略論隧道工程的施工技術應用

崔 鵬

（1.甘肅路橋建設集團有限公司，2.公路建設與養護技術、材料及裝備交通運輸行業研發中心，甘肅 蘭州 730030）

近年，我國基礎設施建設發展迅速，隧道工程建設水平已經位居世界先進行列，工程技術在不斷的迭代，有效地降低隧道工程建設中的事故是首要問題。吸取采納國內外先進的施工工藝方法和管理措施將對國內隧道施工管理有很好的促進作用，在分析如何規避質量安全風險方面，運用合理的管控措施于隧道工程施工過程中，能夠有效地降低隧道施工管理的難度。從排查風險隱患開始，著重分析解決施工中遇到的技術應用難題，進行逐一攻克。

1 施工管理的常見問題解決措施

首先隧道工程有別于其他工程，對質量與安全要求非常高。會威脅隧道施工安全，影響工程質量的因素也有許多，諸如工程區的地質水文條件、自然環境、人為操作失誤、預估預判不足等，對于表現出的諸多不可預測的問題，需要分析問題原因，逐一剖析展開排查并實施解決，例如分析隧道工程的實時動態進展，根據實際情況制定安全合理的施工方案，及時調整應急預案和補救措施以降低減小風險系數。只有這樣才能夠對施工質量和安全管理工作起到積極的作用。

1.1 加強隱患與風險意識

在隧道工程的施工中，復雜地質條件與不夠詳細場地勘察資料，使得施工進展緩慢，需要依賴大量的重復性地質勘察、測量、計算將資料數據補充完整，減小不利因素的影響。地質、水文復雜性表現在施工中遇到巖層斷裂、巖爆、圍巖變形、突水涌泥、噪音、有害氣體等。還會遇到承壓水、地表水，泉水、小溪等水文結構。在雨季到來需要考慮洪水、滑坡、雷電、噪音、廢氣等因素，更有來自爆破開挖造成的圍巖擾動、巖體松動等影響對施工帶來的威脅。若想掌握整個工程區的地質構造，需要對各部位穩定性作出預估，分析裸露巖石狀況、水文流量，視實際情況進行鉆孔、物探、抽檢進行排查地質不良的因素[1]。例如在施工中針對突水涌泥的情況，處理好地下水的含泥沙量的涌水涌泥現象。針對此種突水涌泥現象造成的施工現場及周圍污染情況，給施工人員生命安全造成的威脅[2]。解決的措施就是把地質水文勘察提前做好風險的評估和實際勘察有機結合起來，將突水涌泥病害風險概率降到最低。

1.2 重視前期的地質勘察

隧道工程地層條件復雜、勘察時需要注重操作安全和使用儀器設備的準確率，前期階段，拋開地質情況勘察勘探的不利因素，展開對施工區域的地形地貌與地質組成詳細勘測與測量，考察排除不良的地質、地形區域，避開諸如松軟地層，有斷層、溶洞和易滑坡等地質結構。利用地面測繪、物探等方式對施工區地質背景、地質水文構造采取勘察記錄。例如物探勘察，結合施工區實際的地質、地貌采用不同勘測手段，常用探法有以下幾種：一是電測深法，二是反射法，三是電剖面法，四是淺層地震折射法[3]。并不是每一種物探方法都適用，都有其局限性，需要視地質的實際情況，依分布狀況及場地條件選擇適合的物探工藝，這樣才能確保物探工作準確率，做到數據資料的翔實可靠。

1.3 隧道工程對周邊環境的影響

隧道工程同樣會受到來自周邊的地面環境設施帶來的威脅，如城市鄉鎮，需要對周邊道路及各種管線進行勘察識別，并對附近建筑物結構特點做好預判，分析各種不利因素構成的威脅指數。施工中無論采用哪種施工工藝、都難以避免會對周圍建筑物和地質造成一定程度地破壞[4]。為了避免坍塌等事故的發生給周邊人民生命財產造成威脅，降低發生的危害概率，就需要增加工程施工的管理手段和措施。加強警戒，做好隔離工作，突發事故時做好疏通疏散周圍居民的協調工作。

