史雄博

（甘肅省交通工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，甘肅蘭州730000）

0 引言

隨著我國各地區(qū)城市化進(jìn)程的不斷加快，道路交通體系也在不斷地發(fā)展和完善。在這樣的背景下，各地區(qū)都在不斷進(jìn)行高速公路修建，而在高速公路修建過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行各種隧道的施工。要想保證隧道的施工質(zhì)量，應(yīng)做好隧道施工過程中的洞身開挖工作，采取合適的方法挖掘隧道。在隧道施工初期，應(yīng)借助各種類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)隧道整體的穩(wěn)定，從而保證高速公路整體的工程質(zhì)量，發(fā)揮出高速公路的作用，推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展。

1 高速公路隧道施工的特點(diǎn)

高速公路隧道施工難度大，主要是因?yàn)樗淼拦こ搪裼诘叵?，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜。在這樣的情況下，負(fù)責(zé)施工的技術(shù)人員，往往很難準(zhǔn)確把控山體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，對(duì)施工區(qū)域的地下水等特殊地理、水文條件的了解，也存在較大難度。所以，在進(jìn)行高速公路的隧道施工時(shí)，整體難度較大。此外，由于高速公路的隧道施工屬于地下施工，不利于施工方隨時(shí)掌握施工的實(shí)際情況，對(duì)施工過程中存在的各種安全隱患，也無法提前預(yù)知。在隧道施工過程中，施工區(qū)域周圍的地質(zhì)和水文條件，隨時(shí)都可能因施工情況的變化而發(fā)生變化。所以，在施工過程中，如果無法對(duì)隧道的內(nèi)部做好支撐和穩(wěn)定，那么將會(huì)給施工埋下巨大的安全隱患。

除此以外，由于隧道施工時(shí)環(huán)境較為封閉，施工區(qū)域空氣流通不暢，所以，在實(shí)際施工過程中，必須要采取合適的手段加強(qiáng)隧道內(nèi)的空氣流動(dòng)，保證施工人員的人身安全。但這樣一來，也造成了隧道施工成本比其他工程的施工更大的局面，同時(shí)對(duì)施工方案也提出了更高的要求。

2 高速公路隧道工程的施工原則

在高速公路建設(shè)過程中，負(fù)責(zé)隧道施工的工作人員在施工時(shí)，必須嚴(yán)格遵循施工原則，從而最大限度地保證施工安全，更好地處理安全隱患。在這一過程中，首先應(yīng)確保從事施工活動(dòng)的有關(guān)單位，具備符合要求的施工資質(zhì)，并在正式施工前，安排專門的技術(shù)人員對(duì)工程的實(shí)際情況進(jìn)行全面調(diào)查和分析，然后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合工程的要求，制定出具體的施工方案。其次，對(duì)施工過程中可能存在的安全隱患，應(yīng)安排人員制定應(yīng)急預(yù)案，保證施工順利進(jìn)行。最后，必須對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)做好控制和管理，特別是對(duì)某些黃土含量較大、含水量較高的區(qū)域，在這些特殊的情況下進(jìn)行隧道的施工，必須嚴(yán)格按照工程的實(shí)際需求控制好仰拱距掌子面的距離。同時(shí)，還應(yīng)安排工作人員隨時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和水文條件進(jìn)行全面考察，控制好施工現(xiàn)場(chǎng)的人數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)施工過程中處存在較大安全隱患，應(yīng)及時(shí)撤離，避免發(fā)生安全事故。

3 高速公路隧道工程洞身開挖策略

隧道施工過程中，洞身開挖是最重要的一環(huán)，其工作量較大，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。因此，只有做好這一環(huán)節(jié)的施工，才能保證后續(xù)工程的順利進(jìn)行。在進(jìn)行隧道洞身開挖時(shí)，施工的基本原則和策略主要有以下幾方面：

3.1 施工的基本原則

施工前，必須做好工程現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查工作，并做好工程設(shè)計(jì)圖紙的核對(duì)工作，為隧道施工做好準(zhǔn)備。在正式開挖隧道時(shí)，必須安排全斷面模板臺(tái)車、錨桿機(jī)、濕噴機(jī)和通風(fēng)機(jī)提前進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)在隧道洞口附近，當(dāng)隧道的挖掘深度達(dá)到50m 后，就應(yīng)以適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速向隧道內(nèi)部送風(fēng)。對(duì)施工過程中出現(xiàn)的地下水，應(yīng)做好化學(xué)分析，從而準(zhǔn)確判斷地下水對(duì)于工程的整體結(jié)構(gòu)是否存在較為嚴(yán)重的侵蝕問題。

