公路隧道工程正洞技術(shù)工藝探討

摘 要：公路隧道工程中，正洞技術(shù)作為隧道施工的關(guān)鍵工藝之一，旨在實(shí)現(xiàn)隧道的貫通，能讓隧道工程項(xiàng)目正常進(jìn)行。正洞技術(shù)運(yùn)用階段涉及隧道掘進(jìn)、支護(hù)等多個(gè)方面。因此，為滿足公路隧道工程正洞施工要求，提升公路隧道工程建設(shè)效果，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)例，深入探討正洞施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，希望能給公路隧道工程項(xiàng)目的開展提供一些技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)；正洞技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4" " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2024）10-0010-03

0 引言

公路隧道工程的正洞技術(shù)是確保隧道順利施工關(guān)鍵技術(shù)之一，隨著公路隧道工程的不斷增多，對(duì)正洞技術(shù)的需求日益增加。目前在正洞技術(shù)方面還有一些需要完善的地方：一是在正洞技術(shù)的理論體系和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面的研究尚不完善，缺乏系統(tǒng)性和全面性，導(dǎo)致在實(shí)際工程中隧道施工過程中一些技術(shù)難題缺乏有效解決方案。二是部分地區(qū)的公路隧道工程存在著地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水位高、地表環(huán)境復(fù)雜等問題，對(duì)正洞技術(shù)提出了更高的要求，但目前尚未有針對(duì)性的技術(shù)方案和施工經(jīng)驗(yàn)可供參考。對(duì)公路隧道工程正洞技術(shù)進(jìn)行深入研究和探討，有利于加強(qiáng)理論創(chuàng)新和工程實(shí)踐，并不斷總結(jié)和積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，解決當(dāng)前存在技術(shù)難題，提高公路隧道工程施工效果。

1 工程概述

1.1 項(xiàng)目資料

某公路隧道項(xiàng)目對(duì)于當(dāng)?shù)氐缆吠ㄐ许槙承蕴嵘嬖谥苯佑绊懀?xiàng)目中坡底下斜井705 m，主攻方向1 095 m，副攻方向458 m。

1.2 施工方案

該項(xiàng)目施工單位選擇新奧法施工方式，全面貫徹施工技術(shù)原則，利用圍巖結(jié)構(gòu)的承載力以及開挖面的約束作用提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。初期支護(hù)選擇使用錨桿以及噴射混凝土方式加固圍巖結(jié)構(gòu)，保證圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)到要求。

隧道施工作業(yè)階段隨時(shí)監(jiān)控圍巖結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及支護(hù)施工效果，確保牢固、穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。隧道面開挖作業(yè)采用人工聯(lián)合機(jī)械方式進(jìn)行，采用臺(tái)階方式，各部位開挖環(huán)節(jié)采用光面爆破方式，盡量減小對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)造成的擾動(dòng)影響，使開挖作業(yè)效果合格，圍巖結(jié)構(gòu)的承載能力達(dá)標(biāo)。開挖結(jié)束后通過裝載機(jī)裝渣，使用運(yùn)輸能力合格的自卸汽車運(yùn)輸?shù)揭?guī)定部位。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況選擇合適初期支護(hù)方式，該項(xiàng)目使用錨桿噴射混凝土支護(hù)方法。根據(jù)當(dāng)前支護(hù)要求采用如下措施：①IV級(jí)圍巖拱墻設(shè)型鋼鋼架。②V級(jí)圍巖應(yīng)用全斷面鋼架支護(hù)方式。③拱部位置施工時(shí)，應(yīng)用小導(dǎo)管預(yù)注水泥漿加固措施。

