楊珂

（山西路橋集團(tuán)隰吉高速公路有限公司，山西 臨汾041300）

0 引言

公路隧道正洞施工是指對隧道主體工程開展建設(shè)作業(yè)。受隧道結(jié)構(gòu)及地質(zhì)條件的影響，施工過程存在較大的難度和風(fēng)險。為充分保障隧道項目施工質(zhì)量和安全，應(yīng)對正洞施工技術(shù)進(jìn)行深入分析，總結(jié)相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，優(yōu)化施工方案，有助于強(qiáng)化公路隧道整體建設(shè)水準(zhǔn)，促進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，切實(shí)提高公共服務(wù)能力。

1 工程概況

以隰吉高速公路中的黑家?guī)X隧道工程為例，對該項目進(jìn)行地質(zhì)勘察后，報告中顯示施工區(qū)域位于剝蝕中低山嶺地勢，地形較為險峻，存在深溝谷。隧洞長度2.32km，設(shè)計雙向四車道，速度為80km。經(jīng)過對隧道地質(zhì)環(huán)境的勘察，發(fā)現(xiàn)隧洞段圍巖部分主要有碳硅板巖、硅質(zhì)板巖等，且呈單斜構(gòu)造形式，常見圍巖破碎現(xiàn)象。測量該公路隧洞的左右線起點(diǎn)，左線洞口處屬于石質(zhì)山坡，坡率為1∶0.5，在右線洞口處進(jìn)行開挖作業(yè)時，設(shè)置12m 施工場地，隧洞進(jìn)出口標(biāo)高測量結(jié)果為786.260m、781.381m。對隧洞開挖段進(jìn)行圍巖勘測，發(fā)現(xiàn)存在斷裂破碎帶，伴有斷層和軟質(zhì)巖層等，因此地質(zhì)評估結(jié)果為“較差”，并且部分施工段可能出現(xiàn)瓦斯、巖爆、變形、巖溶等問題。開展正洞施工時，施工單位應(yīng)明確相關(guān)工藝要點(diǎn)，提升施工水平，滿足建設(shè)質(zhì)量要求。

2 公路隧道正洞施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 做好施工測量工作

結(jié)合此次工程隧道的施工設(shè)計方案，詳細(xì)規(guī)劃隧道線路形狀、洞口位置等內(nèi)容。為保障施工活動有序開展，提高作業(yè)質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)積極做好施工測量。如該工程測量人員重點(diǎn)對洞口及洞外施工控制網(wǎng)等進(jìn)行測放，按照結(jié)果確定導(dǎo)線參數(shù)，有助于確定各個施工點(diǎn)位。同時，按照現(xiàn)有的施工資料文件，了解洞口結(jié)構(gòu)和標(biāo)高等參數(shù)數(shù)據(jù)，能夠獲得精準(zhǔn)的洞口坐標(biāo)值、邊坡刷坡點(diǎn)坐標(biāo)等。利用全站儀等專業(yè)設(shè)備，針對洞口變仰坡的刷坡線等開展測量放樣，便于合理布設(shè)測量樁點(diǎn)。完成洞外平面以及高程數(shù)據(jù)測量作業(yè)后，應(yīng)對隧道進(jìn)出口的點(diǎn)位高程、坐標(biāo)等進(jìn)行計算。確定公路隧洞內(nèi)部的中線點(diǎn)，有助于保障控制點(diǎn)布設(shè)間距、角度、高差等符合施工要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

為保障施工測量工作的規(guī)范性，測量人員需以設(shè)計圖紙為依托，合理利用測量設(shè)備，確保公路隧道結(jié)構(gòu)尺寸測量準(zhǔn)確，盡可能減少誤差，避免影響后續(xù)施工作業(yè)。在該工程中，測量人員先對隧洞內(nèi)的控制點(diǎn)進(jìn)行高程和中線測放，然后使用斷面檢測儀等設(shè)備，針對隧洞內(nèi)的開挖斷面、襯砌輪廓線等，實(shí)施精確的檢測和復(fù)核。同時，為保障隧洞測放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測量人員需在洞內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的溫濕度傳感器，根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)變化對施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證作業(yè)活動安全、順利進(jìn)行。

2.2 強(qiáng)化洞口段施工技術(shù)控制

此次工程的洞口段施工，主要側(cè)重洞口清理及邊坡、仰坡施工，進(jìn)洞施工，明洞、洞門施工等要點(diǎn)，具體如下：

2.2.1 洞口清理和邊坡、仰坡施工技術(shù)

