隧道施工技術質量工序控制研究

權高峰

（中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

近年來，伴隨我國在基建領域不斷加大投入，高速公路建設規模由原來的平原逐步向山嶺地區擴大，但與此同時,技術難度較大、規模較大的高速公路隧道也越來越多，因此要求一線的建設者不斷學習，形成自身寶貴的經驗財富，現就高速公路隧道施工技術、質量控制的關鍵環節作出分析論述。

1 工程概況

哨房隧道總長2318m，其中左幅ZK72+444～ZK73+594，長1150m；最大埋深約為90.67m。右幅K72 + 413～K73 + 581，長1168m；最大埋深約為94.25m，設兩個行人橫孔和一個汽車橫孔。地處以構造剝蝕地貌為主的區域，地形起伏不大，隧址區高程2758～2789，進口坡度較為平緩，10o～15o之間，坡向26o，出口側地形較陡，縱向坡度約25o～30o，坡向約206o。

2 總體施工方法

新奧法施工原理遵循“先探測、后開挖、預支護”的原則，工序“管超前、嚴注漿、弱爆破、短進尺、勤量測、強支護、早封堵”的原則。

2.1 洞口施工

2.1.1 洞口淺埋段

（1）淺埋段的洞口開挖應先進行觀測是否存在偏壓。

（2）預先施作洞頂截水溝，邊坡防護開挖同步進行。

2.1.2 洞身深埋段

開挖方法：V 級圍巖掌子面掘進采用三臺階預留核心土法；Ⅳ級圍巖掌子面掘進采用上下兩臺階法；Ⅳ級圍巖區段掌子面掘進循環進尺不超過2 榀，Ⅴ級圍巖掌子面掘進循環進尺不超過1 榀。

2.1.3 洞口排水系統

洞口截水溝采用人工開挖砌筑，洞口及邊仰坡開挖在進洞前施工，洞口截水溝距坡頂開挖線一般大于等于5m。

2.1.4 洞口邊仰坡開挖與防護

邊仰坡開挖后及時清除松動石塊與浮土并及時按設計進行錨噴、掛網的支護措施。

2.2 隧道管棚施工

洞口段超前支護采用直徑Φ108 大管棚?，F場采用單節長度4m 或6m 直徑為108mm，管壁6mm 的熱軋無縫鋼管，采用全孔壓入式壓注水泥漿，外插角控制為1o～3o打設。管內設置4 根φ22 的加勁鋼筋籠。

2.3 明洞施工

2.3.1 明洞開挖

采取挖掘機橫向分層縱向分段進行施工，同時根據圍巖情況適時采取弱爆破和人工配合機械刷坡。

2.3.2 洞門施工

洞門端墻C25 鋼筋混凝土現澆，洞門墻在洞口襯砌施工完成后及時施作，墻表面需施作防水涂料，涂料施工完后及時施作2cm 厚1∶3.2 水泥砂漿保護層。

2.4 暗洞開挖

2.4.1 開挖方法

隧道主要采用三臺階法和上下臺階法及全斷面開挖法。

2.4.2 V 級圍巖段開挖支護

開挖與支護采用三級臺階預留核心土法，拱頂120o范圍采用注漿小導管注漿錨固超前支護，上掌子面預留核心土，縱向長度3～5m，大于上開挖斷面的一半以上，及時架設鋼拱架，在拱腳處打設鎖腳錨桿，中下臺階左、右側開挖掘進錯開3～5m,進行平行施工。見圖1三臺階預留核心土法施工工序示意圖。

2.4.3 Ⅳ級圍巖段開挖支護

（1）采用上下臺階法(參考Ⅴ級圍巖開挖掘進方法）。

（2）臺階法施工步驟：開挖上臺階—Ⅰ上臺階拱部初期支護—開挖下臺階—Ⅱ下臺階邊墻初期支護—Ⅲ下臺階仰拱初期支護，Ⅳ級圍巖臺階法施工工序見圖2。

2.5 洞身初期支護

2.5.1 超前小導管施工

采用熱軋無縫鋼管在工廠根據設計下料尺寸集中加工。除尾部1m 范圍外管壁其他部分預留直徑8mm 的注漿孔，呈梅花形布置，并焊加緊箍。超前注漿小導管縱向水平搭接長度根據圍巖情況而定，外插角按照前進方向扇形5o～15o控制，環向間距30cm，采用氣腿式風鉆仰角15o成孔，采用不小于43.2 強度的水泥按照水灰比1∶1 進行配置水泥單液漿。

2.5.2 型鋼拱架制作、安裝

（1）拱架安裝：加工場集中加工—場內定位拼裝—運至掌子面并測量定位—進行拱架節點拼接—采用高強螺栓固定。

（2）拱架預先在場內按照設計要求同比例放樣圖進行試拼，確保各項指標滿足安裝要求后，按照固定順序編號運至掌子面，利用機械拼裝架設。

（3）拱架節段間連接板必須嚴絲合縫，縱向逐榀連成一體，每榀拱架與初噴混凝土噴射面密貼。

（4）單元受力節點之間連接板四周采用高強螺對穿連接，拱腳、邊墻腳處采用配套的槽剛分節段支墊且縱向將鋼架連接成整體。

（5）邊墻及拱架尺寸按5cm 施工誤差和預留變形的一半計算，仰拱僅考慮5cm 施工誤差。

2.5.3 錨桿施工

（1）φ22 砂漿錨桿。錨桿孔成孔采用氣腿式風鉆，手動安裝。高壓風清孔，后退式注漿。

（2）Φ25 中空注漿錨桿L=3.5m，間距SF5a100×60cm（SF5b100×80cm），呈梅花形布置。

（3）鎖腳錨管或鎖腳錨桿

鎖腳錨管采用φ42mm×4mm 注漿小導管，長度4.2m，壓注1∶1 水泥漿液。鎖腳錨桿L=3.5m,直徑Φ 22 的早強砂漿錨桿。鎖腳的外露頭部分與初支鋼拱架采用U 型筋雙面焊接，將鎖腳與初支型鋼拱架連成整體受力。