2 公路隧道工程正洞技術(shù)工藝

2.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要作用是獲取地質(zhì)條件信息，為后續(xù)施工作業(yè)方案的制定和實(shí)施提供支持。該方法應(yīng)用TSP203地震（聲）波開展地質(zhì)勘測(cè)，在規(guī)定部位應(yīng)用小規(guī)模爆破方式，并利用電子傳感器接收數(shù)據(jù)信息。爆破所產(chǎn)生的地震波傳輸時(shí)，如果巖石地帶的強(qiáng)度變化較大，強(qiáng)度波動(dòng)變化位置將發(fā)生反射。接收設(shè)備通過接收反射的地震波測(cè)量傳輸?shù)木嚯x、能量等參數(shù)確定地質(zhì)發(fā)生變化的位置。該方法應(yīng)用時(shí)針對(duì)斷裂巖石、強(qiáng)度下降部位檢測(cè)具備較高的精度，通常檢測(cè)深度為150～300 m[1]。

2.2 施工測(cè)量

2.2.1 洞外控制測(cè)量

開挖隧道作業(yè)開始前由技術(shù)人員測(cè)量中線，并根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行各參數(shù)復(fù)核檢測(cè)。隧道進(jìn)出口位置的高程檢測(cè)非常重要，通常應(yīng)用二等水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)合檢測(cè)方式，保證高程數(shù)據(jù)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。洞外平面控制測(cè)量應(yīng)用三等三角測(cè)量方式，每個(gè)部位設(shè)置3個(gè)控制點(diǎn)位，并保證各控制點(diǎn)位數(shù)據(jù)相互印證且測(cè)量點(diǎn)位的精度達(dá)標(biāo)。洞外高程應(yīng)用二等水準(zhǔn)點(diǎn)檢測(cè)，水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)達(dá)到牢固、穩(wěn)定、操作方便等要求，以確保檢測(cè)作業(yè)不受任何影響。

2.2.2 洞內(nèi)控制測(cè)量

洞內(nèi)控制點(diǎn)位測(cè)量應(yīng)用全站儀和水準(zhǔn)儀作為測(cè)量工具，并且準(zhǔn)確進(jìn)行各水準(zhǔn)點(diǎn)的位置檢測(cè)，使得導(dǎo)線布置精度達(dá)標(biāo)。

2.2.3 洞內(nèi)平面控制測(cè)量

洞內(nèi)平面控制測(cè)量采用四等導(dǎo)線網(wǎng)完成，進(jìn)洞部位測(cè)量與洞口位置距離較近，選擇通視條件良好的部位，導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)置的精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。施工導(dǎo)線的測(cè)量逐步向前推進(jìn)，并根據(jù)放樣點(diǎn)位確定施工導(dǎo)線，直線長(zhǎng)150～250 m，曲線長(zhǎng)100～150 m[2]。

2.2.4 洞內(nèi)高程控制測(cè)量

洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量環(huán)節(jié)選擇應(yīng)用四等水準(zhǔn)測(cè)量的方式，通過使用閉合高差等參數(shù)展開檢測(cè)，每1 000 m水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量偏差應(yīng)在2 mm以內(nèi)。

2.3 洞內(nèi)施工放樣

洞內(nèi)施工放樣測(cè)量環(huán)節(jié)以激光全站儀作為測(cè)量設(shè)備，準(zhǔn)確檢測(cè)斷面尺寸。直接進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)位測(cè)量，并應(yīng)用計(jì)算程序?qū)y(cè)量后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與隧道斷面數(shù)據(jù)核對(duì)分析，再確定開挖作業(yè)尺寸，保證現(xiàn)場(chǎng)開挖作業(yè)環(huán)節(jié)沒有出現(xiàn)超挖、欠挖等問題。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量作業(yè)階段根據(jù)測(cè)站的數(shù)據(jù)反映，及時(shí)調(diào)整測(cè)量方向以及位置。按照當(dāng)前測(cè)量作業(yè)的要求，單個(gè)斷面測(cè)量時(shí)間應(yīng)在25 min左右。

2.4 洞身開挖采用上下臺(tái)階法

本隧道項(xiàng)目開挖作業(yè)環(huán)節(jié)使用臺(tái)階法開挖施工，上、下臺(tái)階厚度為1倍洞內(nèi)直徑。上臺(tái)階高度結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、斷面尺寸、機(jī)械性能等進(jìn)行確定，通常設(shè)定在2～2.5 m以內(nèi)。上臺(tái)階現(xiàn)場(chǎng)采用鋼架支撐方式，以擴(kuò)大基礎(chǔ)方式支撐，保證支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性合格，達(dá)到初期支護(hù)的要求且圍巖變形量在合理范圍內(nèi)。

