隧道現場施工安全技術控制措施分析

彭繼云

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550008）

1 項目概況

打磨沖隧道為分離式中隧道，隧道左幅為人字坡，左幅縱坡為2.7%/1490m，右幅縱坡為-2.7%/1470m；隧道進口端左右幅軸線與坡面基本正交，隧道出口右幅軸線與坡面斜交，出口左幅軸線與坡面正交，地形較緩，進、出口端均采用端墻式洞門。隧道設置2 處人行橫通道，1 處車行橫通道。隧道貫穿圍巖級別有V 級、Ⅳ級，進、出口均為端墻式洞門。打磨沖隧道現場施工主要難點在于隧址區所在不良地質問題，該隧址區范圍內不良地質主要是節理發育、巖體破碎、巖質較軟，基本無自穩能力；地下水主要為巖溶裂隙水及巖溶管道水，雨季出水較大，隧道開挖易發生涌水、突泥等地質災害。因此，在該隧道現場施工中，安全管理及技術控制是工程項目管理的重中之重。

2 隧道現場施工安全技術控制措施

2.1 洞口和明洞工程

該隧道左幅明洞進口段長5m，出口段長5m，右幅進口段明洞長5m，出口段長10m，共計主要工程量為土石方開挖20056.7m3，C30 混凝土552m3。隧道推行“零開挖”理念，遵循“早進洞、晚出洞”原則，所以隧道洞口邊仰坡開挖工程量偏小[1]。在邊仰坡開挖后先進行套拱管棚施工，之后進行暗洞施工，在隧道暗洞進洞之后，立即組織明洞施工，以確保隧道洞門的整體外觀符合要求。

2.1.1 邊仰坡截水溝施工

根據設計文件和現場實際調查，隧道進、出口端洞門均為端墻式洞門，邊仰坡開挖線約5m 開外設60cm×60cm 的M7.5 漿砌梯形截水填溝，洞頂端墻后設計50cm×50cm 矩形排水，排水截面滿足現場排水需求。隧道進出段邊仰坡處于土質路段，采用機械開挖，人工清理；出口段邊仰坡處于石質路段，采用弱爆破開挖，人工清理；截水溝坡度根據地形設置，但不應小于3%，以免淤積。

2.1.2 隧道口邊仰坡施工

由于隧道進口端左右洞、出口端左洞進洞邊仰坡開挖量較小，因此開挖后在臨時坡面上采取錨噴防護。

2.1.3 明洞段施工

在隧道臨時邊仰坡防護完畢后，開始暗洞進洞施工，在暗洞第1 板二襯混凝土施工完畢后，開始明洞施工。明洞襯砌施工應遵循仰拱先行原則，拱墻采用二襯臺車整體模筑，若無法一次性完成整體施工，不可切斷沿隧道縱向襯砌的鋼筋，否則無法與下一模襯砌連接為一個整體[2]。端墻式洞門端面模板可一次性安裝封閉，由于端墻式洞門比較高，因此應分三次進行澆筑，并嚴格控制分層混凝土的連接和外觀。

回填采用手持平板夯機對稱分層夯實，石料粒徑不大于10cm。洞口仰坡坡率應與洞外路基協調一致，坡面采用噴播草灌進行綠化。

2.2 洞身開挖

2.2.1 兩臺階開挖法

該方法適用于該隧道的ⅣC 級圍巖施工（ⅣC 級圍巖支護無仰拱）。根據隧道設計，圓心水平線以上為上導坑，圓心以下至整平層部分為下導坑。施工時采用光面爆破控制技術，上導坑一次成型，下導坑根據實際情況可以整幅成型或分左右幅分開成型，上下臺階分界線不得大于起拱線（不大于4m）、臺階之間的距離不大于30m，二襯混凝土采用一次性模筑成型。