1.4 施工方案多變性的影響

在隧道工程建設中，各種突如其來的變化是不可預見的，加強施工隊伍人員的管理、機械設備定期檢查保養維護、原材料加工運輸、廢渣廢水運輸與擺放、進場施工操作人員的持證上崗，崗前培訓與技術水平等，既需要管理更需要排除其形成的隱患，減小或降低來自其直接或間接的影響因素。從安全、質量、技術和設備等方面把好關，并做好交接工作，各項施工做好技術交底；隧道施工過程中難免因環境條件差，光線、溫度、濕度等情況給施工人員形成一定程度干擾與影響，從而導致意外風險事故發生。同樣也需要提前制定安全制度和準備應急預案，以防止諸如突發用電事故、突涌水、瓦斯爆炸、有毒氣體釋放、巖爆、工作面塌方、落石、滑坡等安全隱患突發情況出現。工傷事故和施工人員生命安全受到威脅是隧道施工不希望發生的事情，施工中突發事件是不可預見的，提前制定相關的應急預案和措施方案會對施工起到非常大的輔助作用。

1.5 施工設計采取合理變更

除過重視前期勘察工作外，仍然需要對施工方案的設計與變更進行實時動態跟蹤，因為前期做好勘察地質水文情況下，的確可以避免一些地質災害，然而實際施工中經常存在超欠挖的情況發生，質檢人員與現場監理有的時候也不能夠完全保證，施工過程會有與設計圖紙上偏差的情況出現。這時候就需要現場調度與項目總工程師、工程技術人員協同質量、安全、測量等部門共同進行商議，根據實際的情況分析是否需要變更，及時制定措施上報業主、監理，得到批復后做出合理修訂[6]。這種變更就是合理的綜合實際現場情況做出的全方位動態調整，施工方案不僅僅依實時數據實際情況出發，更能夠對不合理的設計和變更做出相應的調整，從而能夠保證隧道施工有序正常進行。

2 全面加強隧道工程技術應用

施工中如何通過施工工藝、技術應用將不利的地質因素展開來分析，切實有效地制定出應對措施至關重要。也只有在充分了解該區域的地質條件后，才能夠合理地運用科學的隧道施工技術解決施工中遇到的問題。

2.1 隧道開挖工藝和施工方法

在選擇開挖方法過程中，對它判斷圍巖的地質結構的狀態、組織配備施工設備，嚴抓施工的技術操作規程和安全生產，選擇適合的施工方法才能保證施工的整體質量。

臺階法施工，全斷面法應用比較廣泛[7]。全斷面法和超短臺階法效率方面相比提明挖法、蓋挖法、噴錨暗挖法、盾構法各有其相應的地質條件。

（1）全斷面開挖法其特別之處表現在作業空間比較大，操作相對較為簡單，施工的速度也較快，但是爆破用量有些大，由于作業開挖面比較大，其圍巖穩定性表現就差強人意。

（2）臺階法顧名思義開挖分層分斷面開展施工，分步開挖靈活作業、作業面施展空間比較寬泛。缺點是上下施工時會有沖突，對圍巖的擾動影響比較大等特點。

（3）蓋挖逆做施工法則是從下開挖至頂板，再從上往下開挖澆筑。蓋挖順作法則正好相反。

（4）噴錨暗挖法的施工要點就是新奧施工方法、淺埋暗挖施工方法。也就是通過邊挖邊支護的形式，來控制圍巖的變位，從而使得圍巖和支護結構共同形成支護環、最終保證穩定的開挖進程[8]。