3.2 洞身開挖

在洞身開挖前，技術(shù)人員應(yīng)做好測(cè)量放樣，開挖過程中必須隨時(shí)對(duì)隧道的軸線位置和高度進(jìn)行測(cè)量，在隧道內(nèi)部每隔50m 設(shè)置一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，確保工程施工可以嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行。在這一過程中，還應(yīng)安排獨(dú)立的監(jiān)理人員，對(duì)施工全過程做好監(jiān)督和管理工作。在洞身挖掘過程中，應(yīng)選擇合適的開挖方法，一次成形，并預(yù)留足夠的沉降量，為后續(xù)工序提供良好的工作環(huán)境。最重要的是，在挖掘過程中必須做好逃生管道的設(shè)置，確保一旦出現(xiàn)意外事故，施工人員可以及時(shí)撤離。從隧道挖掘的實(shí)際情況來看，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)超挖，必須采用同等強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行回填，以保障工程整體的安全和質(zhì)量[1]。

3.3 挖掘方法

挖掘的方法主要有三種，分別是全斷面開挖法、臺(tái)階法及環(huán)形開挖留核心土法。采用全斷面開挖法，應(yīng)將工程的施工尺寸控制在3～4m 之間，并通過大型機(jī)械設(shè)備配套作業(yè)。借助大型機(jī)械設(shè)備，在同一平面上以恒定的速度進(jìn)行隧道挖掘。在進(jìn)行超前開挖導(dǎo)洞時(shí)，還應(yīng)控制好開挖的距離，確保工程的施工質(zhì)量；在隧道內(nèi)圍巖整體性較強(qiáng)的情況下，可以通過臺(tái)階法進(jìn)行挖掘，上臺(tái)階的長度不得大于30m，借助懸臂掘進(jìn)機(jī)，可以最大限度地減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)；環(huán)形開挖留核心土法，指的是將隧道的開挖面依照上、下、底劃分為四個(gè)部位，每一步做好核心土的預(yù)留后，再進(jìn)行挖掘。挖掘的過程中，核心土的面積應(yīng)占斷面面積的50%以上。每完成一部分的挖掘后，應(yīng)及時(shí)采用初襯混凝土將圍巖封閉。

在不同的情況下進(jìn)行隧道施工，所使用的挖掘方法也不一樣。負(fù)責(zé)隧道施工工作的人員在日常工作過程中，必須做好對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查和研究工作，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇最合適的施工方法。

4 高速公路隧道施工初期支護(hù)措施

隧道施工中非常重要的一點(diǎn)，就是支護(hù)工作。只有做好支護(hù)工作，才可以保證工程整體的安全性。進(jìn)行高速公路隧道施工時(shí)，初期的支護(hù)措施，主要?jiǎng)澐忠韵聨最悾?/p>

4.1 鋼筋網(wǎng)的制作和安裝

鋼筋網(wǎng)是支護(hù)措施中的重要組成部分。在進(jìn)行鋼筋網(wǎng)制作時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行，在鋼筋網(wǎng)片中進(jìn)行點(diǎn)焊的節(jié)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)不低于全體節(jié)點(diǎn)數(shù)量的20%。除了點(diǎn)焊的節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)用扎絲進(jìn)行捆綁，在完成錨桿的安裝后，再將制作好的鋼筋網(wǎng)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，開始掛設(shè)。搭設(shè)鋼筋網(wǎng)時(shí)，鋼筋網(wǎng)片之間的搭接長度不得小于2 個(gè)網(wǎng)格，且在搭設(shè)過程中，應(yīng)預(yù)先在巖壁上鋪設(shè)混凝土層，然后再根據(jù)地勢(shì)的起伏安裝鋼筋網(wǎng)。如果利用雙層鋼筋網(wǎng)，那么第二層鋼筋網(wǎng)的安裝，應(yīng)當(dāng)在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后進(jìn)行，并且在安裝過程中，必須要將鋼筋網(wǎng)和其他固定結(jié)構(gòu)之間充分連接，保證噴射混凝土?xí)r，鋼筋網(wǎng)不會(huì)晃動(dòng)[2]。

4.2 錨桿施工

進(jìn)行錨桿安裝，應(yīng)在隧道內(nèi)第一次混凝土噴射后就進(jìn)行。如果是在V 級(jí)圍巖區(qū)域進(jìn)行錨桿施工，那么應(yīng)在完成第一次混凝土噴射的3h 后進(jìn)行施工。在巖壁上鉆孔時(shí)，必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合適的孔洞。

為保證鎖腳錨桿設(shè)計(jì)拉拔力，應(yīng)減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，加快作業(yè)循環(huán)時(shí)間，保障洞內(nèi)施工人員作業(yè)環(huán)境安全。鎖腳錨桿采用氣動(dòng)手持式鉆機(jī)，單孔3～4m長，鉆孔時(shí)間在5～10min 左右，且確保干鉆無水，不會(huì)浸泡拱腳，不會(huì)對(duì)圍巖的穩(wěn)定產(chǎn)生破壞。鉆孔過程中，孔位允許偏差應(yīng)控制在設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)。在正式施工前，還需采用高壓風(fēng)槍將孔內(nèi)巖粉、碎屑等雜物清理干凈。

