如何確保大斷面隧道貫通施工安全

袁潤濕

摘 要：2021年是“十四五”開局之年，也是交通強國全面建設之年。隨著國家國民經濟提升，全國脫貧，全面建成小康社會，我國的道路交通發展突飛猛進，國、省干道，城市交通建設高質量發展，公路施工建設大斷面長隧道已十分常見。但隧道施工仍然是高危行業，為貫徹落實2021年全國安全生產電視電話會議習近平總書記關于安全生產的重要指示精神，李克強總理重要批示要求。堅持以“人民至上、生命至上”安全施工理念。大斷面長隧道貫通施工是隧道施工最重要的一個環節，隧道施工技術管理人員必須具備這方面的能力，確保隧道安全貫通。本文以云南省大理大南高速公路大斷面公路隧道工程為例，闡述了大斷面隧道貫通施工所采取的措施，保障了全線多個大斷面公路隧道施工安全貫通，望能為后續此類工程的施工優化提供合理參考。

關鍵詞：大斷面;公路隧道;貫通施工

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A

0 引言

根據國家戰略，發展西部。隨著交通基礎設施建設、城市化建設不斷加快和擴張，中國的交通網不斷延伸，道路交通工程將面臨地形復雜、工程難度更大的調整，尤其是山區的高速公路建設，不可難免涉及到大斷面隧道施工。特別是復雜地質大斷面隧道施工更為困難。

這不僅要求隧道施工管理人員要具備較強的業務水平，還要有一定的地質學基礎和豐富的隧道施工經驗，更要在日常工作當不斷分析總結應用，針對不同的地質圍巖情況，制定可行的大斷面公路隧道貫通施工方案，以確保隧道施工安全貫通、技術措施可行。

1 大斷面公路隧道工程概況

大理大南高速公路建設共有大斷面隧道7座，總長24 390 m。其中特長隧道1座，長隧道2座，中隧道4座。本文案例選取已貫通的碧清隧道為例。碧清隧道位于大理州巍山縣廟街鎮境內，隧道左洞起訖里程為ZK34+745～ZK35+940，長1 195 m;右洞起訖里程為K34+745～K35+995，長度1 250 m。隧道最大埋深158.15 m。

本隧道設計參數：1）雙向6車道，設計速度：80 km/h;2）荷載標準：公路Ⅰ級;3）建筑限界凈寬：0.75+0.5+3×3.75+0.75+0.75=14 m;4）建筑限界凈高：5.0 m;5）隧道行人橫洞建筑限界為行人橫洞凈寬2 m，凈高2.5 m。

該隧道屬大跨度分離式越嶺長隧道。隧道位置屬構造剝蝕中山地貌區，隧道區地形較為陡峻，地表植被發育良好。隧道區海拔高程1 765 m～1 945 m，隧道圍巖以棕黃色泥巖、黃褐色砂巖、粉砂質泥巖為主，強風化～中風化，巖體富水性分布豐富，地質非常十分復雜，施工難度大。

2 大斷面長隧道貫通施工原則

在大部分大斷面公路隧道貫通施工過程中，隧道支護體系屬于核心施工環節，在該體系中產生主要作用的是隧道圍巖。簡單講圍巖就是公路隧道的承載結構，能夠與工程中各項加固措施相互配合工作，成為一個整體的支護結構體系。

在開挖大斷面公路隧道時，盡可能不擾動圍巖，這樣做的主要目的是避免圍巖本身的強度遭到破壞，自穩能力降低失穩。最佳的處理結果就是保障圍巖能夠在隧道開挖之后依舊保持原有的三維應力狀態。想要達到此種施工效果，大斷面公路隧道貫通施工，必須做開挖工作之前應做的防護，同時封閉圍巖的節理，尤其是針對已經產生裂隙、收斂變形的位置，應盡可能通過補強支護的手段避免其產生松動和坍塌。

實際上在大斷面公路隧道貫通施工過程中，圍巖必然會產生一定程度的變形，若變形在合理范圍內，屬于合理情況。具體標準以圍巖是否能夠發揮其強度，并在公路隧道周邊形成穩定的承載環，需要注意的是工作人員應對這樣的變形落實合理控制工作，避免圍巖變形過度導致隧道坍塌，誘發坍塌處地表產生嚴重沉陷。

一般情況下大斷面公路隧道貫通工程中，支護結構的施工會分為兩個步驟落實，即在隧道洞室開挖之后的第一時間做好初期支護工作，這樣做的目的在于避免巖體產生早期變形的情況。支護工作做好后，施工人員需要待圍巖穩固之后在落實下一步工作，即二次襯砌，在外層襯砌工作落實良好的情況下，圍巖變形通常較為穩定，內襯作用就在于安全保障。

在落實大斷面公路隧道貫通工作時，施工人員應盡可能做柔性初期支護，這樣做的目的在于保障其能夠與圍巖緊密聯系起來，達到共同承載隧道變形應力的目的。常規的大斷面公路隧道貫通施工的初期支護都會選擇超前小導管、工字鋼支撐、徑向錨桿以及鋼筋網片、噴射混凝土聯合的支護形式，如貫通段圍巖較好，該支護安全可靠。