（5）盾構法施工的技術要點在于使用了盾構能夠最有效地防止圍巖的土砂坍塌現象發生，再進行后續開挖、推進、從盾尾開始襯砌施工[9]。

2.2 支護施工技術應用

支護在圍巖施工中起加固的作用。保障隧道的整體結構，防止坍塌滑坡事故發生，做好隧道工程的支護能夠避免施工的質量方面受到影響。隧道開挖期間，及時地對圍巖進行初期支護也能夠保證在開挖后圍巖的穩定性；同時在這方面也是許多人最容易忽視的地方[10]。每一個施工環節都關系到工程的順利進展。這就要求不僅是施工中的操作人員要非常細心和按照操作規程實施，現場安全員、質檢員、監理等都應有非常嚴謹的工作態度對待施工嚴把質量安全關。

2.3 洞身襯砌施工技術應用

隧道襯砌能夠很好地對隧道穩定性起到支撐作用，有著預防圍巖風化，防滲水的特點。隧道洞內襯砌施工運用襯砌臺架與鋼模板搭配施工。在洞身開挖支護程序完成以后，開始從事邊墻及拱部襯砌施工。需要注意的是灌注混凝土兩側需要對稱同時操作，在保證泵送混凝土均勻的同時，也要保證混凝土灌注作業連貫性，并且振搗過程要仔細。進行拱部封頂操作，確保填滿搗實無空隙。最后做好洞內灑水養護工作[11]。拆模需要對混凝土模角和表面加以保護。

2.4 地質超前預報技術應用

隧道施工地質超前預報對圍巖變化測定起到了非常重要的作用，地質超前預報能夠準確預報前方地質情況，可以給施工提供詳實的技術數值。并將預測的數據及時反饋給調度室與工程部進行分析匯總，適時調整修正施工方法保證施工順利進行。進行的分析預測能夠總結經驗，逐步提高前方地質預報的準確性；全面對隧道施工提供技術應用支持。

2.5 測量放線技術應用

隧道測量的管理需要注重事項包括洞內外的平面和高程方面的控制；有洞內中線測設工作；還有對施工的貫通誤差方面進行調整[12]，最后是保障竣工的測量工作。為了確保隧道施工相向開挖的工作面有序開展，需要從以下幾點值得注意和加強，首先洞外總體控制開挖前就組成洞外的施工控制網絡，依照相關資料不斷復測和調整校對洞外線路的中線控制樁，以精確參數資料作為施工的技術支持[13]。

其次在洞內監測點控制方面，比如用全斷面開挖法的施工工序測量同樣投入大量測量工作。在隧道貫通前，洞內平面控制測量伴隨開挖進展測量誤差做隨時的精度調整，洞外控制網和洞內施工控制測量應保證必要的精度[14]。只有保障測量放線的準確率，才能夠有效地保證施工的質量。嚴謹的測量放線的數據資料加強了施工基礎層面的穩定，切實輔助了工程施工的進程與質量標準。

2.6 鋼筋綁扎施工

隧道工程施工中鋼筋材料綁扎處理也相當重要，鋼筋材料選材方面謹慎采購，能確保鋼筋材料的質量和鋼材性能，同時必須使用專業培訓的人員或經驗豐富的焊工師傅進行操作，這樣能夠保證質量和避免失誤率。還可以通過加強焊接的環境控制，減少因各種干擾形成對鋼筋焊接人員的影響，降低缺陷概率。保證鋼筋綁扎的整體結構和標準水平。

2.7 混凝土施工技術

混凝土施工管理中，對每一道施工工序的控制都有著嚴格的要求和標準，質檢部門和現場監理要重視加強質量的審查力度。而且在混凝土的澆筑施工方面，針對澆筑的時效性連續性進行控制，縮小和避免因凝結振搗不均勻產生的氣泡縫隙，只有規避工程的結構安全穩定造成的影響，才能提高混凝土的施工質量。還有在混凝土施工的養護處理方面，無紡布覆蓋及專人噴淋養護工作是很關鍵的操作，這是對混凝土施工養護周期的控制手段，減小混凝土裂縫質量問題發生的必要措施，能夠極大地增強混凝土表面的光潔度和美觀度。保質保量地使隧道施工混凝土水平達到最優的級別。

