對當前高速公路隧道施工技術的分析與探究

彭熙建，黃華龍

（浙江省宏途交通建設有限公司，浙江杭州 310051）

1 高速公路隧道建設概述

在我國當期的高速公路施工中，部分工程由于受工程所處地理環境的限制需要開設隧道，施工人員需要做好隧道建設施工的選址。在高速公路隧道選址時需要遵守基本原則即必須與公路總體設計相協調、相適應（交通量、公路等級等），隧道位置應選擇在穩定的地層中。越嶺隧道應進行較大范圍的方案選擇，進行全面的技術、經濟比較，選擇在地質條件較好的地段穿越。沿河傍山隧道，其位置宜向山側內移，避免一側洞壁過薄產生偏壓。選擇隧道位置時，應注意洞口位置和有關工程的處理，一般宜采取“早進洞，晚出洞”原則。當地的工程地質與水文地質條件、地形地貌條件、氣象條件，一般而言是隧道方案主要考慮的問題。另外，還有工程的難易程度、經濟、工期要求，甚至還有政治、經濟、軍事與地區發展都有關。越嶺隧道的位置主要以選擇埡口和確定隧道高程為主要依據。隧道建設采用直線或大半徑曲線為好；優選考慮在路線總方向上或其附近的低埡口，展線好，隧道較短；雖遠離線路總方向，但埡口兩側有良好的展線條件；工程地質和水文地質條件良好的埡口。越嶺隧道標高的選擇（在山體中何位置），盡可能地把隧道埋于較好的地層中；洞口位置處于較好的水文地質、工程地質處，便于施工場地的布設。寒冷地區，隧道宜設在多年凍土上限和多年積雪線標高以下，以保持施工和運營安全。隧道條件應考慮施工期限和施工技術條件；考慮遠景規劃，在不多增加工程造價的情況下，宜盡可能地把標高降低一些。越嶺方案的選擇以選擇越嶺埡口為重點，從而解決越嶺埡口、隧道高程和兩側展線這三個既相互聯系又相互制約的問題。

2 高速公路隧道施工技術探析

2.1 高速公路隧道施工需做好施工方案的制定

在高速公路隧道施工之前，施工人員需制定科學的施工方案，根據隧道所處的地理環境選定科學的施工方案。隧道進出口的明洞段根據地形、地質情況全部采用明挖法施工，然后進行洞頂截水溝的砌筑，避免雨水對洞門的沖刷，然后進行洞頂仰坡的掛網噴錨護坡作業。進出口洞口加強段的圍巖采用正臺階法開挖，必要時留核心土。初期支護采用Ф25自鉆式中空注漿錨桿、噴射鋼纖維混凝土、鋼拱架進行。IV類圍巖段采用全斷面光面爆破開挖，洞身按新奧法設計，采用復合式襯砌，初期支護采用Ф25中空注漿錨桿、噴射鋼纖維混凝土進行。初期支護施工中采取短開挖、強支護、早封閉、勤量測，各施工工序緊跟，不能脫節，加強圍巖監控量測和超前地質預報，確保施工安全。詳見隧道支護參數表：由隧道進口向出口施工，先開挖明洞段的土石方和截水溝的開挖砌筑，以及仰坡的開挖、錨噴掛網作業，然后進行洞口加強段的上弧導坑的開挖、初期支護，再進行下導坑的開挖、初期支護，上下導坑的距離相距在60 m左右，最后進行防排水板的鋪掛和二次襯砌的澆注，襯砌距離開挖面保持在50 m左右。