3 大斷面公路隧道貫通施工

3.1 施工方案

根據施工進度和周邊地表周邊環境以及隧道圍巖地質情況編制隧道貫通方案。碧清隧道根據右洞掘進的實際情況決定選擇在YK35+405處貫通，洞頂覆蓋厚度為140 m，貫通段圍巖級別為Ⅳ級，初期支護為SF4b，符合設計貫通條件。

具體實施方案如下：

（1）進口與出口分別建立三等GPS平面控制網和二等高程控制網，洞內采用四等平面控制網和四等高程控制網，為確保隧道能按設計準確貫通，測量人員在貫通前先用GPS對洞外控制點進行靜態復核，達到精度要求后，再復核并精確控制洞內導線測量。

（2）在兩端洞內施工測量放樣中，用全站儀嚴格控制隧道的平面位置和高程，滿足隧道貫通的精度要求。并根據《工程測量規范》GB 50026-2007對控制點的精度做貫通誤差估算。

（3）超前地質預報工作，本隧道貫通施工使用的超前地質預報和隧道多功能水平地質鉆報告結合的方式，同時還針對隧道內與地面實際情況結合起來，采取先探后掘的方式施工。即在超前預報過程中沒有發現明顯異常和危險的情況下才能落實后續施工。

3.2 貫通段施工及保障措施

3.2.1 掌子面按臺階法開挖

出口端按兩臺階法掌子面施工到YK35+425處時，改為三臺階法施工10 m到YK35+415，停止向前掘進，施作超前注漿小導管，加強初期支護后，采用素噴混凝土封閉掌子面;進口端掌子面按二臺階法開挖施工，在與對向掌子面距離10 m時，改為CD法進行開挖，加強鎖腳小導管，超前支護采用雙層小導管，超前小導管在與對向小導管形成多層網狀支護后，穩步向前推進;先施工C單元導洞貫通，經測量消除貫通誤差后，再進行D單元施工部分施工，最后全斷面再逐步向前擴挖，直到全部貫通。

3.2.2 保障措施

（1）根據現場隧道掌子面地質情況，貫通段10 m圍巖級別為Ⅳ級圍巖，支護參數為SF4b，初支采用I18工字鋼，間距100 cm;超前支護采用4.5 m長Φ42*4注漿小導管，鋼拱架鎖腳小導管按設計施工，臨時支撐鋼拱架采用I18工字鋼，加打2根4.5 m長Φ42*4鎖腳注漿小導管，臨時支撐拱架與鋼拱架連接用連接板戴螺栓進行牢固連接。

（2）施工按照超前地質預報及目前兩個掌子面實際圍巖揭露情況，開挖要嚴格控制藥量，盡量多采取人工配合機械的開挖方式，減少對圍巖的擾動;開挖完畢后立即錨噴支護封閉圍巖。開挖過程中設專人觀察圍巖、初期支護及先行洞的變化情況，及時進行施工預警，科學有序的組織好工序銜接，避免窩工。

（3）施工中超前小導管、鎖腳小導管必須要嚴格按設計注漿要求進行施工，要安裝注漿閘閥，注漿材料采用水泥漿，漿液水灰比為0.5：1～1：1，注漿壓力：0.5 MPa～

2.0 MPa，強度不低于M20。

（4）我國針對公路隧道施工曾有文件規定，當隧道雙向開挖接近貫通時，貫通施工遵循“淺眼、輕藥、弱爆破、短進尺、強支護”，初支緊跟工作面，盡快封閉成環，減少圍巖暴露時間”的原則進行開挖施工。

（5）最后是監控量測工作，按照施工要求，該工程的監控量測能夠為隧道貫通工程的穩定程度提供良好保障。在合理的監控量測工作輔助下，得到的數據能夠真實反映出工程中圍巖的實際收斂變形情況，工作人員只需要對數據進行合理分析和處理，即可保障整個工程的安全系數。該工程的整個監控量測工作都委托給了第三方機構，機構在接近隧道貫通時加大了監控測量的頻率，保障工作人員能夠實時獲得圍巖的變形數據，達到合理檢測變形趨勢的目的，確保施工安全。

4 結束語

綜上所述，大斷面公路隧道貫通施工目前已屬于常見施工工藝，但處理不當也會引起隧道坍塌，發生安全事故。為滿足國家高質量發展，促進地方經濟快速增長，最小限度破壞生態，倡導交通快捷。在地址和水文條件允許的情況下，修建大斷面隧道已經成為首選。從業人員只有不斷總結大斷面隧道貫通施工經驗，創優相關施工技術，才有能力為我國道路交通事業以及城市化發展需要修建大斷面隧道施工安全保駕護航。

參考文獻：

[1]張俊儒，徐劍，龔彥峰，等.單跨5車道公路隧道工法優化及施工力學特性研究[J].隧道建設（中英文），2021（5）：831-840.