楊鵬

摘要：隧道工程處于地形復(fù)雜區(qū)域，受到地質(zhì)地形和氣候因素的影響較大，增加了施工難度，這就凸顯出隧道施工質(zhì)量控制的重要性。在項(xiàng)目開展中，需要在施工方案設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)各方因素，并對(duì)隧道施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，制定科學(xué)的隧道施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化質(zhì)量管理，提高隧道施工質(zhì)量，保證交通工程行車安全。以隧道施工質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)為核心，從施工設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和施工預(yù)案等方面分析，控制隧道施工質(zhì)量，優(yōu)化技術(shù)方案，落實(shí)隧道施工質(zhì)量管理職責(zé)，加強(qiáng)施工工藝和施工技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)隧道施工工程綜合效益最大化。

關(guān)鍵詞：隧道工程;施工質(zhì)量;超前支護(hù);注漿

中圖分類號(hào)：U455.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

某隧道工程建設(shè)中，從西北向南東方向斜穿阿爾金山山脈，隧道里程為YK285+435（zK285+440）-YK292+962（zK292+965），總長8054m，最大埋深520m，建設(shè)區(qū)域處于高寒干旱地區(qū)，是一個(gè)雙洞石質(zhì)型隧道。通過地質(zhì)勘查結(jié)果顯示，隧址區(qū)分布4條斷層，其中達(dá)巴特能科澤斷層（F5）、阿爾金山南緣斷裂（當(dāng)金山口一后塘北斷裂）（F7）、大鄂博圖斷層（F6），由于洞身穿過斷層，對(duì)隧道工程影響較大，再加上地下水環(huán)境復(fù)雜，使得該隧道施工質(zhì)量影響因素較多，施工難度大。對(duì)此，為了保證施工質(zhì)量，要結(jié)合工程概況，優(yōu)化隧道施工設(shè)計(jì)方案，實(shí)施隧道施工質(zhì)量控制措施，加大對(duì)隧道施工質(zhì)量的管控力度，提高隧道工程質(zhì)量，進(jìn)而保證交通工程行車安全。在這樣的環(huán)境背景下，探究隧道施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1根據(jù)圍巖級(jí)別采用不同的施工方案

表1為本隧道工程圍巖級(jí)別，隧道工程以Ⅳ級(jí)圍巖為主，V級(jí)圍巖次之。為了保證施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道施工質(zhì)量的控制，在明洞段針對(duì)不同級(jí)別的圍巖要選擇不同的施工方案。

1.1V級(jí)圍巖

在V級(jí)圍巖處理中，針對(duì)洞口處軟弱圍巖段，選擇Ф42mmx4mm超前小導(dǎo)管對(duì)洞口位置軟弱圍巖進(jìn)行超前支護(hù)，形成環(huán)向搭接結(jié)構(gòu)，設(shè)置間距為35cm，每環(huán)設(shè)有37根，搭接長度150cm。運(yùn)用型鋼輔助支護(hù)，型鋼支護(hù)間距為80cm，型鋼拱架連接方式為鋼筋連接，環(huán)向間距1m。搭設(shè)完成后，在表面噴射厚度為25cm的C25混凝土，為了防止混凝土裂縫問題，掛貼西8鋼筋網(wǎng)，提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。初期支護(hù)仰拱封閉，全斷面模筑C30鋼筋混凝土二次襯砌50cm。針對(duì)洞身V級(jí)區(qū)域性F5、F6和F7斷層破碎帶段，超前支護(hù)采用西42mmX4mm超前小導(dǎo)管進(jìn)行環(huán)向搭接，搭接長度達(dá)到200cm，運(yùn)用型鋼輔助支護(hù)，型鋼支護(hù)間距為80cm，型鋼拱架連接方式為鋼筋連接，環(huán)向間距1m;搭設(shè)完成后，在表面噴射厚度為25cm的C25混凝土，為了防止混凝土裂縫問題，掛貼φ8鋼筋網(wǎng)，提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。選擇122b型鋼拱架，D25注漿錨桿，初期支護(hù)仰拱封閉，全斷面模筑C30鋼筋混凝土二次襯砌55cm。

1.2Ⅳ級(jí)圍巖段

在Ⅳ級(jí)圍巖段處理中，針對(duì)Ⅳ級(jí)圍巖一般地段，超前支護(hù)采用西42mmX4mm超前小導(dǎo)管環(huán)向搭接，選擇116型鋼拱架支護(hù)，型鋼支護(hù)間距為60cm，型鋼拱架連接方式為鋼筋連接，環(huán)向間距1m。搭設(shè)完成后，在表面噴射厚度為22cm的C25混凝土，為了防止混凝土裂縫問題，掛貼西8鋼筋網(wǎng)，提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。采用西22水泥藥卷錨桿，全斷面模筑C30混凝土進(jìn)行二次襯砌，二襯內(nèi)設(shè)單層鋼筋網(wǎng)。針對(duì)Ⅳ級(jí)軟弱圍巖段，超前支護(hù)采用φ42mmx4mm超前小導(dǎo)管環(huán)向搭接，選擇118型鋼拱架支護(hù)，每榀鋼拱架之間采用φ22鋼筋連接，環(huán)向間距1m，搭設(shè)完成后，在表面噴射厚度為22cm的C25混凝土。選擇西22水泥藥卷錨桿，全斷面模筑C30混凝土進(jìn)行二次襯砌，二襯內(nèi)設(shè)單層鋼筋網(wǎng)。