2.2 高速公路隧道施工技術

在高速公路隧道施工時施工人員需要嚴格按照施工方案進行科學施工。高速公路隧道施工技術主要包括以下幾個方面。

2.2.1 洞口施工

施工人員在洞口段采用邊坡、仰坡自上而下分層開挖，施工機械以挖掘機為主，盡量不采用爆破，保證不擾動原地層；洞口場地用裝載機輔以推土機整平壓實；遇堅硬石質地層人工鉆眼爆破，運輸采用自卸車，挖方棄往指定的棄碴場。洞口段開挖將充分考慮洞內施工需要，修建供水、供電設施及材料堆放場地和機械停放場地，合理布置。邊仰坡防護、邊仰坡開挖按設計坡度一次整修到位，并分層進行邊仰坡掛網噴錨防護，以防圍巖風化，雨水滲透而坍塌。以穩定邊仰坡。刷坡防護到路基面標高。隧道洞門在進洞施工正常后，適時安排施工。綜合考慮地形地質條件及洞口美化等條件。進洞施工前，先將洞外排水系統做好，再行進洞，以防對洞門造成威脅。明洞拱、墻與洞內相鄰的拱、墻襯砌時，應同時施工連成整體；洞門及洞口附近的排水、截水設施應配合洞門施工盡早做好，并與洞外排水系統連通，以免地表水沖刷坡面。洞門仰坡和邊坡宜在進洞前刷好，坡度的施工允許偏差為5%；洞口土石方宜采用控制爆破施工，不得使用集中藥包爆破，以免影響仰邊坡的穩定。

2.2.2 隧道明洞施工

明洞邊墻基礎必須置穩固的地基上。遇有地下水時，須將地下水引離邊墻基礎。凹形地段或外墻深基部分，施工時本著先難后易的原則，可先開挖、砌筑最低凹處，逐步向兩端進行，以利利用施工查明基礎情況。邊墻基礎挖至設計標高后，核對地質承載力是否與設計要求相符。若地基承載力不足時，可考慮采用沉井基礎或挖孔樁基礎進行地基加固。明洞開挖采用全部明挖法，若施工需要或工程師要求，也可采用拱上明挖拱下暗挖法進行開挖施工，但無論哪種方法開挖，均實行爆破藥量控制。明洞開挖前，預先做好洞頂防水、排水設施，防止地面水沖刷而招致邊坡、仰坡落石、塌方。內模采用定型鋼模板，外模和擋頭板模板采用定制的木模加釘鐵皮，擋頭板內，外弧線在現場按實際比例放樣后，精確加工。泵送混凝土灌注，灌注時其模板支撐必須牢靠，防止跑模造成砌襯侵入限界。施工人員在進行拱圈施工時拱架一般在立柱上架設，立柱基底堅實，若在松軟路肩上，則設縱向臥木，并將各立柱縱向聯結成整體。拱架采用特制大跨度鋼拱架，組合鋼模安裝拱部內模。

2.2.3 隧道洞身開挖

開挖和二次襯砌可同時施工，控制工期的作業為開挖初期支護，二次襯砌不控制工期。開挖及初期支護每循環進尺3.0 m，每循環作業時間25 h。開挖和二次襯砌可同時施工，控制工期的作業為開挖初期支護，二次襯砌不控制工期。開挖及初期支護每循環進尺4.0 m，每循環作業時間24 h。每天進度4.0 m。隧道洞身穿過III、IV類圍巖，根據圍巖類別分別進行爆破設計，為避免對圍巖的擾動和對地表的影響，采用微差松動爆破技術施工。施工人員需要做好爆破的準備工作。理論和實踐證明，炸藥爆速對爆破質點震動速度有直接影響，爆速越高，爆破產生的震動越大，綜合該隧道的地質特點，選取用爆速低于3000 m/s的乳化炸藥。為實現微差爆破采用國產Ⅱ型系列非電毫秒雷管（15段）。爆破震動與同段齊爆的炸藥用量密切相關，采用非電微差起爆技術，不但控制單段雷管的起爆藥量，又能有效地控制每段雷管的起爆時間，使爆破震動波形不成疊加。這樣既能保證巖石破碎達到理想爆破效果，又能消除爆破震動的有害效應。在掏槽眼，掘進眼、底眼或周邊眼中，每段起爆藥量較大的段別雷管，間隔時差設計為200 ms，即跳段設置。可使爆破震動速度降低30%。隧道爆破的掏槽眼是爆破成敗的關鍵，也是產生最大震動的部位。工程中采用直眼掏槽，Ⅳ類采用楔形掏槽。為了減小震動、飛石，保證洞內初期支護及作業安全，采用降震設計，堵塞長度不小于20 d（d為炮眼孔徑），并保證堵塞材料質量，避免飛石溢出，降低噪聲，減弱震動。放出開挖斷面中線水平和斷面輪廓線，根據爆破設計圖標出炮眼的位置。符合設計要求后進行鉆孔，再按炮眼布置圖檢查合格后裝藥連線爆破。爆破后由專人進行清理危石，檢查開挖面和襯砌地段，如發現險情或隱患，應采取措施及時處理。

