公路隧道施工技術研究

周銀加

隨著我國交通建設的快速發展，隧道施工地質問題不斷增多。公路是支撐公民經濟發展的重要命脈，公路隧道是工程結構的重要組成部分，公路隧道方案在山區公路建設中應引起重視，公路隧道工程具有隱蔽性大，干擾因素多等特點，公路隧道運營中出現影響正常功能的各種質量問題大部分是在施工中埋下的質量隱患。研究隧道施工技術，掌握已有隧道成功經驗與失敗教訓才能為工程建設提供參考資料。本文闡述了公路隧道工程施工特點，分析公路隧道施工常見質量問題，提出公路隧道工程施工關鍵技術與管理要點。

近年來隨著經濟的飛速增長，為了滿足人們快捷出行需求，縮短路程降低運送成本，我國公路隧道建設進入快速發展關鍵時期，我國各地區地形地貌不同，公路建設中穿越山區丘陵需要采用隧道工程施工。隧道施工中受到地質水文與氣候環境等因素的影響，圍巖出現失穩會威脅施工質量與安全。我國公路隧道建設起步較晚，硐室開挖斷面大，附屬設施多運營環境要求高。隧道結構隱蔽工程內在質量問題難以發現，隧道修建中有些地方盲目追求施工進度忽視質量控制，采用科學的施工技術加強施工質量控制尤為重要。傳統施工技術工藝存在局限性，需要根據新時期公路建設要求采用先進的施工技術加強質量控制，結合隧道實際情況編制可行性方案，確保各項工作有序推進。

一、公路隧道工程施工關鍵技術

隧道是開挖提供某種用途的地下空間，隧道在山嶺地區可用作克服地形高程障礙提高車速節省時間。隧道工程成為解決擁擠城市與建筑問題的有效手段，掘進隧道成為技術可行的方案。隨著我國經濟高質量發展，公路交通發展提出更高的要求，大斷面隧道擴建工程成為大勢所趨，早期修建道路需要進行改擴建設計，部分隧道使用年限長出現襯砌掉落漏水結冰等現象，需要根據建筑物與線路特點選用增減與擴建方案。

1.公路隧道施工技術要點

隧道施工風險較大，出現暴雨天氣容易造成滑坡泥石流等事故。高速公路建設周期長、規模大，隧道施工影響因素具有多元化特點，需要綜合考慮人員、材料和設備等消除對施工質量的威脅。隧道施工中存在大量隱蔽工程加大了施工難度，要確保施工工序達標后開展下道工序。圍巖隨著時間變化發生改變，需要針對圍巖情況制定施工方案。隧道開挖施工中要進行全面支護構建完善的支撐體系，惡劣的施工環境對施工人員提出更高的要求。公路隧道主要施工技術包括錨桿鉆爆、邊仰坡開挖與噴射混凝土施工等。圖1 為混凝土噴射施工流程。

隧道施工明洞開挖效果影響后續施工作業情況，要確定明洞邊坡與仰坡頂線，將截水溝設置在坡頂位置有效控制積水水害。按照由上至下的順序保障開挖安全性，構建完善的防護體系防止仰坡暴露時間長影響力學性能，要合理調整錨桿間距、錨桿角度和錨桿長度增強支護穩定性。施工前要檢測挖掘機性能狀況，為及時獲取邊仰坡情況等需要設置相應監測點。鉆爆處理是加快隧道施工進度的關鍵，施工使用炸藥對邊坡穩定性造成影響。針對隧道施工要選擇可靠的爆破設備，制定可行的爆破設計方案保證良好的成孔質量，控制成洞質量，減少超、欠挖。專業爆破人員設置爆破炸藥量與爆破點，做好裝藥量的計算工作，確保鉆孔質量達標后裝藥堵塞。劃分危險區域完成爆破后及時通風除塵排毒氣。通過虛擬爆炸方式獲得詳細的爆破參數。錨桿施工技術應用有利于改善巖體力學性能，確保鑿巖機的正確就位并及時清理施工中的雜物。應采用先短桿后長桿的方式提高施工靈活性，孔徑超過錨桿直徑10mm，水泥砂漿強度在M20 以上，止漿塞深度在30cm 以上。