2.5.4 鋼筋網加工及安裝

（1）鋼筋網需要被混凝土完全包裹，初噴混凝土后再鋪掛。

（2）鋼筋網加固端預留一定長度作為鋼筋網片間搭接接頭，網片間每個交叉點和搭接段進行焊接或綁扎。

2.6 隧道防排水施工

2.6.1 隧道防排水設計

對地表、地下及巖層間錯綜復雜的水系統按照設計要求進行妥善處理，洞內襯砌、仰拱處按照設計頻次設置橫縱排水管，最終完善防排水系統。

2.6.2 隧道施工排水

（1）環向、橫向、縱向排水管施工

盲管由縱向盲管、環向盲管（DN75HDPE 單壁打孔波紋管）、PVCDN75 檢查口和“T 型接頭”組成；環向盲管一般每隔8～12m 敷設；縱向盲管采用HDPE雙壁波紋管沿縱向布設于左、右墻角水溝底上方；橫向盲管與隧道排水溝相接，縱向排水管外裹一層土工布，全線貫通。

（2）土工布+PVC 防水板施工

設計為SFma(明洞)襯砌采用400g/m2土工布+PVC 防水板+400g/m2土工布（I）。二次襯砌前1-2 施工循環預先鋪設防水板，采用1.5mm 厚的PVC 防水板。防水卷材鋪設采用無釘方案，板材之間的接縫由專用熱粘接機焊接。

（3）止水帶、止水條施工

襯砌施工縫（間隔12m 設一道）、變形縫（間隔80m 設一道）置橡膠止水帶和膨脹橡膠止水條。

2.7 二次襯砌施工

2.7.1 襯砌鋼筋安裝

安裝前先按弧度進行預彎，先外圈，后內圈；先主筋，后連接筋、箍筋的順序安裝，保證縱向成一條線，橫向成一平面。

鋼筋支架及L 型定位筋在設計位置施作完成后，鋼筋間距在定位筋相應位置上標出環向主筋安裝點，綁扎第一層鋼筋，二層參照一層。

二層襯砌鋼筋設置5cm 厚保護層墊塊，間距100cm×100cm。

二焊接主要采用單面或雙面搭接焊，（焊縫長度≥10d 或5d）；環向主筋一正一反錯開1/2 接頭與仰拱預埋筋單面焊接。

2.7.2 二次襯砌施工

二次襯砌采用防水C30 混凝土模澆筑施工，采用全液壓軌道12m 整體式臺車，從組裝、打磨嚴格控制其強度、剛度、穩定性，嚴控二襯澆筑的時間，同時滿足安全步距的要求下縮短與掌子面的距離，保證襯砌混凝土結構厚度和襯砌背后的密實性。檢查方法：拱頂預留觀測孔(或回漿孔)、擋頭板模板設觀測孔、拱頂埋設檢測釘、攝像探頭通過觀察孔檢查等。

3 要點控制

3.1 隧道超欠挖控制

3.1.1 隧道開挖輪廓

開挖應按嚴格設計輪廓線預留沉降量規定進行，原則上不得欠挖。拱墻腳以上1m 內，是二次襯砌的關鍵位置，襯砌斷面不能出現欠挖。

3.1.2 圍巖變形

若圍巖變形較大，按照監測及檢測預報結果預留支護下沉量預留支撐沉降量在施工過程中動態調整，確保厚度。

3.1.3 超欠挖控制

開挖斷面尺寸以設計襯砌輪廓線為基準，將預留變形量適當放大。預留變形量可采用類比法，主線V：150mm，IV：車人行通道120mm，IV：80～100mm，Ⅲ：40mm。

3.1.4 爆破控制

（1）提高鉆孔技術水平

提高鉆孔人員的操作水平和責任心及保證鉆機的性能。

（2）完善爆破技術

對現場爆破各種參數進行動態調整；實時監控爆破器材（雷管和炸藥）選用及專業人員裝藥方法；通過地質超前預報及超前水平探孔作業的對比分析，及時調整鉆爆參數及工藝工法。

3.2 隧道地質超前預報與現場監控量測

3.2.1 隧道超前地質預報

超前地質預報，是實際施工中分析預警突發地質災害和降低災害的重要手段之一，對于隧道設計參數的優化極為重要。

3.2.2 隧道現場監控量測

隧道施工變形主要量測周邊位移及拱頂下沉、地表下沉、整體位移、底鼓、土體深層水平位移、圍巖內部位移。

4 質量技術控制經驗

4.1 隧道洞口支護

優先做好洞口排水系統，仰坡進行噴錨支護，必要時進行地表預加固，確保洞口圍巖穩定，洞門端墻及時施作。

4.2 隧道開挖支護

洞身開挖時，應根據超前地質預報的圍巖級別，采取相應的施工方法。過程中根據現場掌子面圍巖進行動態調整開挖及支護參數。

4.3 隧道襯砌

襯砌澆筑全部采用全液壓軌道襯砌臺車，以保證襯砌后混凝土的外觀質量。

5 結語

隨著工程建設技術不斷革新，新的技術、工藝、工法層出不窮，其根本目的就是滿足發展的需要，任何工程建設都是通過一道道不起眼卻不能忽視的工序完成的。本文通過對隧道施工工序成套技術的研究，在實踐中不斷創新、總結工序質量控制經驗，通過工序微創工藝不斷提高隧道工程質量。