根據(jù)該公路隧道施工設(shè)計方案，洞口進(jìn)口段施工采用明挖法、半明半暗法等，如先對隧洞外側(cè)的半幅套拱進(jìn)行施工，完成作業(yè)后再用暗挖法，構(gòu)建內(nèi)邊墻并噴射混凝土，實(shí)現(xiàn)初支作業(yè)。對洞口的出口段采用明挖施工技術(shù)，作業(yè)前施工人員應(yīng)全面了解洞頂孤石、圍巖的分布、結(jié)構(gòu)和數(shù)量等，如發(fā)現(xiàn)存在松散狀態(tài)、風(fēng)化狀態(tài)及破碎部分，應(yīng)及時進(jìn)行加固和清方作業(yè)，適當(dāng)開展嵌補(bǔ)和支頂作業(yè)，有助于消除施工過程中的安全隱患。另一方面，施工人員在開挖隧洞的明洞和洞門前，應(yīng)在洞口邊坡、仰坡以外5m 左右設(shè)置截水溝，還要根據(jù)隧洞進(jìn)出口的地形條件，在設(shè)計坡度時考慮淤積問題，應(yīng)控制坡度不小于0.3%。在施工期間，采用人工與機(jī)械設(shè)備結(jié)合作業(yè)模式，施工順序為從上到下，有序開展明洞開挖、洞門段土石方開挖等，采用分層作業(yè)法，每層開挖厚度為2～3m，依據(jù)開挖施工進(jìn)度的推進(jìn)情況，有序?qū)嵤﹪婂^支護(hù)作業(yè)。對開挖施工過程中產(chǎn)生的棄渣，可利用裝載機(jī)和自卸汽車等運(yùn)輸?shù)街付ǖ臈壴鼒龅?。除此之外，對鋼軌支架的基礎(chǔ)部分采用C20 強(qiáng)度的混凝土，設(shè)置在發(fā)生圍巖落石的下側(cè)，目的是起到良好的防護(hù)作用，避免施工期間發(fā)生安全事故。

為保障洞口施工活動的順利進(jìn)行，應(yīng)在開展暗洞施工前，在洞口襯砌外1～3m 內(nèi)對邊坡、仰坡進(jìn)行錨噴加固施工，該工程采用10cm 厚噴射混凝土懸掛鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，鋼筋網(wǎng)的規(guī)格采用直徑6mm，網(wǎng)格規(guī)格為20cm×20cm。錨桿為直徑22cm 砂漿錨桿，長度控制在4.0m 左右，間距為1.5m×1.5m，按照梅花樁形式布置，噴射混凝土采用濕噴方式。

2.2.2 進(jìn)洞施工技術(shù)

進(jìn)洞施工在整個洞口段作業(yè)環(huán)節(jié)具有重要地位，為保障操作質(zhì)量和效率，施工人員需充分把握相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。如在該公路隧道工程中，開挖洞口土石方是一項關(guān)鍵要點(diǎn)，一般情況下，當(dāng)開挖到規(guī)定里程后，應(yīng)當(dāng)設(shè)置臺階并施作暗洞套拱。然后施工人員可按照圖紙要求，選擇適宜位置合理安裝導(dǎo)向架，再開展超前管棚支護(hù)作業(yè)。結(jié)合該工程的具體情況，為實(shí)現(xiàn)后續(xù)三臺階作業(yè)及短進(jìn)尺施工，應(yīng)在洞身實(shí)施開挖時借助挖掘機(jī)、風(fēng)鎬等設(shè)備工具。經(jīng)過混凝土初噴后搭設(shè)鋼架結(jié)構(gòu)，保證其具有穩(wěn)定性，再安裝錨桿和實(shí)施掛網(wǎng)操作，最后實(shí)施復(fù)噴作業(yè)。為充分保障施工質(zhì)量，應(yīng)先測量邊墻和坡面等部位，保證其具有良好的穩(wěn)定性。

2.2.3 明洞和洞門施工技術(shù)

完成進(jìn)洞作業(yè)處理后，要把握好明洞和洞門施工技術(shù)，如在開挖明洞后及時對基底進(jìn)行施工，保障實(shí)際承載力達(dá)到相應(yīng)設(shè)計要求。實(shí)施仰拱施工作業(yè)時，應(yīng)對該部位的混凝土狀態(tài)進(jìn)行檢查，如達(dá)到終凝時，應(yīng)立即開展?jié)仓僮?，然后?shí)施填充施工。完成該工序后，施工人員要開展襯砌施工，沿明暗洞交界處，沿洞口方向推進(jìn)。為保障施工質(zhì)量，應(yīng)將模板臺車作為襯砌內(nèi)模，借助組合鋼模等，對襯砌進(jìn)行灌注成型作業(yè)。除此之外，完成洞口段的襯砌作業(yè)后，應(yīng)進(jìn)行洞門施工。操作時施工人員可在端墻背面設(shè)置排水盲管，通過外包土工布的形式組成管網(wǎng)。選擇材料時，縱向與橫向的管道規(guī)格應(yīng)不一致，其外徑分別為100mm 和80mm，間距在2.0m 左右。路基面部分可利用外徑100mm 的PVC 管材料連接排水盲管，將積水順利排入側(cè)溝中。在澆筑施工期間，利用洞外自動計量拌和站及運(yùn)輸車，將混凝土混合料泵送入模，保證翼墻和洞門端墻的強(qiáng)度得到提升。最后采用插入式振搗器對混凝土混合料實(shí)施振搗密實(shí)、平整作業(yè)，按照左右交替分層對稱填筑方法開展施工，保證洞門作業(yè)質(zhì)量良好。在二次襯砌施工環(huán)節(jié)，采用復(fù)合式襯砌，提前在工廠內(nèi)制造臺車，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后進(jìn)行拼裝，采用五點(diǎn)定位法對臺車模板進(jìn)行定位。開展襯砌施工前可先對模板表面打磨，全面清理銹跡，做好防腐處理，對襯砌結(jié)構(gòu)的伸縮縫、沉降縫設(shè)置止水帶，用分段安裝的方式固定在擋頭板位置，按照現(xiàn)場具體情況實(shí)施熱接或冷接方法。

