市政公路下穿河流段隧道施工技術

李 雪 張 楊

（山東華富建設有限公司，山東 濰坊 261000）

0 引言

市政公路下穿河流段隧道施工包括眾多的施工項目、施工技術，加之施工環境具有復雜性的特征，更是加大了施工難度。為解決施工問題，降低施工難度，施工單位有必要做好施工調查工作，了解施工情況與要求，并設計科學的施工方案。與此同時，施工人員有必要學習河流段隧道施工技術，掌握施工技術應用技巧，合理地推進河流段隧道施工活動。

1 工程概況

本次以某市政公路下穿河流段隧道工程作為研究對象，該隧道兩岸結構采用明挖法進行施工，全線長度為890m，其中明挖隧道長600m，暗挖隧道長度為290m，均為雙向四車道設計線路，施工段在河床下最小覆蓋厚度為14m[1]。該工程施工難度比較大，在施工的過程中容易遇到各項問題[2]。所以說，施工單位需要認真、謹慎地開展施工活動，積極地迎接施工中的挑戰。

2 市政公路下穿河流段隧道施工技術研究

2.1 超前地質預報

2.1.1 預報的目的

超前地質預報是市政公路下穿河流段隧道施工的重要環節，預報的目的如下所述：1）了解工程地質概況，明確施工方向，保證隧道施工工作的有效推進，提升隧道施工水平；2）排除隧道施工是一項安全風險高的工作。超前地質預報工作可確保施工單位合理推進施工安全方案工作，降低施工人員安全風險；3）隧道施工設計工作的順利推進需要超前地質預報信息數據支持，而在有效開展該項工作的情況下，隧道施工設計工作水平將會提升；4）在編制竣工文件時需要地質資料，而預報所得的數據、資料就屬于地質資料，通過開展預報工作，可為竣工文件的編制提供資料支持。后期也可以參考預報數據資料，提升隧道安全運營水平，最大化地發揮隧道價值。

2.1.2 超前地質預報的手段及其任務

提前開展隧道施工活動，對比隧道施工與地質預報所得出的信息數據；應用綜合超前地質預報的方法在施工期間有效地開展預報工作，以獲知工程地質與水文情況，明確不良地質的位置，評估不良地質對施工安全性、施工質量的影響，為隧道施工的科學推進奠定堅實基礎。

2.1.3 超前地質預報方案

由于超前地質預報事關工程的安全性、工程建設質量，相關主體需要高度地重視該項工作。構建超前地質預報方案，有利于提高預報水平，因此要做好該項目工作。預報方案設計的要點如下所述：1）根據隧道情況以及工程質量、安全要求，結合采取長距離與短距離預報；2）將超前水平鉆孔作為一項重要的施工活動，以便清楚地了解地質情況，保證地質預報的準確性、科學性。

2.1.4 隧道超前地質預報方法

本次研究的隧道超前地質預報方法如下：1）TSP203超前地質預報系統。應用TSP203超前地質預報系統可預測掌子面前方 100m~200m 的地質條件，為施工提供可靠依據。因此在本次工程中應用到了TSP203超前地質預報系統，超前地質預報程序見圖1。首先，現場準備。在開展隧道超前地質預報工作前，一定要做好現場準備工作，以便達到事半功倍的預報效果。包括做好接受器套管清洗、安裝等工作。同時聯接電纜、炮孔裝藥等為后續預報工作的有效推進奠定基礎。其次，數據錄入。應用計算機作為信息數據的錄入工作。最后，數據處理。解譯在預報中所獲得的數據、圖像等，為后續施工工作的推進奠定基礎。2）地質雷達。在應用地質雷達預報前，要做好測線布置工作。即針對該項目，就需要做好十字形布置、井字形布置工作，進而正式開展地質檢測工作。3）超前鉆孔。在隧道超前地質預報中，可采取超前鉆孔的方式，開展預報活動。超前鉆孔預報的流程見圖2。首先，開展測量定位工作，其次，做好機械就位及安裝工作，在該環節中要把控測量定位工作。再次，進行水文地質試驗工作，包括鉆進水文地質試驗地點→整理巖石標本（巖芯）→進行巖石標本鑒定→涌水測定，了解地質水文狀況→存儲巖石標本，然后，資料整理。最后，預測預報與印證。