公路隧道施工中噴射砼包括潮噴與濕噴，濕噴施工技術可以提高混凝土噴射支護性能。為提升砼噴射效果需要對強度厚度等指標有效控制，保證開挖斷面有效尺寸，提高圍巖與混凝土的黏結性；混凝土規格性能需要符合工程施工規定標準。公路隧道施工中要貫徹安全第一的施工理念，對施工作業面進行通風，依照最多人的計算方法根據公式Q=q·m·k 計算通風量。Q 為隧道施工洞內通風量m3/min，k 為風量備用系數1.15,m 為隧道施工洞內工作人員數量；q 為施工中每分鐘每人呼吸需要的空氣量3m3/min。

2.公路隧道施工控制措施

公路隧道施工中要注意加強技術交底，創新施工技術強化施工監督，施工前要幫助施工人員了解技術應用要點，引入先進的VR 技術構建三維立體模型，提高施工人員對施工技術的理解。如在光面爆破施工中要做好超前地質預報工作，根據實際情況確定爆破參數。鉆眼施工中根據設計圖紙精準定位為后續裝藥爆破提供保障。要加大先進技術的投入，超前地質預報系統可以融合紅外線等對隧道施工區域地質情況評估。機械手濕噴砼技術應用可以優化作業環境，水壓爆破技術施工應用可以降低爆破施工的風險，在掌子面附近設置降塵水幕或配備降塵水炮機。

公路隧道施工質量控制要做好施工供電，通風防塵與供水等準備工作，隧道施工中應利用區域地方電網，配備220v 照明設備與380V 動力設備。施工中應遵循《公路隧道施工技術規范》相關準則操作，將各類電氣安裝到恰當位置。公路隧道施工作業通常根據結構設計方案，利用相關儀器監測圍巖情況，隨著圍巖變形穩定進行二次模筑襯砌施工作業。圍巖發生超過預定變形情況必須對二次襯砌設計參數適當修改。洞內采用爆破掘進方式施工產生大量粉塵，必須利用濕式鑿巖施工方式減少粉塵濃度。隧道施工中可采用壓入施工方式利于通風，采用軸流風機對隧道洞口送風。隧道進洞口辦公生活區位置修筑高位水池，運用管道輸送辦公生活區，滿足施工人員生活用水。

公路隧道施工受到多方面因素的影響，工藝質量受開挖與初期防護的影響。隧道施工中鉆爆質量是造成隧道質量問題的重要原因，對軟巖土質應在主爆破區爆破前爆破出寬度適宜的裂縫進行預裂。公路隧道超前小導管施工措施包括制作小導管，確定管壁四周孔眼位置鉆孔，安裝導管注漿。公路隧道特殊地段施工要做好涌水滲水地段施工，處理塌方地段施工方案準備。積水是影響隧道施工的重要因素，需要加強對積水的及時處理。可用混凝土噴射施工工藝做好封閉，通過集水井或臨時水溝設置排出低洼位置的積水。洞口上方設置截水溝，可以通過防水砼強化邊坡坡面。初期支護環節應構建防護體系，注意對圍巖的有效防護避免造成擾動和損傷。

二、公路隧道工程施工問題分析

近年來我國公路建設迅速發展，大量公路隧道的建設極大地縮短行車距離促進了地方經濟的發展，公路隧道項目具有投資大建設工期長等特點，其地層條件不確定性突出加大了施工技術難度。隧道工程由于地質構造復雜不可預見因素較多，隧道工程地下結構施工地層復雜，發生嚴重的隧道塌方嚴重影響工程質量安全，為企業造成巨大經濟損失。隧道工程施工受到設計施工等多方面因素的影響，需要加強對公路隧道施工關鍵環節與重要因素控制，有效保證工程施工質量安全。

我國幅員遼闊各地經濟發展不平衡，近年來我國公路交通方面投入巨大，隧道方面不斷地增長。公路隧道勘察設計與施工運營等系列技術日趨成熟，國家投入大量的科研經費對隧道建設問題進行深入研究，我國公路隧道在標準規范、施工工藝等方面綜合技術不斷進步。近些年我國交通事業飛速發展，隧道方案在穿越山嶺方案比選中得到廣泛應用，目前隧道工程快速發展與技術工藝不協調產生各種問題，建設中管理問題包括工程建設單位資金未到位開工，隧道前期可研論證不夠充分盲目追求工程進度，項目總包形式不能適應工程建設需要，業主單位在隧道建設中有意規避風險。