2.8 模板施工技術應用

隧道工程施工中，模板施工管理方面值得加強控制，從模板材料的堆放及養護開始加以處理，避免受潮污染等對其穩定性的影響。在模板施工技術應用中，將腳手架、竹模板、復合模板、定型鋼模管理進行嚴格管控[15]，并做好質量審查工作，從模板材料的規格尺寸、厚度、邊角整齊度、破損程度進行篩選控制。使模板在安裝應用施工中，充分合理地加以利用，減小浪費與經濟效益掛鉤，降本增效從細節落實在施工中。

3 施工技術管理

3.1 施工技術要點

項目工程的管理中，對技術要點嚴抓落實會對于隧道工程的順利施工打下良好的前提條件，施工技術管理方面應該從上到下，明確各部門職能劃分清晰的職責范圍，還需要加強施工安全和質量方面的管理，制定出詳細的管理制度及其內容。

按照目前隧道工程施工的現狀，從安全的角度要注意以下幾點：隧道洞口的施工之前，需注意保護仰坡以及邊坡的穩定工作，仰坡的坡面做必要的好防護并及時間處理危險的石頭，雨季做好周邊排水系統的修建，開挖前對仰坡、高邊坡進行必要的保護[16]，利用植草和格賓網增加其穩定性，加強爆破施工中對山體的損壞，防止出現水土流失現象[17]。明洞的側壁施工則需注意地基的穩定性保護工作做支撐，施工過程中不斷地開展監督和預防工作，這一點同樣重要，這些都是安全保障整個項目安全生產進程的基礎性工作。

3.2 施工材料監管

砂、石、水泥、鋼筋和防水材料是隧道施工的所有材料重要組成部分，用量很大，采購資金多。項目部物資管理部門均采用供應商競標的形式，擇優選用。砂、石通常是本地就近選擇原材料，質量放心，眼見為實，也可承包商外包隊伍統一購買。其他的原材料，均通過招標形式采購。水泥、鋼材、防水材料等，項目部物資部是有長期合作的固定的材料供應商提供貨源。混凝土的配合比，經過實驗符合標準后才正式投入到施工生產中。實驗對混凝土的強度、滲透、塌落度進行測試對混凝土質量負責[18]。施工區四周設專員進行養護工作。從而使得混凝土施工質量穩步提高，隧道工程的整體質量管理水平同步提升。

3.3 施工用電管理

隧道施工用電安全是非常重要的，關乎施工人員的生命安全和施工整體進程，管理當中需要格外注意，供電應符合下列規定：

（1）施工現場的用電供電標準嚴格按照三相五線執行布置，配電漏電保護需要設置的工作接地；隧道內供電線路按標準采用重復接地操作布置，不能為了節省環節，將用電安全當兒戲。

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（2）隧道內施工區用電按標準布設配電箱，漏電保護裝置需完備，所有設備接電用電需要正式電工進行操作。用電設備禁止私拉亂接現象發生。一經發現按照規定嚴格進行處罰。

（3）隧道施工需要有備電源，預防停電和斷電事故，比較常用的是柴油發動機，同樣需有漏電保護裝置，和防短路過載保護系統，與外電線路電源聯鎖，禁止并列運行用電。

（4）高處用電使用的電源線在架設時需要設有絕緣和接地，高處架設電纜的電桿必須牢固穩定，不準使用未做絕緣處理的鋼管和木棍架線。無論高低處的電纜都需要與人員、機械設備必須保持一定的安全距離，配電箱使用格柵或柵欄遮擋，配電箱體上必須有警示標志牌。

（5）隧道內燈光與照明方面均需要使用36V的安全電壓。

3.4 施工通風管理

施工通風管理嚴格依照相關規定執行，隧道內氧氣含量范圍需要使用儀器進行測量。隧洞內空氣中，有毒有害物質的濃度也要符合國家規定的標準值。作業開挖面開復工過程中需要對通風和分析空氣中有害氣體濃度進行事前檢查，符合標準才準許進入施工。進出口的通風管風機下禁止一切人員車輛停留。風動機械和軟管連接一定要牢固，風管網路中設置有分段控制閘閥門，風管檢修和拆卸連接風管需要管路的閘閥，必須停機或關機再進行操作；供風系統在使用期間洞內外需設置專人檢查養護，保障供風管路正常運行。