首先，在上臺階開挖時，采取光面控制爆破技術開挖隧道上導坑（設計上半圓）部分，循環進尺2～3m后，立即進行初期支護施工。

其次，下導坑開挖時，整幅或分幅開挖下導坑，在滯后上導坑距離3～10m 后，立即施工初期支護。掌子面距離二襯應小于100m。

最后，清理好初期支護基面，鋪設防水層及安設縱橫向排水管，之后利用二襯臺車進行模筑二襯施工[3]。

2.2.2 三臺階開挖法

該法適用于Ⅳ級圍巖。根據隧道設計，圓心水平線以上為上臺階，圓心以下至仰拱回填頂部分為下臺階，仰拱部分為第三開挖部分。采用光面爆破控制技術使上臺階一次成型，下臺階則可根據實際情況采用整幅成型或分左右幅分開成型，上下臺階之間應根據實際情況間隔一定距離，第三臺階（也是第三部分開挖）即仰拱最后開挖，在每個臺階開挖后立即進行初期支護施工，二襯混凝土應一次性模筑成型。

首先，上臺階開挖時，采取光面控制爆破技術開挖隧道上導坑（設計上半圓）部分，循環進尺1～2 榀鋼架后，立即進行初期支護施工。

其次，下導坑開挖時，在滯后上導坑3～8m 距離后整幅或分左右幅開挖下導坑，下導坑長10～15m，掌子面距離仰拱應小于50m，掌子面距離二襯應小于90m，下導坑開挖后立即進行初期支護施工。

再次，仰拱開挖應一次成型，開挖完畢后立即填充。

最后，初期支護基面清理等事宜同上。

2.2.3 環形開挖預留核心土法

該方法適用于V 級圍巖和Ⅳ級緊急停車道段，可將隧道斷面分成左右兩個側壁坑和中洞核心三大開挖部分。其與銑挖機銑挖及爆破聯合法極為相似，均需要預留核心土[4]。

環形開挖預留核心土法施工工藝如圖1 所示，主要包括：第一，施作超前小導管；第二，開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部弧形導坑，施作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部周邊初期支護；第三，開挖Ⅳ部核心土；第四，跳槽開挖Ⅴ部下端面，施作Ⅴ部周邊初期支護；第五初期支護基面清理等事宜同上述兩法。

圖1 環形開挖預留核心土法施工示意圖

爆破時嚴格控制炮眼深度及裝藥量，隧道開挖進尺每循環按照1 榀（約80cm）鋼架控制，臺階之間距離控制在12～15m，距離仰拱封閉段長小于40m，仰拱距離二襯小于70m。每個導坑開挖后應立即封閉掌子面，每個導坑開挖支護過程中應加強鎖腳錨桿（管）的施工質量控制，確保鋼架基礎穩定。

寶清縣地下水富水性差異較大，地下水開發應合理進行。建議調整地下水開發利用過度地區用水方式和用水量，以地表水資源置換地下水資源，一方面保證地下水環境健康發展和可持續利用，另一方面更好地保證農業用水。

該隧道ZK1+550—ZK1+670、YK1+525—YK1+675 段隧道頂部以上2～3m 存在村民修建的引水隧洞，為保證引水隧道的完整性，該段隧道施工采用冷開挖的方式。對于較薄巖石部分采用人工風鎬配合液壓巖石破頭機開挖的方式施工，以防止液壓巖石破頭機開挖巖石時的沖擊力對基面巖體產生破壞。

2.2.4 安全保障措施

第一，開挖時鉆眼作業必須采用濕式鑿巖。使用帶支架的風鉆鉆眼時，應將支架安置穩妥。嚴禁在工作面拆卸、修理風鉆，嚴禁在殘眼中繼續鉆眼。第二，爆破作業時，必須統一指揮。當發現瞎炮時，必須由專業人員進行處理，且原爆破人員必須在場。鉆眼與裝藥不得同時作業，嚴禁明火點炮。爆破器材運輸時必須將炸藥、雷管分車運輸，必須由專人進行押運。第三，裝載與運輸時，各種運輸設備不得人料混裝。掘進工作面車輛應以中央排水溝為分界，進出車輛應左、右單邊通行。第四，應加強現場防火。庫房20m以內嚴禁煙火，雜草必須鏟除干凈。洞內嚴禁明火作業與取暖。

2.3 初期支護

2.3.1 鋼架及鋼筋網

鋼架材料堆放存儲必須按照標準化施工要求進行。應確保避雨、防水、防銹、標識清楚，并通過分類標識管理材料，標明材料的性能及使用部位。此外，工字鋼鋼架制彎應使用冷彎機，單段工字鋼連接應采用鋼板夾面焊接。

