高速公路隧道施工技術的應用措施

趙博 ZHAO Bo

（中交路橋建設有限公司，北京 100000）

0 引言

交通運輸工作離不開高速公路系統的支持，只有確保高速公路的良好建設效果，才能創造安全舒適的出行環境，為交通運輸行業及社會經濟發展奠定保障。隧道工程的質量是決定高速公路總體質量的主要環節，相較于其他路段的施工而言存在較大的挑戰，容易受到施工區域環境、氣候因素和技術條件等影響，在任何一個環節出現的問題，都有可能導致工程投運后的風險升高，給人們的出行造成安全隱患。隨著建設標準的不斷提高，隧道施工中也有了明確的規定和要求，必須以技術控制為核心，構建完善的施工管理體系，從而降低項目的風險，為企業創造良好的利潤。結合高速公路施工建設的基本特點，實現技術方案的不斷調整和優化，增強實際知道效果。

1 高速公路隧道施工的特點

高速公路隧道周圍環境較為復雜，如果對水文條件、地質狀況和地形地貌等不夠了解，則會給施工帶來較大的難度。尤其是地質災害的存在，使得施工風險性增大，比如圍巖變化、瓦斯地層和泥石流等等。由于災害發生的速度較快，因此難以及時響應，導致施工企業遭受嚴重的損失。在施工中缺乏對圍巖穩定性的監測，缺乏切實可行的預報措施和支護措施，容易引發坍塌事故。此外，高速公路隧道施工中具有較多的隱蔽工程，如果上一道工序難以達到施工要求，則會對后續施工產生影響，補救措施的應用效果不佳，導致隧道的安全風險增大。隨著時間的推移，外界環境狀況會發生較大程度的改變，因此隧道施工具有時效性特點，必須結合當下情況制定施工技術方案[1]。

2 高速公路隧道工程建設中的施工問題

2.1 高速公路隧道工程施工的穩定性問題

高速公路隧道工程的穩定性問題是整個高速公路隧道工程施工技術中最重要的一個環節，工作人員在開展高速公路隧道工程修建工作的過程中，處理隧道工程穩定性問題的技術難度最高。比如：高速公路跨越式隧道工程施工中處理的不穩定、爆破的不穩定以及隧道工程加固結構的不穩定等情況，這些都會阻礙高速公路隧道工程施工進度的推進，情況嚴重時還會造成整個高速公路隧道工程施工擱置，因此一定要對高速公路隧道工程施工過程中出現的穩定性問題加以解決，采取有效措施實施高速公路隧道工程施工技術的優化處理，以此為基礎加強整個高速公路隧道工程的穩定性。

2.2 高速公路隧道內的巖體問題

高速公路隧道內部的巖體是處于整體狀態，由于高速公路隧道工程在實施開挖的過程中，很可能因破壞了掩體的整體性，進而造成巖土崩塌、掉落，最終導致隧道巖體形成斷層。如果在高速公路隧道施工過程中造成的斷層較大，那么這很可能會導致整個高速公路隧道工程施工的癱瘓，導致高速公路隧道工程施工無法正常進行，因此在處理高速公路隧道工程巖體問題時，一定要根據工廠施工的實際情況進行綜合性施工考慮，對隧道工程施工技術的涉及范圍要考慮的更加詳細，既有避免高速公路隧道工程施工中發生巖體危害，同時又要充分保障高速公路隧道工程掩體的原始結構狀態。

3 高速公路隧道施工的常用方法

3.1 分部施工

由于高速公路隧道施工現場具有復雜性的特點，因此在施工中可以采用分部施工的方式，有利于保障各項施工作業的協調推進，防止對工期造成影響。尤其是大綱現場存在較多的松散軟弱地層時，分部施工的應用效果較好，在降低支護難度的同時，可以增強圍巖的穩定性，防止造成大范圍的安全事故，因此對于施工現場的防護作用顯著。

3.2 超前支護

圍巖的失穩是威脅設備及人員安全的主要因素，尤其是當周圍環境發生較大變化時，容易造成滑坡、泥石流等自然災害，嚴重限制了隧道施工的順利開展。而超前支護施工的應用，則能夠將鋼板、錨桿和鋼管等設置在圍巖當中，實現對隧道開挖面的有效保護，改善圍巖結構的力學性能。通過臨時支撐體系的構建，能夠有效保障良好的隧道掘進質量，避免塌落等問題出現在圍巖結構當中[2]。管棚法在超前支護體系中較為常見，尤其是對于非粘性砂土層的改善效果顯著，在實踐工作當中可以輔以注漿加固法，提高支護施工的整體質量。

3.3 超前灌漿

如果高速公路隧道施工中存在較多的不良地質，則可以運用超前灌漿施工工藝進行處理，對于松散圍巖可以起到良好的加固作用，使其穩定性得到改善。洞外灌漿法和洞內灌漿法是超前灌漿的兩種基本形式，工作面存在一定差異。洞內灌漿法的應用較為普遍，應該以灌漿具體要求、地質狀況和機械設備類型等為依據，確定合理的灌漿段長度，一般情況下要在50m以內。開外段長度不能超過灌漿段長度的80%，能夠使水泥漿墻厚度達到設計要求，施工中的灌漿壓力要在2MPa以內。