下臺(tái)階支護(hù)時(shí)，以噴射混凝土支護(hù)方式為主，并確保混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)70%后再開展現(xiàn)場(chǎng)開挖作業(yè)。如果經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)巖體的穩(wěn)定性不合格，可適當(dāng)減小開挖進(jìn)尺以及臺(tái)階長(zhǎng)度。如果上述措施無法解決問題，確保上、下臺(tái)階開挖采用交錯(cuò)方式并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)施工，確保結(jié)構(gòu)支護(hù)效果合格。保證開挖作業(yè)階段斷面尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，各位置符合圓順、準(zhǔn)確性的要求，圍巖結(jié)構(gòu)的承載力合格，防止給圍巖結(jié)構(gòu)造成過大擾動(dòng)影響[3]。

2.5 光面爆破施工

本隧道現(xiàn)場(chǎng)開挖作業(yè)采用光面爆破方式，以降低對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)的震動(dòng)影響，這是確保現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。為了達(dá)到這一要求，確保圍巖結(jié)構(gòu)的承載力合格，并保證鉆爆作業(yè)階段盡量減少圍巖擾動(dòng)影響，提高圍巖結(jié)構(gòu)的承載力。光面爆破作業(yè)時(shí)工作人員檢測(cè)圍巖狀況，及時(shí)改進(jìn)，調(diào)整爆破技術(shù)參數(shù)，提高爆破效果，防止引發(fā)圍巖坍塌等事故。按照該項(xiàng)目工藝方案的標(biāo)準(zhǔn)，周邊硬巖超過80%，中硬巖超過60%[4]。

2.6 超前支護(hù)

2.6.1 超前大管棚施工工藝

超前大管棚技術(shù)應(yīng)用前檢測(cè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況，在開挖作業(yè)環(huán)節(jié)預(yù)留下臺(tái)階不開挖施工。現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)平臺(tái)制作極為重要，平臺(tái)寬2.5 m，高2.0 m，兩側(cè)寬1.5 m。

導(dǎo)墻施工材料為C20混凝土，保證導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度合格，且尺寸為1 m×1 m。現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)墻開挖設(shè)置在開挖輪廓線以外，并安裝120b工字鋼作為支撐結(jié)構(gòu)，采用環(huán)向支撐作業(yè)方式。按照支撐作業(yè)要求鋼架外側(cè)設(shè)置導(dǎo)向鋼管，直徑140 mm，厚度5 mm，環(huán)向間距40 cm。

大管棚制作環(huán)節(jié)應(yīng)用鋼管直徑108 mm，厚度6 mm，長(zhǎng)度30 mm，采用無縫鋼管制作。鋼管連接時(shí)連接位置采用絲扣連接方法，保證絲扣連接的長(zhǎng)度合格。鋼管打孔作業(yè)尤為重要，孔徑10～16 mm，采用梅花型布置方式，間隔150 mm制作，并且尾部預(yù)留1 100 mm不鉆孔。加工鋼管的環(huán)節(jié)長(zhǎng)度分別為4 m、6 m，并按照施工要求進(jìn)行編號(hào)。

鋼管鉆孔施工時(shí)應(yīng)用液壓鉆機(jī)。保證鉆機(jī)的性能合格，且鉆孔作業(yè)環(huán)節(jié)深度、孔徑完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鉆機(jī)進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)前，檢測(cè)各項(xiàng)性能指標(biāo)，各部位鉆孔作業(yè)符合標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔作業(yè)階段鉆具和鋼管鉆進(jìn)作業(yè)表面采用垂直設(shè)置方式，確保鉆孔精度達(dá)標(biāo)，偏斜度不超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。按照目前的施工作業(yè)要求，鉆孔作業(yè)環(huán)節(jié)采用測(cè)斜儀器檢測(cè)偏斜度，一旦存在超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況及時(shí)采取糾正處理措施。按照目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鉆孔作業(yè)階段平面度偏差應(yīng)在5 cm以內(nèi)。