隧道工程施工中存在技術方面諸多問題，設計階段存在勘察單位技術力量不全盲目參與隧道勘察設計工作，隧道設計形式采用新奧法，許多設計單位套圖設計導致支護不足。隧道工程建設中關鍵技術問題論證不充分，如豎井、斜井對工程施工進度的關系問題等。隧道工程大量修建使得工程質量受到人們的關注，由于我國隧道建設起步較晚，公路隧道方面技術難度大、要求高，隧道運營后出現許多工程病害問題，如凈空縮小與二次襯砌開裂等。質量問題往往造成安全問題產生。當前隧道建設施工中存在大量質量問題，體現在由于掌子面前方地質超前預報工作不夠精準，開挖中存在突水、溶洞等不良地質地段不能發現；隧道開挖中超挖造成支護與襯砌材料浪費；隧道支護中存在噴射砼厚度不足等質量問題。

當前隧道施工中存在行業間的競爭，一些承包商在利益驅使下偷工減料，隧道施工中存在問題原因較多，主要包括二次襯砌模板臺車施工單位自行設計缺乏嚴格設計標準依據。未針對掌子面前方地質狀況采取相應的預報方法。開挖施工質量對后續施工產生很大影響，施工單位為追求工程進度盲目加大工程量，隧道開挖中超、欠挖現象明顯。現代隧道埋深大，隧道施工具有很大盲目性，經常出現地質災害增大隧道質量問題概率。目前使用超前地質預報方法重視不足。隧道施工多采用噴錨支護，錨桿加工質量與長度與現行規范存在很大差距。

三、公路隧道施工管理

現階段我國隧道工程建設迅速發展，目前我國是世界隧道最多的國家。我國公路隧道工程設計施工方面多借鑒鐵路隧道經驗理論，隧道圍巖地質情況復雜多變難以準確測定，施工中不確定性大的不良地質情況需要采取合理的方法處理。近年來我國公路隧道建設規模不斷擴大，運營環境要求不斷提高，原有隧道施工質量控制方法滯后。隧道施工技術發展同時施工質量管理受到人們的重視，公路隧道施工質量管理直接影響工程質量與造價，需要結合公路隧道特點加強施工質量管理。

公路隧道工程質量問題與設計施工等多個環節緊密相關，施工建筑材料質量控制與工藝質量控制等是關鍵環節，公路隧道施工管理需要重點加強施工材料檢測。公路隧道地下工程結構物要經受圍巖壓力等考驗，使用建筑材料在耐久性、耐腐性等方面要求較高，建材要滿足經濟方便施工等各種要求。建材質量控制要選擇質優價廉的生產廠家與供貨方；工程建筑材料使用前必須經過試驗，滿足抽檢頻率要求，公路隧道施工材料包括砂漿石材與混凝土鋼材等，常見建筑材料大部分已有成熟的檢測方法，對近年來逐漸應用的防水層等材料市面品牌繁多，為材料選用帶來一定影響。公路隧道建筑材料研發是長期的過程，對材料檢測評價是與時俱進的任務。

目前公路隧道施工主要采用新奧法，以利用圍巖支承能力為基點，通過控制圍巖變形松弛減小圍巖應力。新奧法相比傳統礦山法符合地下工程實際，如何確保新奧法施工方法有效是隧道施工方研究的主要方向。一些隱蔽工程只能在施工中進行質量控制。目前對隧道施工過程工藝質量檢測相關方面研究未形成統一檢測評價標準，公路隧道竣工質量測評分為檢查施工單位質量保證資料與工程部分項檢測，需要借鑒現有規范規程提出質量檢測方法內容與評價指標，對公路隧道質量進行控制。我國進入公路隧道建設重要時期，公路隧道施工質量控制是工程建設關注的熱點問題，公路隧道施工質量檢測方法包括聲波反射法、超聲回彈綜合法與地質雷達法等，需要綜合采用多種方法檢測確保工程質量。

四、結語

公路隧道是我國公路的重要部分，近年來我國隧道建設取得長足發展。隨著經濟的快速發展，公路隧道建設進入新的時期。公路建設中遇到隧道修建問題，隧道施工質量安全是工程建設的關鍵問題。新奧法是公路隧道修筑的重要方法，現場監測在新奧法施工中得到廣泛應用。公路隧道施工質量可以通過施工檢測控制，由于圍巖非均質不連續等特性，受到地應力等多種因素的影響，圍巖變形具有非線性與突變性，可以通過現場監測結果預測圍巖穩定性與支護結構安全性。公路疏導運營中出現影響功能的質量問題，必須對施工中進行質量檢測，為隧道正常運營創造條件。