圖1 超前地質預報程序

圖2 超前地質鉆孔預報流程

2.2 下穿河流段超前探水方案研究

在下穿河流段隧道施工中，要明確提前構建探水方案。該方案涉及的內容如下：1）應用紅外探水技術可在復雜環境下獲得準確的信息數據。采用紅外探水技術探測下穿河流段是否存在水，以便更好地評估施工活動，有效地為施工工作排除不良干擾因素，在距離掌子面 20m 范圍內進行了探水工作，發現確實存在水；2）在隧道軸線上，每間隔10m就設置了1個測試點，根據實際情況總共設置8個測試點，進而開展測試工作[3]；3）在測試完成后，則需要整理所得的數據資料，并分析數據資料，切實保證后續施工活動順利推進。

2.3 全斷面帷幕注漿地層加固技術研究

全斷面帷幕注漿屬于地層加固技術，在工程建設中，要注重應用全斷面帷幕注漿施工技術，對地層進行加固處理，具體涉及的施工工作如下所述。

2.3.1 鉆孔

在鉆孔前，要做好鉆孔機器的選擇工作，針對該工程選擇的是RPD-75SL-H2多功能鉆孔機。為提高多功能鉆孔機應用水平，保證施工效果，要做好開孔直徑的控制工作，避免降低施工水平，同時也要控制好終孔直徑。前者的直徑為Φ110mm，后者的直徑為Φ91mm[4]。記錄是鉆孔施工的一項重要環節。相關人員需要做好記錄工作，如記錄出水量、終孔深度等，這樣就可以為后續工作提供數據資料。

2.3.2 注漿

在該工程施工時，一定要根據注漿的流程開展施工活動。注漿的工序包括以下事項：挖孔口段安設套管；在鉆孔到位后大，將注漿管后退3m，進而開展注漿施工；注漿管繼續后退3m，再次進行注漿；仍舊后退，直到完成整個注漿施工工作。

2.3.3 注漿方式

將套管柱塞方式應用注漿工作中，提升注漿施工水平。針對超過 20m 的深孔，要確認注漿管位置，進行壓力控制工作，保證注漿效果。

2.3.4 注漿前的準備工作

開展注漿前的準備工作，有利于達到事半功倍的注漿效果。所以說，注漿準備是一項不可缺少的工作。注漿前的準備工作即試泵，以了解泵吸水功能，其中在泵的壓力符合預定注漿壓力后，要持續3min。倘若在3min泵沒有出現運行問題，就代表泵的功能是正常的，可保證注漿施工操作活動的順利推進。

2.3.5 選擇注漿參數

在注漿施工中，要做好注漿參數的選擇工作，包括注漿壓力須設定為2.0MPa~5.0MPa；注漿的速率為5L/min~110L/min，其中，相關人員需要注意觀察施工實際情況，靈活地調整注漿的速率，保證注漿施工質量。一般而言，注漿的速率須控制在 5L/min~110L/min。在停止注漿操作后，需要再注入一定的清水，清洗管中的漿液，防止漿液凝固在管中。在整個注漿施工完成后，要拆卸注漿器，沖洗保養注漿機具。

2.3.6 注漿中異常現象的處理

在發生注漿異常現象時，會影響注漿效果。因此，要格外留意注漿情況。如果注漿壓力突然升高，就需要注入清水，待泵壓正常后，就可以繼續開展工作。通過開展這些工作，可以確保施工活動有效進行。為此，要注重研究注漿中異常現象的處理方法，并提前構建應對措施，以便有效處理該問題。