鉆孔結(jié)束后質(zhì)檢人員檢測(cè)鉆孔效果，保證相同斷面內(nèi)的接頭數(shù)量為鋼管總數(shù)的50%以內(nèi)且相鄰接頭的間距在1 m以上。管道制作分為4 m和6 m兩種規(guī)格，不同規(guī)格管路的編號(hào)不同，4 m長(zhǎng)的鋼管編號(hào)為奇數(shù)，6 m長(zhǎng)的鋼管編號(hào)為偶數(shù)。施工環(huán)節(jié)奇偶數(shù)鋼管交叉使用，確保接頭位置交錯(cuò)設(shè)置，滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)要求[5]。

注漿作為重要施工環(huán)節(jié)，通常采用壓入灌漿施工方式。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工要求應(yīng)用KBY50/70型注漿泵完成注漿作業(yè)，各位置注漿效果達(dá)標(biāo)。注漿開始前展開技術(shù)參數(shù)檢測(cè)，保證注漿壓力合格且注漿材料的性能達(dá)標(biāo)。注漿的過程中從下到上逐步完成，漿液濃度從稀到濃變化確保各位置注漿效果符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.6.2 超前小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管制作環(huán)節(jié)選用合格導(dǎo)管材料，并且端部制作為錐形，使得插打作業(yè)順利完成。按照施工要求在導(dǎo)管中間位置鉆出直徑10 mm的注漿孔，采用梅花型布置方式且間隔15 cm，尾部1 m長(zhǎng)度范圍內(nèi)不設(shè)置注漿孔。鉆孔開始前工作人員先確定鉆孔位置，應(yīng)用紅漆標(biāo)注，并且和開挖作業(yè)面垂直設(shè)置，仰角10°～15°。鉆進(jìn)成孔以鑿巖機(jī)為主要設(shè)備，并采取固定措施，防止擺動(dòng)過于劇烈而影響鉆孔作業(yè)的穩(wěn)定性。開啟鉆機(jī)后產(chǎn)生劇烈沖擊力，使得超前小導(dǎo)管插入在圍巖結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且插入長(zhǎng)度為導(dǎo)管長(zhǎng)度的90%以上。

2.6.3 噴射混凝土

混凝土材料制作結(jié)束后采用濕噴法噴射混凝土施工。混凝土由專業(yè)廠家制作，確保供應(yīng)數(shù)量充足。混凝土制作結(jié)束且檢驗(yàn)合格后，應(yīng)用專用攪拌車運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)。混凝土制作中選擇中粗砂，其應(yīng)達(dá)到潔凈、硬度的標(biāo)準(zhǔn)要求，并按國(guó)家規(guī)定進(jìn)行篩分檢測(cè)。細(xì)度模數(shù)在2.5以上，含水率5%～7%。碎石粒徑宜為15 mm以內(nèi)，且耐久性比較強(qiáng)。水泥選擇普通硅酸鹽水泥材料。混凝土中外加劑選擇尤為重要，目前采用的主要有速凝劑、防水劑、減水劑等。

2.7 結(jié)構(gòu)防、排水施工

按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)隧道斷面尺寸，并根據(jù)要求調(diào)整作業(yè)臺(tái)車。將噴射混凝土結(jié)構(gòu)表面的“葡萄狀”結(jié)塊鑿除，突出部位采用切割方式去除鋼筋網(wǎng)、管道等，并應(yīng)用砂漿抹平表面。錨桿外露部位的長(zhǎng)度為5 cm左右，多余部分切割掉并且表面旋緊塑料帽。初期噴射作業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)用纖維混凝土的施工地段，防水板安裝前表面鋪設(shè)水泥砂漿保護(hù)層，防水板使用環(huán)節(jié)不會(huì)出現(xiàn)損壞的問題。現(xiàn)場(chǎng)開挖作業(yè)階段如果有部位開挖作業(yè)面凹凸不平較為嚴(yán)重，應(yīng)采取找平、填補(bǔ)等處理措施。現(xiàn)場(chǎng)處理環(huán)節(jié)以細(xì)石混凝土作為主要施工材料，及時(shí)將坑洼部位填充平整，防止影響后續(xù)施工作業(yè)。基層結(jié)構(gòu)施工完成后，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用長(zhǎng)度1 m靠尺檢測(cè)平整度參數(shù)，保證平整度偏差滿足LDlt;1/10（D為兩凸面間凹進(jìn)深度，L為兩凸面間距離，一般情況下應(yīng)小于60 mm）。