4 高速公路隧道施工技術的應用措施

4.1 制定技術方案

首先，應該做好施工作業線的合理規劃。應該結合高速公路隧道施工任務的特點確定作業線，確保良好的施工秩序，降低外界因素的威脅。應該首先開展中導洞施工并控制掘進距離后完成中墻澆筑施工，對混凝土強度進行檢測確保其達到標準值后開展左右洞施工。應該針對圍巖的變形情況進行綜合分析，通過二次模注襯砌和修改二次襯砌設計參數等方式做好有效防護。應該對掌子面和左右洞二次襯砌的間距加以控制，通常在25-35m左右[3]。其次，應該對風水電作業等加以控制。保障隧道內部良好的通風效果，根據現場環境情況提供足夠的水源，同時針對水源的硫化物含量和酸堿度等進行檢測。由專業人員布置現場施工電路，通過漏電保護開關來保障人員安全。在某高速公路隧道施工中采用了混凝土噴射施工工藝，能夠真正保障隧道的穩定性，提高了整體支撐效果。在本工程當中使用了氣密劑，透氣系數在10-10cm/s以內，混凝土的用水量誤差在1%以內，砂、水泥和氣密劑攪拌時間在1-1.5min左右?；炷羾娚涫┕ち鞒倘鐖D1所示。

圖1 混凝土噴射施工流程

4.2 初期支護施工

4.2.1 超前小導管施工

在超前小導管制作中應該嚴格控制材料質量，通常選擇熱軋無縫鋼管，其壁厚和外徑分別為5mm和50mm，小導管長度在500cm左右。一端設置成錐頭，運用鋼箍對鋼管另一端進行處理，止漿段長度在400mm左右，注漿孔一般為4排，孔徑和間距分別為8mm和150mm。按照設計圖紙明確孔眼位置，為鉆孔施工奠定保障，孔深、中導洞小導管縱向間距、左右洞小導管縱向間距分別為500cm、320cm和250cm[4]。在注漿前應該做好清孔處理，采用牛角泵進行壓漿施工，壓力控制在0.7-1.0MPa之間，確保壓力持續穩定時間在15min左右后停止施工。

4.2.2 系統錨桿施工

Φ25mm中空注漿錨桿和φ22mm螺紋鋼砂漿錨桿在高速公路隧道施工中的應用較為常見，分別適用于左右洞施工和中導洞、進出口成洞面施工當中。完成下料后運用套絲機套出12cm長螺紋，完成混凝土初噴施工后采用梅花形布置錨桿，確保其孔位的正確性。在鉆孔過程中應該對其垂直度進行監測，針對內部碴屑可以使用高壓風機進行清除，通過螺栓和墊板等對砂漿錨桿加以固定，防止在注漿中造成傾斜。在應用中空錨桿施工時，注漿壓力最大不能超過1MPa，最小不能低于0.5MPa[5]。完成安裝后應該做好有效的保護措施，防止錨桿頭受到損壞。

4.2.3 鋼拱架施工

在1:1胎模中放置型鋼，確保型鋼的良好壓制效果。將A3鋼板設置在連接單位中，有效連接中隔墻和鋼拱架，同時采用雙面焊接的方式增強與中隔墻鋼板的連接效果。在樣臺中對單元構件進行試拼處理，輪廓誤差應該在3cm以內，在平放鋼拱架時，應該確保其翹曲高度不超過2cm[6]。為了保障鋼拱架的良好加工效果，可以采用水準儀和經緯儀進行測量，同時做好各個控制點的標注，比如拱腳、拱頂和邊墻等等，通過定位錨桿來輔助施工。鋼纖維混凝土的噴射厚度在3cm左右，并做好各個單元的有效連接。鎖腳錨桿應用于鋼拱架當中，可以確保拱腳的良好穩定性，長度在3.5m左右。

4.3 洞身開挖

4.3.1 中導洞開挖

對臨時支護效果進行檢查后開展中導洞開挖施工，保障首榀鋼格柵拱架嵌入后具有良好的穩定性，并采用鋼筋連接洞外鋼格柵。完成鋼筋網的掛設后及時噴射混凝土，構建洞口棚架，小導管應用過于鋼格柵外側時，其傾角在10°左右，在開挖前4h應該確保注漿完成。0.5-1.2m為循環進尺的合理范圍，并在開挖過程中由專業人員對水平情況和中線情況進行檢查，防止造成較大的誤差。采用C20混凝土進行初噴，其厚度在5cm左右[7]。在設置錨桿時采用梅花形，并且確保其孔位的準確性，鉆孔過程中借助于風動鑿巖機，保持良好的垂直度。對孔內雜物進行清理，運用C30水泥砂漿，砂漿錨桿的長度在250cm左右。借助于U型鋼筋對拱架進行處理，縱向連接筋的環向間距和鋼格柵的縱向間距分別在100cm和80cm左右。在施工中可以運用兩臺階開挖法，臺階長度在4m左右，通過人工和機械配合的方式提高施工效率。在完成上臺階的開挖后要做好支護處理，防止對下臺階開挖造成影響。