2.3.7 注漿效果檢驗

在注漿施工完成后，要檢查注漿施工工作，了解注漿情況。

2.4 開挖方法研究

2.4.1 洞口處理方法

2.4.1.1 洞口段超前長管棚

根據工程實際情況，確定注漿長管棚，其中采用的是φ108mm熱軋無縫鋼管，鋼管長度是 40m，壁厚是 6mm，環向間距是 40cm。在鋼管長度、壁厚、環向間距得到有效控制的情況下，就可以順利推進洞口段超前長管棚施工工作，具體如下所述：1）施工準備。制作鋼花管，做好鋼花管上圓孔直徑、孔間距離的控制工作，將孔直徑控制在10mm~16mm，孔間距離為15cm。在整個施工中會應用到多個鋼花管，為提升施工質量，要用絲扣連接鋼管節間。另外，在施工前，要做好水泥試驗、注漿參數的設計等多項工作，保證注漿效果。同時應用M10水泥砂漿進行鋼管封孔；2）孔口定位。開展測量定位工作，確定長管棚管孔位置，以防后續偏離正確的方向；制作導向墻，并埋設導向鋼管；全方位、多角度地監測導向鋼管位置，避免因位置錯誤而影響施工效果；3）鉆孔、打鋼管。在注完漿之后，再打無孔的鋼管；在鉆孔的過程中，要觀察前一節管外露的距離，在外露達到30cm~40cm時，則需要接套管和長鉆桿，再進行鉆進工作[5]。4）鋼筋籠制作。在施工中，應完成鋼筋籠的制作工作。在制作前，要認真地觀察、分析鋼筋籠制作圖紙，遵守設計規范、流程等，提升鋼筋籠制作水平。與此同時，要做好鋼筋籠材料的選擇工作，防止應用不符合鋼筋籠制作質量要求的材料。5）注漿。在鋼筋籠放入管孔后，則需要進行注漿施工活動。在本次施工中主要應用M10 水泥砂漿，進行注漿施工作業，以保證注漿效果。在完成注漿施工后，需要進行管內漿液的清洗工作，以及進行注漿施工檢查工作。

2.4.1.2 超前隧道開挖與初期支護

應用三臺階臨時仰拱法進行超前隧道開挖施工活動；應用I20 型鋼鋼架、φ89mm 超前大管棚、φ25mm玻璃纖維錨桿、混凝土等開展初期支護工作，這樣不僅可以保證施工工作的順利進行，而且可以確保施工人員安全，因此勢必要做好該項工作[6]。

2.4.2 洞身開挖

應用CD法進行洞身開挖施工活動；分左、右導坑開展開挖施工活動；在使用分機器開展開挖施工時，人工也需要加入開挖施工工作。通過人工輔助洞身開挖施工工作，保證施工質量，保障施工安全。

2.5 施工控制技術研究

2.5.1 初支施工技術

在工程施工中會應用到初支施工技術，包括鋼架施工工藝、噴射混凝土施工工藝。本次介紹了2項工藝的施工要點。

鋼架施工工藝應用要點：1）根據設計圖，檢查鋼筋架，如果鋼筋架不符合設計要求，則不應使用該鋼筋架；2）在施工的過程中，會受到內外因素的影響，進而留下浮渣。為此，清除底腳處的浮渣[7]；3）根據施工要求、設計圖紙等，做好鋼管的焊接工作；4）縱向連接鋼筋，為順利開展施工活動奠定基礎。

噴射混凝土施工工藝應用要點：1）選擇符合混凝土施工要求的材料，根據混凝土配比標準，進行配比工作，充分地保證混凝土的性能，最終混凝土的強度等級應為C25、密度應為≮2200kg/m3、1d 齡期抗壓強度為≮5MPa、彎曲抗壓強度為≮13.5MPa；2）將濕噴工藝應用在噴射混凝土施工工作中；3）在噴射的混凝土按終凝2h后，則需要進行養護，即通過灑水的方式開展養護工作，一般而言，灑水養護的時間應大于一周。

2.5.2 二次襯砌施工工藝

在施工中，要遵守二次襯砌施工流程，包括檢查支護工作→鋪設防水板→準備混凝土施工材料→推進灌注工作→拆除模板→開展施工養護活動。對施工人員來講，其需要掌握二次襯砌施工要點，提升自身專業技能，進而保證二次襯砌施工工藝應用效果。

2.5.3 結構防水防排水施工

在河流段隧道防水防排水施工質量不高的情況下，會影響工程壽命，降低工程質量，同時會埋下很多安全隱患，容易造成不可估量的損失。正因如此，施工單位格外地重視河流段隧道防水防排水施工工作。一方面，要鋪設防水板，另一方面，要做施工縫處理，防止出現縫隙透水的問題。結構排水施工要點：沿線每隔100m左右設置一個集水坑，設置排水泵站，保證排水工作有效進行；為將水排出隧道，要在外設置排水池，并做好內外排水設施的連接工作。在排水的過程中，應根據積水情況，移動排水泵站，保證排水效果。

3 結語

綜上所述，在市政公路下穿河流段隧道施工中，要做好綜合超前地質預報工作，了解地質情況，排除施工安全隱患，科學推進后續施工活動。同時在施工中要做好加固處理、開挖施工、結構防排水施工、施工安全管理等多項工作。在施工結束后，不僅需要檢測工程質量，而且需要總結施工經驗，完善市政公路下穿河流段隧道施工體系，以便有效指導相關施工活動。