采購線材后現場加工鋼筋網格片或直接購買鋼筋網格片，并進行分類標識、堆放，做好避雨、防水、防銹措施。網片使用前應清除銹蝕和油污，并在初噴一層混凝土后再進行鋼筋網片鋪設。

2.3.2 錨桿支護

為了確保拱部錨桿施工質量，應采用符合硬質巖石鉆孔要求的錨桿機施工，側墻及拱腰應采用氣腿式鑿巖機鉆孔[5]。錨桿頭采用專用防護套保護，避免刺破防水板。

初支噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土由拌和站攪拌，運送到濕噴機處進行噴射。與潮噴相比，濕噴工藝在提高施工安全、質量、環保以及節約時間與成本方面有很大的優勢。

濕噴通過混凝土運輸罐車，運至噴射作業地點，倒入混凝土濕噴機，通過濕噴機輸送泵將混凝土輸送到噴頭處，之后與電腦自動配比摻量控制的速凝劑混合，再通過高壓空氣進行噴射。噴射過程中，憑借濕噴機的移動回轉支柱二級臂架結構及均勻稀薄流技術，能夠實現塑性混凝土在管道內的均勻、稀薄輸送，并達到360°無死角作業。

2.4 隧道防排水

隧道施工防排水應與營運防排水工程相結合，并遵循“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合治理”的原則進行施工[6]。應按設計做好防水隔水層、施工縫、變形縫、盲溝、縱橫向排水盲管施工，并確保防排水系統通暢，施工前按照規范施工頻率對EVA 防水板和無紡土工布進行相關試驗，確認其滿足要求后才可進行施工。中央排水溝在進行仰拱填充時，應預留水溝斷面，滯后仰拱50m 左右才可以開始用定型模對中央排水溝進行施工。

2.5 二次襯砌

二襯距離掌子面安全步距為Ⅳ級，圍巖不大于90m，Ⅴ級圍巖不大于70m。該隧道二襯混凝土施工均采用模筑襯砌，模板臺車長12m。在圍巖收斂穩定后才可進行二次混凝土施工，施工前必須對初期支護斷面進行激光測量。二襯施工工序如圖2 所示。在二襯施工過程中，在檢查、修理壓漿機械及管路時，應停機切斷電源與風源。

圖2 二次襯砌施工工序示意圖

2.6 安全技術措施

2.6.1 明洞軟弱基礎處理

對于明洞軟弱基礎，應按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則，根據現場實際情況采用鋼花管注漿、換填等措施進行處治。

2.6.2 涌水突泥處理

初勘顯示該項目地下水豐富，施工開挖時易產生突水現象。由于施工中存在很多未知因素，超前地質預報可有效為隧道水害治理提供依據。當前方可能出現巖溶或涌突水時，應利用瞬變電磁儀法及φ110超前地質鉆孔進行進一步精確探明，并根據各探孔的探測和出水情況，綜合判定是否進行提前預注漿堵水加固及預支護方式。若頂板導水裂縫帶范圍內分布有富水性強的含水層，應進行疏水降壓措施，避免隧道發生水害事故。此外，探放水鉆機必須具備防爆及煤安標志。隧道掌子面應采取“探、防、堵、疏、截、排”的綜合治理措施[7]。

2.6.3 其他處理措施

進洞后，應在洞口設置門禁系統；人員進出洞必須全員登記到位；洞口值班人員必須24h 在崗；洞內距掌子面20m 到二襯段應配備滿足要求的逃生通道；掌子面應配備食品、礦泉水、對講機等應急物資；在不良地質隧道段，施工前應備齊充足的搶險材料；采用噴錨支護時，應有鋼架等支撐備品，以供應急之需[8]。

3 結語

總而言之，在當前的隧道工程中，傳統的粗放式施工管理已逐漸被淘汰，安全施工成為隧道現場施工的第一要素。因此，在隧道工程現場施工中，無論是施工技術、施工工藝還是施工管理措施，都應以保障安全為前提，將安全管理貫穿施工全過程。打磨沖隧道工程正是秉承這一理念，在現場施工中強化施工安全與技術控制，并對控制措施進行了精細化管理，從而取得了良好的效果。未來，應持續推進各項隧道現場施工安全技術控制措施在施工中的應用，以此全面保障隧道工程的安全。