1.3Ⅲ級(jí)圍巖段

在Ⅲ級(jí)圍巖段處理中，噴射厚度為12cm的C25混凝土，在拱墻上鋪掛規(guī)格為20cmx20cm的西6鋼筋網(wǎng)，設(shè)置φ22水泥藥卷錨桿，長度為250cm，間距120cm，運(yùn)用模筑C30混凝土進(jìn)行二次襯砌，無仰拱。

2優(yōu)化施工技術(shù)

2.1超前支護(hù)技術(shù)

本隧道工程施工中，針對(duì)Ⅳ級(jí)、V級(jí)圍巖選擇超前小導(dǎo)管支護(hù)方式為主，按照“短臺(tái)階、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、緊二襯”的原則進(jìn)行。圖1為超前小導(dǎo)管施工流程。

在施工中，選擇引空頂入法進(jìn)行超前小導(dǎo)管安裝，根據(jù)小導(dǎo)管構(gòu)造設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔，超前小導(dǎo)管構(gòu)造示意圖如圖2所示，鉆孔直徑超過鋼管直徑5mm左右，把小導(dǎo)管穿到鋼架，選擇鉆機(jī)進(jìn)行頂入，頂人長度低于鋼管長度，并通過高壓風(fēng)吹掃鋼管內(nèi)砂石。在小導(dǎo)管安裝完成后，在孔口和周圍裂縫位置用塑膠泥進(jìn)行封堵，并在工作面噴射混凝土。注漿之前，要開展壓水實(shí)驗(yàn)，保證機(jī)械設(shè)備狀態(tài)良好、管路連接完好，選擇群管注漿方式，提高注漿效率。

2.2超短臺(tái)階法

在隧道開挖中，除了運(yùn)用超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)方式對(duì)圍巖進(jìn)行加固處理之外，還可以結(jié)合工程施工情況，應(yīng)用超短臺(tái)階法，如圖3所示，在初期支護(hù)中形成封閉環(huán)，提高超前支護(hù)的穩(wěn)定性與承載力。為了保證施工質(zhì)量，超前支護(hù)做好后才能開展隧道開挖工序，開挖進(jìn)尺為1m以內(nèi)，緊緊跟著開挖面進(jìn)行初期支護(hù)。臺(tái)階長度要在隧道開挖寬度1.5倍以內(nèi)，由垂直臺(tái)階開挖至底部，臺(tái)階長度為2m左右，有利于對(duì)炮眼深度的控制，減低翻渣工作量，裝渣機(jī)必須緊緊跟著開挖面，提高裝渣效率，根據(jù)初期支護(hù)形成斷面時(shí)間與上半部分?jǐn)嗝媸┕た臻g進(jìn)行確定臺(tái)階長度。在上部開挖中，由于空間施工面大，容易形成較大的渣塊，盡量布設(shè)密集的中小炮眼，通過先拱后墻的施工方式，保證上部穩(wěn)定的同時(shí)，開展下部開挖作業(yè)，合理控制用藥量，適當(dāng)減少下部掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺，若無法保證圍巖穩(wěn)定性，應(yīng)左右錯(cuò)開施工，保證隧道施工的順利進(jìn)行。

3加強(qiáng)富水段的防排水設(shè)計(jì)

通過對(duì)隧道地下水分布情況和地質(zhì)情況分析，發(fā)現(xiàn)地下水多為基巖裂隙水，承壓性較弱，含水介質(zhì)之間有很大的差異性，使得地下水的補(bǔ)給和排泄比較復(fù)雜。在F5、F6、F7破碎帶中，儲(chǔ)存著大量的地下水，這就增加了施工難度，施工過程中會(huì)由于地下水復(fù)雜分布而發(fā)生涌水、突水問題，降低隧道施工的安全性，影響施工進(jìn)度，還會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。因此，要加強(qiáng)對(duì)富水段防排水設(shè)計(jì)，根據(jù)地下水發(fā)育情況，綜合治理，排堵結(jié)合。