3.5 防塵防毒管理

隧道洞內施工防塵防毒有管理和措施，定期地檢查隧洞內粉塵與有害氣體的濃度。噴射混凝土粉塵濃度超過標準時，則及時采取防塵措施。裝碴作業在出碴前應用水淋濕碴堆。

3.6 施工供水管理

隧道內需要注意的是，不能將供水水池修建在隧道的頂部，合理按照要求控制水壓。洞內給排水使用機械抽水需要專人輪守，水渠河邊抽水需要有兩人看守，過車地段可設置保護措施，檢修抽水機和供水管路需要關閉控制供水的閘閥或電源。

3.7 施工質量措施

隧道質量管理的措施有以下幾個方面：

（1）監控量測隊人員按照預定周期進行測量，并且收集準確完整測量數據，對圍巖實時信息進行及時反饋，給項目部設計和施工提供科學的測量數據。

（2）嚴抓錨噴支護的施工質量，抽樣檢查錨噴層厚度與錨桿的抗拔力，確保達到支護的穩定性。

（3）隧道施工廢水與排放應順暢正常，避免出現異味和堵塞現象發生。

（4）施工中檢查出的超挖部分，依照規范要求，采用相同級配合比的混凝土進行密實回填。

（5）雨季時及時建立防護措施，成立防洪組織，準備好相應的防洪物資，做好應急預案以應對抗洪搶險工作。實時關注天氣預報，及時通知傳達雨情報告，調度室根據天氣預報，安排工序，提前做好相應防護工作。關注地下水水量及流向變化情況，做到隧道內不裂不滲漏，將排水工作做到位。同時洞內襯砌背面的排水需順暢。

（6）襯砌注漿密實監管有力，按照設計標準預留伸縮縫，伸縮縫保持豎向筆直無錯臺無咬口現象，合理設置止水條止水帶。連續灌注襯砌，避免中間停斷。

為避免二次襯砌出現裂跡，可采用摻粉煤灰和外加劑和摻和料，調低水灰比的砼。混凝土施工中選擇適合的水泥、粗細骨料也能防止不裂。二次襯砌混凝土的灑水養護，能夠確保混凝土質量。防止水泥受潮應該將水泥堆放在防雨棚內，底下墊木或者防水雨布。

3.8 施工安全管理

安全教育培訓需要所有施工操作人員必須參加，施工人員嚴格執行技術安全規范進行操作，進入隧道施工佩戴安全帽和安全帶。機械設備特殊工種需要持證上崗，車輛和多臂鉆等機械設備要隨時檢查是否保持正常狀態，該養護維修及時進行處理。隧道內專職安全員實時現場監督檢查施工中可能存在的安全隱患，對嚴重違反施工安全規定的人員和車輛，有現場下達警告罰款甚至停工整頓的權限，等復查合格才允許復工。對已經發生事故，嚴格依照規章制定處理。

4 結束語

在進行隧道施工的過程中，通過對安全隱患的治理、勘察和測量的分析、質量環節的把控、對隧洞內的風、水、電等方面有效管理，以及對各施工工藝做了簡要介紹并提出了注意事項，綜合各管理方法和措施，對隧道施工的特點和工藝已經有所了解，繼續努力向先進的施工單位學習，考察參觀交流能夠在工藝質量方面得到豐富的經驗，也能從同行處借鑒到優秀的管理方法。不僅要向同行學習更要向國外建筑施工企業取經，讓高科技融入現代化隧道施工中來。只有不斷地優化和更新隧道的施工技術，提升科學化的施工工藝，才能夠確保隧道工程施工方面有大跨度的飛躍和提升，使我國隧道施工領域始終屹立于國際領先的地位。