公路隧道正洞施工技術分析

楊珂

（山西路橋集團隰吉高速公路有限公司，山西 臨汾041300）

0 引言

公路隧道正洞施工是指對隧道主體工程開展建設作業。受隧道結構及地質條件的影響，施工過程存在較大的難度和風險。為充分保障隧道項目施工質量和安全，應對正洞施工技術進行深入分析，總結相關技術要點，優化施工方案，有助于強化公路隧道整體建設水準，促進交通基礎設施建設可持續發展，切實提高公共服務能力。

1 工程概況

以隰吉高速公路中的黑家嶺隧道工程為例，對該項目進行地質勘察后，報告中顯示施工區域位于剝蝕中低山嶺地勢，地形較為險峻，存在深溝谷。隧洞長度2.32km，設計雙向四車道，速度為80km。經過對隧道地質環境的勘察，發現隧洞段圍巖部分主要有碳硅板巖、硅質板巖等，且呈單斜構造形式，常見圍巖破碎現象。測量該公路隧洞的左右線起點，左線洞口處屬于石質山坡，坡率為1∶0.5，在右線洞口處進行開挖作業時，設置12m 施工場地，隧洞進出口標高測量結果為786.260m、781.381m。對隧洞開挖段進行圍巖勘測，發現存在斷裂破碎帶，伴有斷層和軟質巖層等，因此地質評估結果為“較差”，并且部分施工段可能出現瓦斯、巖爆、變形、巖溶等問題。開展正洞施工時，施工單位應明確相關工藝要點，提升施工水平，滿足建設質量要求。

2 公路隧道正洞施工技術要點

2.1 做好施工測量工作

結合此次工程隧道的施工設計方案，詳細規劃隧道線路形狀、洞口位置等內容。為保障施工活動有序開展，提高作業質量，應當積極做好施工測量。如該工程測量人員重點對洞口及洞外施工控制網等進行測放，按照結果確定導線參數，有助于確定各個施工點位。同時，按照現有的施工資料文件，了解洞口結構和標高等參數數據，能夠獲得精準的洞口坐標值、邊坡刷坡點坐標等。利用全站儀等專業設備，針對洞口變仰坡的刷坡線等開展測量放樣，便于合理布設測量樁點。完成洞外平面以及高程數據測量作業后，應對隧道進出口的點位高程、坐標等進行計算。確定公路隧洞內部的中線點，有助于保障控制點布設間距、角度、高差等符合施工要求和設計標準。

為保障施工測量工作的規范性，測量人員需以設計圖紙為依托，合理利用測量設備，確保公路隧道結構尺寸測量準確，盡可能減少誤差，避免影響后續施工作業。在該工程中，測量人員先對隧洞內的控制點進行高程和中線測放，然后使用斷面檢測儀等設備，針對隧洞內的開挖斷面、襯砌輪廓線等，實施精確的檢測和復核。同時，為保障隧洞測放數據的準確性，測量人員需在洞內設置相應的溫濕度傳感器，根據環境數據變化對施工參數進行調整，保證作業活動安全、順利進行。