2.3 高速公路隧道施工中支護和防排水技術

在高速公路隧道洞身開挖施工完成后，施工人員需要進行科學的支護工作，以保證隧道內的安全。然后需要進行防排水施工。隧道施工防排水，其施工綜合性強、技術難度大，也是施工的一道關鍵工序。結構防水是根據工程地質和水文地質條件、隧道結構特點、施工方法和使用要求等因素進行設計和施工，采用“防、排、堵相結合”的綜合治理原則。關鍵處理好施工縫、變形縫等薄弱環節的整體防排水方案，確保隧道不滲漏水。在隧道中設置中心深埋水溝排泄地下水，中心水溝的頂部標高位于凍結線以下，充分利用地溫，以防止水溝中的水流凍結。明洞段襯砌采用外貼防水層防水，頂面回填粘土隔水層。洞身段二次襯砌與初期支護之間采用橡膠防水板與土工布復合防水層防水，環向透水軟管集引水經由縱向排水管、橫向引水管將水引到中心水溝中排出。施工縫、變形縫、沉降縫均設中埋式橡膠止水帶止水。洞內兩側布置排水邊溝，將路面水排出洞外。隧道中心水溝出水口采用保溫包頭。洞門上方設置截排水溝，截排地表水。

隧道施工中初次支護是承擔施工階段全部地層荷載（包括土、水壓力）的主要結構，必須有足夠的強度，剛度和抗滲性，限制圍巖變形，控制地表下沉。提高噴射混凝土的密實性，減少它的收縮變形裂縫，防止滲漏是施工的關鍵。為了達到噴射混凝土防裂抗滲，施工中必須把好用料級配關，控制水灰比，選擇好施工工藝。施工人員需要做好防水層施工，防水層采用無紡布和5FP-VEA防水板。無紡布和防水板應具有耐老化、耐細菌腐蝕、有足夠強度及延伸率。防水層應在二次襯砌灌筑前進行，施作地點應在爆破安全距離以外。防水層施工完成后，必須嚴加保護，否則極易損壞，導致防水質量下降乃至完全失效，故要求各方面予以重視和密切配合。二次襯砌的鋼筋頭上加塑料套，防止搬運和安裝鋼筋時碰破防水板。在沒設保護層處（如拱頂、側墻）進行其他作業時不得破壞防水層，焊接鋼筋時必須在此周圍用石棉板遮擋隔離，以免濺出火花燒壞防水層。在灌注二次襯砌模注混凝土時，振搗棒不得直接接觸防水層以免破壞防水層。振搗棒引起的對防水層的破壞不易發現，也無法修補，故二次襯砌模注混凝土施工時應特別注意。不得穿帶釘子的鞋在防水層上走動，對現場施工人員加強防水層保護意識教育，嚴禁損壞。

3 結語

隨著經濟和社會的快速發展，高速公路隧道施工的新技術和新工藝不斷涌現。高速公路隧道施工人員需要及時采用新工藝結合工程所處地質條件進行科學、高效的施工。通過科學的施工技術的利用來保證工程建設的質量和提高施工的效率。

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