4.3 鋼拱架的安裝

在正式安裝鋼拱架前，必須對(duì)鋼拱架的整體質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)，確保在質(zhì)量符合施工要求的前提下再安裝。安裝鋼拱架時(shí)，應(yīng)和第一次噴射的混凝土之間進(jìn)行緊密接觸，接觸過程中存在的空隙應(yīng)借助墊塊進(jìn)行嵌實(shí)處理。鋼拱架兩側(cè)的架腳，也應(yīng)放在較為牢固的地基上。正式安裝前，還必須全面清理鋼拱架底部的地面。除此以外，還要確定鋼拱架的標(biāo)高符合工程的實(shí)際需求，如果無法滿足，可以通過鋼板對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整（見圖1）。

圖1 鋼拱架的安裝

為了更好地保證鋼拱架上、下導(dǎo)豎直連接，不產(chǎn)生扭曲變形，更好地受力，防止開挖下導(dǎo)時(shí)噴射混凝土堵塞螺栓孔、機(jī)械破壞上導(dǎo)拱腳連接鋼板，造成下導(dǎo)連接困難，且避免對(duì)拱架整體成環(huán)受力造成影響，應(yīng)增加鋼拱架拱腳保護(hù)砂箱。如此，既保證了鋼拱架上、下導(dǎo)連接的順直度，使之更好地受力，又能防止螺栓孔堵塞，方便施工，還能防止拱架下沉，節(jié)約材料的同時(shí)，還能保證鋼拱架的施工質(zhì)量[3]。

4.4 噴射混凝土施工

噴射混凝土施工是高速公路隧道施工中初期支護(hù)過程中最重要的一環(huán)。在這一過程中，應(yīng)選擇合適的原材料，盡可能選擇PO.42.5 普通硅酸鹽水泥。在水泥正式使用前，還要做好相應(yīng)的試驗(yàn)工作。制作混凝土的過程中所使用的砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于3，整體的含水率應(yīng)控制在5%～7%之間。為了使制作的混凝土更好地滿足工程的實(shí)際需要，應(yīng)選擇高效減水劑來控制混凝土整體的坍落度和品質(zhì)?；炷林谱鬟^程中，要選擇符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的速凝劑，采購人員在完成了速凝劑的采購后，應(yīng)做好保管工作，避免其品質(zhì)出現(xiàn)變化。速凝劑在正式投入使用前，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。在混凝土制作過程中所使用的水，也應(yīng)控制好品質(zhì)，確保水源質(zhì)量不會(huì)對(duì)施工造成不利影響[4]。

完成原材料的選擇后，就應(yīng)借助試驗(yàn)的方式來選擇噴射混凝土內(nèi)部各種材料的配比。為了更好地滿足工程的實(shí)際需要，試驗(yàn)人員應(yīng)盡量選擇符合需求的兩種以上的材料配比，再通過試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，選擇最符合要求的配比方案，在投入應(yīng)用時(shí)應(yīng)隨時(shí)根據(jù)施工要求進(jìn)行調(diào)整。正式進(jìn)行混凝土噴射前，必須對(duì)隧道斷面的整體尺寸以及隧道內(nèi)部的斷裂破損部位進(jìn)行全面檢查和分析。對(duì)于隧道內(nèi)影響作業(yè)活動(dòng)的障礙物，應(yīng)及時(shí)拆除。

噴射混凝土施工應(yīng)分段進(jìn)行。按照由下至上的順序，將隧道內(nèi)部以6m 為標(biāo)準(zhǔn)長度進(jìn)行劃分。初次噴射的厚度不得小于40mm，混凝土噴射的最終厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。首次混凝土噴射應(yīng)注重將隧道壁上出現(xiàn)的坑洞等進(jìn)行填平處理，第二次混凝土噴射應(yīng)在初次噴射完成最終凝固后進(jìn)行。如果隧道內(nèi)部的巖壁表面出現(xiàn)了滲水現(xiàn)象，那么就應(yīng)對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整，增加混凝土內(nèi)水泥速凝劑的含量。如果在局部區(qū)域出現(xiàn)了非常大的出水現(xiàn)象，應(yīng)增設(shè)盲管或排水板，并結(jié)合鑿槽埋管，將水引入側(cè)溝。

5 結(jié)語

在高速公路修建過程中，往往需要進(jìn)行大規(guī)模的隧道修建。所以，負(fù)責(zé)高速公路的施工方應(yīng)針對(duì)隧道修建過程中洞身挖掘的有關(guān)技術(shù)和初期的支護(hù)措施，做好相應(yīng)的研究和分析，更好地以工程的實(shí)際需要為基礎(chǔ)，對(duì)施工的具體內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，從而提升隧道工程修建的質(zhì)量。