2.2 強化洞口段施工技術控制

此次工程的洞口段施工，主要側重洞口清理及邊坡、仰坡施工，進洞施工，明洞、洞門施工等要點，具體如下：

2.2.1 洞口清理和邊坡、仰坡施工技術

根據該公路隧道施工設計方案，洞口進口段施工采用明挖法、半明半暗法等，如先對隧洞外側的半幅套拱進行施工，完成作業后再用暗挖法，構建內邊墻并噴射混凝土，實現初支作業。對洞口的出口段采用明挖施工技術，作業前施工人員應全面了解洞頂孤石、圍巖的分布、結構和數量等，如發現存在松散狀態、風化狀態及破碎部分，應及時進行加固和清方作業，適當開展嵌補和支頂作業，有助于消除施工過程中的安全隱患。另一方面，施工人員在開挖隧洞的明洞和洞門前，應在洞口邊坡、仰坡以外5m 左右設置截水溝，還要根據隧洞進出口的地形條件，在設計坡度時考慮淤積問題，應控制坡度不小于0.3%。在施工期間，采用人工與機械設備結合作業模式，施工順序為從上到下，有序開展明洞開挖、洞門段土石方開挖等，采用分層作業法，每層開挖厚度為2～3m，依據開挖施工進度的推進情況，有序實施噴錨支護作業。對開挖施工過程中產生的棄渣，可利用裝載機和自卸汽車等運輸到指定的棄渣場地。除此之外，對鋼軌支架的基礎部分采用C20 強度的混凝土，設置在發生圍巖落石的下側，目的是起到良好的防護作用，避免施工期間發生安全事故。

為保障洞口施工活動的順利進行，應在開展暗洞施工前，在洞口襯砌外1～3m 內對邊坡、仰坡進行錨噴加固施工，該工程采用10cm 厚噴射混凝土懸掛鋼筋網進行支護，鋼筋網的規格采用直徑6mm，網格規格為20cm×20cm。錨桿為直徑22cm 砂漿錨桿，長度控制在4.0m 左右，間距為1.5m×1.5m，按照梅花樁形式布置，噴射混凝土采用濕噴方式。

2.2.2 進洞施工技術

進洞施工在整個洞口段作業環節具有重要地位，為保障操作質量和效率，施工人員需充分把握相關技術要點。如在該公路隧道工程中，開挖洞口土石方是一項關鍵要點，一般情況下，當開挖到規定里程后，應當設置臺階并施作暗洞套拱。然后施工人員可按照圖紙要求，選擇適宜位置合理安裝導向架，再開展超前管棚支護作業。結合該工程的具體情況，為實現后續三臺階作業及短進尺施工，應在洞身實施開挖時借助挖掘機、風鎬等設備工具。經過混凝土初噴后搭設鋼架結構，保證其具有穩定性，再安裝錨桿和實施掛網操作，最后實施復噴作業。為充分保障施工質量，應先測量邊墻和坡面等部位，保證其具有良好的穩定性。

2.2.3 明洞和洞門施工技術

完成進洞作業處理后，要把握好明洞和洞門施工技術，如在開挖明洞后及時對基底進行施工，保障實際承載力達到相應設計要求。實施仰拱施工作業時，應對該部位的混凝土狀態進行檢查，如達到終凝時，應立即開展澆筑操作，然后實施填充施工。完成該工序后，施工人員要開展襯砌施工，沿明暗洞交界處，沿洞口方向推進。為保障施工質量，應將模板臺車作為襯砌內模，借助組合鋼模等，對襯砌進行灌注成型作業。除此之外，完成洞口段的襯砌作業后，應進行洞門施工。操作時施工人員可在端墻背面設置排水盲管，通過外包土工布的形式組成管網。選擇材料時，縱向與橫向的管道規格應不一致，其外徑分別為100mm 和80mm，間距在2.0m 左右。路基面部分可利用外徑100mm 的PVC 管材料連接排水盲管，將積水順利排入側溝中。在澆筑施工期間，利用洞外自動計量拌和站及運輸車，將混凝土混合料泵送入模，保證翼墻和洞門端墻的強度得到提升。最后采用插入式振搗器對混凝土混合料實施振搗密實、平整作業，按照左右交替分層對稱填筑方法開展施工，保證洞門作業質量良好。在二次襯砌施工環節，采用復合式襯砌，提前在工廠內制造臺車，運輸到現場后進行拼裝，采用五點定位法對臺車模板進行定位。開展襯砌施工前可先對模板表面打磨，全面清理銹跡，做好防腐處理，對襯砌結構的伸縮縫、沉降縫設置止水帶，用分段安裝的方式固定在擋頭板位置，按照現場具體情況實施熱接或冷接方法。