3.1環(huán)向注漿止水措施

針對(duì)掌子面有多處的線狀或股狀的出水點(diǎn)，水壓和水量均較小的情況，采用環(huán)向注漿止水措施。在具體實(shí)施中，施工人員要初期支護(hù)全斷面中設(shè)置12根注漿小導(dǎo)管，導(dǎo)管型號(hào)為西42mmX4mm，設(shè)置各個(gè)導(dǎo)管間的間距為100cm，在初期支護(hù)中，注漿小導(dǎo)管會(huì)沿著鋼拱架邊緣一同打入到圍巖處，將注漿小導(dǎo)管的端部與鋼拱架相連，運(yùn)用焊接的方式連接，選用水泥一水玻璃進(jìn)行混合注漿，水玻璃漿液濃度控制在40波美度，設(shè)置1：1的水灰比。在注漿過程中，設(shè)置1.0MPa壓力，注漿完成后保證終壓為2.5MPa，按照注漿止水效果，適當(dāng)注漿導(dǎo)管的搭接方式，發(fā)揮出環(huán)向注漿止水法的作用，保證施工質(zhì)量。

3.2帷幕注漿止水措施

在掌子面防排水中，結(jié)合掌子面涌水點(diǎn)集中且水頭壓力大的特點(diǎn)，一旦涌水后會(huì)保持長時(shí)間大面積的涌水，施工中選擇帷幕注漿止水法，可以有效阻止掌子面涌水點(diǎn)的大面積出水。在施工過程中，施工人員要將地下水引入到掌子面邊緣的集水坑中，在涌水口處設(shè)置φ108minx4mm的鋼管，直接連接集水坑，施工人員要保證掌子面內(nèi)部積水全部排到集水坑中，再用抽水設(shè)施，將集水坑中的積水全部抽干，保證止?jié){墻干燥無水，有利于后續(xù)止?jié){墻施工作業(yè)的有效開展。同時(shí)，施工人員要清理止?jié){墻施施工范圍中的圍巖，排除和清理施工作業(yè)面中的破碎圍巖、巖體碎屑和巖石渣等垃圾，一旦發(fā)生圍巖破碎情況，選擇小導(dǎo)管對(duì)破碎圍巖位置進(jìn)行注漿加固處理，及時(shí)封堵出水的裂縫，達(dá)到注漿止水效果。止?jié){墻施工完成3d后，對(duì)止?jié){墻進(jìn)行徑向注漿，根據(jù)工程情況開展關(guān)水試驗(yàn)，檢查止?jié){墻的密封性，排除漏水情況，保證注漿止水效果。

3.3泄水洞排水措施

在涌水量較大的情況下，由于水頭壓力大，會(huì)直接破壞隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長施工進(jìn)度。在這種條件下，考慮到地質(zhì)條件因素，制定泄水洞排水方案，泄水洞縱面低于隧道主線標(biāo)高3m左右，可以控制主洞水位，加快排水速度。在泄水洞橫斷面設(shè)計(jì)中，要保證泄水洞開挖的便利性，有效控制泄流涌水，降低斷面面積，控制工程造價(jià)。此外，通過泄水洞勘查前方隧道的地質(zhì)情況，采用排堵結(jié)合的方式，避免大量地下水的涌出，影響隧道施工區(qū)域地下水環(huán)境，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成不可逆的破壞。

4做好隧道保溫措施

由于本隧道工程處于高寒半干旱氣候區(qū)，季節(jié)性溫差較大，施工過程中必須做好隧道防凍保溫措施，進(jìn)而保證隧道施工質(zhì)量。按照施做位置不同，大致可分為三類，即中間隔熱層法、外隔熱層法和雙隔熱層法。采用中間隔熱層法由于隧道圍巖后期變形擠壓隔熱層，使隔熱材料孔隙率降低，無法達(dá)到隔熱效果。在這種情況下，選擇外隔熱層法，可以保證襯砌圍巖的保溫隔熱效果，所形成的隔熱層不會(huì)破壞原有的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到隔熱材料使用情況，一旦隔熱保溫功能失效，立即更換隔熱材料。經(jīng)過詳細(xì)的技術(shù)分析和比較，推薦使用外隔熱層法。根據(jù)本項(xiàng)目隧址區(qū)氣候、氣象特點(diǎn)，考慮在隧道進(jìn)口700m、出口800m范圍進(jìn)行隧道保溫防凍設(shè)計(jì)，阿爾金山隧道進(jìn)口700m、出口800m范圍在二次襯砌內(nèi)表面鋪裝5cm厚的保溫結(jié)構(gòu)層，保溫結(jié)構(gòu)層采用聚酚醛熱固性保溫材料，表層敷設(shè)6mm厚纖維增強(qiáng)板。

5結(jié)束語

綜上所述，在隧道施工中，要制定科學(xué)的施工質(zhì)量控制方案，根據(jù)圍巖級(jí)別采用不同的施工方案，優(yōu)化施工技術(shù)，加強(qiáng)富水段的防排水設(shè)計(jì)，做好隧道保溫措施，進(jìn)而提高隧道施工質(zhì)量。