防水板鋪設(shè)環(huán)節(jié)沿著長(zhǎng)邊方向鋪設(shè)施工，且長(zhǎng)度和土工布相同。根據(jù)設(shè)計(jì)方案標(biāo)記隧道中心線，確保其防水板中心線重疊。鋪設(shè)環(huán)節(jié)各位置鋪設(shè)力度應(yīng)達(dá)到緊密鋪設(shè)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。防水板與圓墊片間采用熱熔連接方式，確保連接的緊密性達(dá)標(biāo)，并確保搭接長(zhǎng)度在15 cm以上。焊接防水板連接時(shí)，熱熔機(jī)焊接作業(yè)階段速度為12～16 mm/min。對(duì)于特殊位置設(shè)備無法進(jìn)入的情況，調(diào)整為人工焊接方式，確保焊接后達(dá)到牢固、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.8 仰拱、仰拱填充領(lǐng)先施工

全斷面噴錨結(jié)束后及時(shí)開挖作業(yè)，并進(jìn)行混凝土灌注施工，仰拱以及部分填充結(jié)構(gòu)性能合格。為確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、可靠、牢固性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)仰拱施工環(huán)節(jié)開展邊墻部位施工作業(yè)，保證襯砌施工效果達(dá)標(biāo)。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)出渣環(huán)節(jié)和仰拱存在干擾影響，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。很多情況下混凝土仰拱施工時(shí)需要停止掘進(jìn)作業(yè)，導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)。為了避免上述問題產(chǎn)生的干擾影響，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置過渡通道，確保各工序施工不受任何影響，掌子面施工達(dá)到順暢性的要求。根據(jù)施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)進(jìn)行走行輪旋轉(zhuǎn)，調(diào)整行走的方向符合標(biāo)準(zhǔn)，各部位施工效果達(dá)標(biāo)。

仰拱端部應(yīng)用大模板施工作業(yè)方式，兩側(cè)混凝土澆筑作業(yè)采用對(duì)稱施工方式，及時(shí)振搗使其符合密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)階段單次作業(yè)長(zhǎng)度為4～6 m，確保現(xiàn)場(chǎng)填充作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，各結(jié)構(gòu)部位施工具備穩(wěn)定性。

2.9 高壓供風(fēng)

高壓供風(fēng)選擇應(yīng)用電動(dòng)空壓機(jī)完成，風(fēng)壓應(yīng)符合要求，采用分兩段的方式。按照高壓供風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)，施工開始后1.5 km內(nèi)應(yīng)用電動(dòng)空壓機(jī)組連續(xù)供風(fēng)；施工長(zhǎng)度超過1.5 km后，在合適位置上進(jìn)行加壓，以確保高壓風(fēng)的強(qiáng)度合格，并及時(shí)進(jìn)行斷面清理處理。選用合格的高壓風(fēng)管，使用直徑150 mm無縫鋼管制作且現(xiàn)場(chǎng)采用托架法安裝作業(yè)。高壓風(fēng)管安裝時(shí)，沿整個(gè)隧道長(zhǎng)度方向布置，各位置安裝效果達(dá)到要求。

3 結(jié)束語

公路隧道工程中正洞技術(shù)是承載著實(shí)現(xiàn)隧道貫通、提升隧道工程順利進(jìn)行基礎(chǔ)。通過對(duì)正洞技術(shù)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能提高隧道工程施工效率、保障隧道穩(wěn)定作業(yè)。往后研究中，需進(jìn)一步做好正洞施工技術(shù)的研究，引進(jìn)先進(jìn)的智能化設(shè)備與新型材料配合施工，讓公路隧道工程項(xiàng)目開展提供幫助。

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