4.3.2 左右洞開挖

對中墻混凝土的強度進行檢查，確保達到設計值的70%后開展左右洞的開挖工作，運用兩臺階分步平行開挖的方式，可以提高施工的便捷性。按照環形導坑和中核的順序開挖，嚴格控制臺階的長度在5-10m之間，中核和拱頂間距在1.6-2.0m之間。中槽開挖時應該預留平臺，下部和上部寬度分別為4m和2m[8]。仰拱開挖得到設計尺寸后實施混凝土噴射施工，其厚度在5cm左右，通過環形支護的方式增強結構穩定性。應該對左右洞的一次開挖尺寸加以控制，通常要在1m以內。

4.4 二次襯砌施工

4.4.1 中隔墻施工

對鋼支撐接頭鋼板進行預埋，同時設置縱向排水管和環形排水盲溝，防止地下水和地表水對主洞施工造成影響，創造良好的施工作業環境。運用大塊鋼模設置模板，立模長度在9m左右，運用兩節段模板進行施工。為了保障模板的穩定性，可以采取外拉內頂的方式，確保隔墻一次澆筑成型，避免在施工中出現較長時間的中斷，以提高澆筑質量。針對臨時支護體系和頂部的間隙進行及時填充，保障良好的密實性。為了改善混凝土的施工效果，可以運用適量的早強劑，模板拆除時應該確保強度在2.5MPa以上并及時開展養護施工。覆蓋和灑水養護措施較為常見，應該確?；炷帘砻媪己玫臐駶櫺裕B護時間在14d左右，預防構建裂縫等問題。

4.4.2 左右洞二次模注襯砌

對圍巖的變形情況進行監測，確保其處于穩定狀態后開展左右洞二次模注襯砌施工。在設置縱向排水管、環向排水盲溝和橫向排水管的過程中，應該對初期支護效果進行嚴格檢查，防止其中存在大量的鋼筋頭、滲漏水和錨桿頭等情況，確保平整度達到要求。運用EVA防水板和土工布進行防護，以改善結構防水性能。對鋼筋進行加工和綁扎后，完成管線和構件的預埋。針對臺車的位置進行復檢，確保標高及中線位置達到設計值，采用泵送混凝土的方式一次澆筑成型。對插入式振搗器的性能進行嚴格檢查，確保插入深度和振搗時間的合理性，以改善混凝土的和易性。FS防水劑的應用，可以改善混凝土的緩凝狀態和高流態性能，其用量在水泥的6%左右，施工中的坍落度不能超過15cm。模板拆除時應該確保強度達到2.5MPa以上并及時進行灑水養護。二次襯砌施工如圖2所示。

圖2 二次襯砌施工

4.5 不良地質地段隧道及隧道塌方

在施工過程中如果對高速公路隧道工程中不良地質條件的判斷不夠清楚，處理措施運用的不夠妥當，那么這樣均會造成高速公路隧道工程的塌方、冒頂等狀況，對已經完成的高速公路隧道工程支護結構造成嚴重損壞。

對于設計中顯示可能有不良地質情況的高速公路隧道工程：其一，應該充分做好相應的預測和預報工程。在保證高速公路隧道工程施工安全的前提條件下，制定出一套切實可行的隧道工程施工方案并制定專項施工設計。其二，高速公路隧道工程施工活動的開展需要通過破碎松散、軟速膨脹、承壓涌水、流沙流泥等多種地質地段，在正式開始高速公路隧道工程施工之前，應該對高速公路隧道工程圖紙所提供的工程地質和水文地質等諸多資料進行詳細的分析和全面了解，并以此為基礎制定與之相對應的預防性施工措施，在施工的過程中備足相關的應急機具和施工材料。其三，對于高速公路隧道工程施工中的不良地質地段，應該預先采取治水措施，運用短開挖、弱爆破、強支護以及早襯砌等多種措施進行施工，以此來保證高速公路隧道工程施工的穩步推進。在開展高速公路隧道工程施工的過程中，應該切實加強對工程施工現場的監控和量測，經常觀測高速公路隧道工城的地質和地下水變異情況，仔細檢查施工現場中支護和襯砌的受力狀況，密切注意高速公路隧道工程施工中的地形和地貌變化，以防止在隧道工程施工的過程中突然性事故的發生。

5 結語

高速公路隧道施工具有復雜性、風險性、隱蔽工程多和時效性等特點，必須對各個階段的施工技術加以嚴格控制，使其達到國家和行業技術標準要求，才能防止隧道工程出現質量問題。在實踐工作當中，通常會采用分部施工和超前支護、超前灌漿等方法，以降低外界因素對施工的影響。應該在制定技術方案的基礎上，對初期支護施工、洞身開挖和二次襯砌施工等過程的技術要點加以把控，從而消除其中的隱患，為隧道施工的順利進行奠定基礎。