內施工控制測量、隧道貫通誤差的定位及調整、輔助坑道測量及隧道工程竣工測量，隧道施工前應做好以下幾點：

①對比較長的公路隧道應設置精密三角網或精密導線網，要定期對基準點和水準點進行校核。

②根據隧道平縱面、隧道長度等對隧道洞外水準點、中線點定期進行復核，洞內控制點要根據施工的進度進行設定。

③隧道測量是工程施工的一個重要環節，包括洞外地表控制測量和洞內控制測量，主要是保證隧道開挖按規定的精度要求貫通，使襯砌結構符合相關設計要求。施工單位要特別重視控制點、基準點、水準點的交接和復核工作，這也是保證工程質量的前提條件。

④測量用的平面控制點和水準點要設置牢固。

3 隧道施工方法及注意事項

傳統的礦山隧道的施工方法由明挖法和暗挖法。明挖法先開挖地表土石層，然后再基坑中修筑襯砌再進行回填，此方法主要適用于淺埋隧道；暗挖法施工全部都在地下進行，本工程采用暗挖法。開挖時導坑的寬度不應超過斷面最大跨度的1/3，左、右側壁導坑的間距應根據開挖一側導坑引起的圍巖應力不致波及另一側壁導坑的原則確定。

3.1采用雙側壁導坑開挖方法的施工順序

①先進行左側導坑上部開挖，再進行下部開挖，然后進行導坑錨噴支護、鋼架支撐等，設置臨時壁墻支撐。

②進行右側導坑開挖。

③上部核心土開挖，中央部拱頂錨噴支護、鋼架支撐。

④下臺階的開挖，然后灌筑仰拱混凝土，拆除臨時壁墻，灌筑全周襯砌。

3.2出渣與運輸

要加快隧道掘進，重點要抓緊導坑開挖和洞內運輸，洞內運輸包括在開挖面上裝渣并運出洞外棄渣場。出渣工作占整個施工過程時間的50%左右，出渣作業包括裝渣、運渣和卸渣。

裝渣應選用能在隧道開挖斷面內發揮高效率的機械，其裝渣能力應與每次開挖的土石方量及運輸容量相適應，機械裝渣作業應嚴格按操作規程進行，不能損壞臨時支撐和支護設備。

隧道施工洞內運輸分為軌式和無軌式兩種，需采用何種方法要根據隧道長度、開挖方法、機具設備和運量大小選擇。有軌運輸是通過鋪設的小型鋼軌軌道運出渣和運進料，大多采用電瓶車或內燃機車，是一種適應性較強、較經濟的運輸方式。無軌運輸方式機動靈活，不需要鋪設軌道，比較適用于棄渣場離洞口較遠和道路縱坡度較大的隧道，但采用內燃驅動車輛時排出的大量廢棄污染洞內空氣，本工程采用無軌運輸方式，要注意加強洞內通風。

3.3分部開挖時應注意的事項

分部開挖減小了每個坑道的跨度，有利于圍巖的穩定性，易于進行局部支護，開挖時有利于提前探明地質條件，便于及時處理和改進施工手段。但在施工過程中還應注意以下事項。

①因工作面多，作業面較小，導致相互干擾較大，要通過實行統一指揮、注意組織協調。盡量創造條件來減少分部次數，盡可能用大斷面開挖。

②因多次開挖對圍巖的擾動較大，不利于圍巖的穩定性，要加強對爆破開挖的設計和控制。

③凡是在下部開挖時都要注意上部支護或襯砌結構的穩定，減少對周圍結構的擾動。

④通過擴大拱腳、打拱腳錨桿和加強縱向連接等方法認真加固拱腳，使上部初期支護與圍巖形成完整體系，要根據圍巖狀況來決定落底長度，通常采用1-3m，盡量單側落底或雙側交錯落底。下部邊墻開挖后必須立即進行噴射混凝土，并按設計規定做好加固和支護。

⑤測量工作要及時以便觀察拱頂、拱腳和邊墻中部的位移值，當所測速率值增大時要及時進行仰拱封閉。

4 不良地質地段隧道施工注意事項

所謂不良地質地段是指滑坡、崩塌、偏壓地層、巖溶、松散地層、軟土地段等不利于隧道工程施工的地質環境。采用新奧法施工的隧道，為掌握施工中圍巖和支護設施的力學性能要經常進行現場測量，分析數據早發現危險確保人員安全。我們要積極采取措施避免隧道發生塌方事故。

4.1塌方產生的主要原因

①當開挖段處穿過斷層及其破碎帶使潛在的應力釋放，承壓快、圍巖失穩而塌方。

②當開挖段為結構松散、顆粒間無膠結或膠結差的各種堆積體時也容易發生塌方。

③由于構造運動使薄層巖體形成小褶曲、錯動發育地段容易發生塌方。

④在地下水的作用下，巖層軟硬相間處，軟弱面的強度大大降低而發生塌方。若工程中發生塌方，我們要冷靜積極處理問題，一般處理塌方步驟和方法：

4.2塌方發生后，首先要采取措施防止塌方再次擴大

①應先清理或錨固塌方范圍頂部、側壁上的危石及大裂縫。

②加固塌方范圍內原有的支護設施。

③通過架設支撐或噴射混凝土來阻止塌方的繼續擴大，對塌方兩端要加快做好局部襯砌。

4.3處理塌方的措施

①若塌方體積較小且對塌方范圍采取了噴錨或架設牢固的構件支撐，可先逐步清除塌渣，隨挖隨噴射混凝土，架設臨時構件支撐支頂。

②若塌方體積較大或地表發生下沉，因塌體堵塞隧道使人員無法進入進行支護，可先注漿加固塌體，然后用“穿”的辦法在他體內進行開挖、襯砌。

5 小結

隨著社會經濟和隧道施工技術水平的提高，為修建長大隧道和地下工程奠定了基礎。雖然現在由于地質的復雜性有時會發生一些意外事故，但是今后新技術的采用會使隧道施工質量得到很大提高。

參考文獻：

[1]黃成光主編.公路隧道施工.人民交通出版社.[M].2006.1

[2]鄧江主編.貓山公路隧道工程技術.人民交通出版社.[M].2002.8

[3]朱漢華主編.公路隧道圍巖穩定與支護技術.科學出版社.[M].2007.1

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