2.3 規范洞身段施工作業

在該公路隧道工程中，采用鉆爆法進行洞身段施工作業，經過前期地質勘察，發現正洞V 級圍巖開挖并且呈淺埋狀態，所以對偏壓段采用中隔壁工法。對于V 級圍巖深埋段開展施工，需保留核心土，因此確定采用三臺階環形法。針對Ⅲ級和Ⅳ級圍巖則沿用臺階法施工。在具體圍巖段使用期間，施工人員按照要求和方案，有序開展光面爆破技術、初支濕噴混凝土工藝等。在襯砌拱墻之前，先對仰拱進行填充和澆筑施工。對Ⅳ級圍巖與V 級圍巖等，均需開展二次襯砌施工。為避免引發施工安全事故，結合該次工程實際總結出如下技術要點。

2.3.1 臺階法施工技術

合理應用臺階法，在實際操作環節設計臺階的長度為3.0～5.0m，實施光面爆破技術降低對圍巖產生的震動。操作工序為使用風鉆等工具，在上臺階部位進行鉆孔，再利用扒裝機等將下斷面的鉆渣進行收集和清除。在施工中下臺階部分不存在鋼拱架初支，所以可與上臺階同步施工。應用臺階法施工技術的過程中，為保障作業質量良好，應注重解決上下半斷面施工過程的干擾，在開挖好下半斷面及邊墻后，需立即噴射混凝土進行初步支護。

2.3.2 三臺階環形開挖技術

基于對該隧洞工程地質條件和施工條件的考慮，采用三臺階環形開挖技術，如針對隧道正洞部分的巖溶、裂隙水發育深埋段等，實行上、中、下三臺階作業。操作人員可沿隧洞縱向方向，有序進行開挖和支護作業。如果圍巖收斂和變形現象較為嚴重，應當在開挖時增加仰拱支撐，保證作業安全性。在爆破施工期間，操作人員要注重控制炮孔的深度和裝藥量，對各部分初支施工環節應緊密銜接，及時采取閉環措施。在施作下臺階部分時，及時開展仰拱施工作業，嚴格按照設計要求閉合支護體系，確保其具有良好的穩固性。由于在具體操作中，對拱部超前支護后，需對上部弧形導坑環形向上開挖，保留3.0～5.0m 的核心土。嚴格按照初支鋼架的間距確定開挖循環進尺，如左右側中臺階的開挖進尺應不超過1.5m，開挖高度應控制在3.0m 以上，3.5m 以下。保證左右側的臺階錯位不超過2.0～3.0m，循環進尺長度不超過3.0m，不短于2.0m。同時，施工人員可在隧底開挖及支護循環后，針對段長4.0～6.0m 的部分實施仰拱初支施工，具體施工立體效果如圖1 所示。

圖1 三臺階開挖法施工立體效果

2.4 加強施工監測

按照我國現行規范及技術規程，對公路隧洞工程實施監控有助于保證作業質量，施工人員合理布置測點，制定符合該工程實際的監控等級管理制度。此次工程在隧洞內設置觀測點后，應委派專門的技術人員開展檢測，檢測內容包括隧道斷面全圓檢測等。根據測點坐標對其弦長進行推算，并將測量結果標注在坐標系內，有助于繪制準確的變形曲線圖。然后對多次變形量的散點，開展回歸分析，能夠預測施工變形趨勢，為二次襯砌施工、正洞施工等提供施工效果評價依據，同時應在隧洞現場做好監控量測項目。

3 結語

綜上所述，基于此次隧洞工程實際，對正洞開挖施工技術進行研究分析，應注重加強施工測量，即合理確定各項施工點位，保證高程及中線測放的準確性。在明洞和洞門施工技術中，深入把握洞口清理和邊坡、仰坡施工技術、進洞施工技術、明洞和洞門施工技術等，同時注重規范洞身段施工作業，合理運用臺階法、三臺階環形開挖施工等工藝，呈現加強施工變形監測，有助于提高隧洞施工質量和效率，滿足破碎圍巖隧道正洞施工要求，確保公路隧道項目施工具有良好成效。