2.3 規(guī)范洞身段施工作業(yè)

在該公路隧道工程中，采用鉆爆法進(jìn)行洞身段施工作業(yè)，經(jīng)過前期地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)正洞V 級圍巖開挖并且呈淺埋狀態(tài)，所以對偏壓段采用中隔壁工法。對于V 級圍巖深埋段開展施工，需保留核心土，因此確定采用三臺階環(huán)形法。針對Ⅲ級和Ⅳ級圍巖則沿用臺階法施工。在具體圍巖段使用期間，施工人員按照要求和方案，有序開展光面爆破技術(shù)、初支濕噴混凝土工藝等。在襯砌拱墻之前，先對仰拱進(jìn)行填充和澆筑施工。對Ⅳ級圍巖與V 級圍巖等，均需開展二次襯砌施工。為避免引發(fā)施工安全事故，結(jié)合該次工程實(shí)際總結(jié)出如下技術(shù)要點(diǎn)。

2.3.1 臺階法施工技術(shù)

合理應(yīng)用臺階法，在實(shí)際操作環(huán)節(jié)設(shè)計臺階的長度為3.0～5.0m，實(shí)施光面爆破技術(shù)降低對圍巖產(chǎn)生的震動。操作工序為使用風(fēng)鉆等工具，在上臺階部位進(jìn)行鉆孔，再利用扒裝機(jī)等將下斷面的鉆渣進(jìn)行收集和清除。在施工中下臺階部分不存在鋼拱架初支，所以可與上臺階同步施工。應(yīng)用臺階法施工技術(shù)的過程中，為保障作業(yè)質(zhì)量良好，應(yīng)注重解決上下半斷面施工過程的干擾，在開挖好下半斷面及邊墻后，需立即噴射混凝土進(jìn)行初步支護(hù)。

2.3.2 三臺階環(huán)形開挖技術(shù)

基于對該隧洞工程地質(zhì)條件和施工條件的考慮，采用三臺階環(huán)形開挖技術(shù)，如針對隧道正洞部分的巖溶、裂隙水發(fā)育深埋段等，實(shí)行上、中、下三臺階作業(yè)。操作人員可沿隧洞縱向方向，有序進(jìn)行開挖和支護(hù)作業(yè)。如果圍巖收斂和變形現(xiàn)象較為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)在開挖時增加仰拱支撐，保證作業(yè)安全性。在爆破施工期間，操作人員要注重控制炮孔的深度和裝藥量，對各部分初支施工環(huán)節(jié)應(yīng)緊密銜接，及時采取閉環(huán)措施。在施作下臺階部分時，及時開展仰拱施工作業(yè)，嚴(yán)格按照設(shè)計要求閉合支護(hù)體系，確保其具有良好的穩(wěn)固性。由于在具體操作中，對拱部超前支護(hù)后，需對上部弧形導(dǎo)坑環(huán)形向上開挖，保留3.0～5.0m 的核心土。嚴(yán)格按照初支鋼架的間距確定開挖循環(huán)進(jìn)尺，如左右側(cè)中臺階的開挖進(jìn)尺應(yīng)不超過1.5m，開挖高度應(yīng)控制在3.0m 以上，3.5m 以下。保證左右側(cè)的臺階錯位不超過2.0～3.0m，循環(huán)進(jìn)尺長度不超過3.0m，不短于2.0m。同時，施工人員可在隧底開挖及支護(hù)循環(huán)后，針對段長4.0～6.0m 的部分實(shí)施仰拱初支施工，具體施工立體效果如圖1 所示。

圖1 三臺階開挖法施工立體效果

2.4 加強(qiáng)施工監(jiān)測

按照我國現(xiàn)行規(guī)范及技術(shù)規(guī)程，對公路隧洞工程實(shí)施監(jiān)控有助于保證作業(yè)質(zhì)量，施工人員合理布置測點(diǎn)，制定符合該工程實(shí)際的監(jiān)控等級管理制度。此次工程在隧洞內(nèi)設(shè)置觀測點(diǎn)后，應(yīng)委派專門的技術(shù)人員開展檢測，檢測內(nèi)容包括隧道斷面全圓檢測等。根據(jù)測點(diǎn)坐標(biāo)對其弦長進(jìn)行推算，并將測量結(jié)果標(biāo)注在坐標(biāo)系內(nèi)，有助于繪制準(zhǔn)確的變形曲線圖。然后對多次變形量的散點(diǎn)，開展回歸分析，能夠預(yù)測施工變形趨勢，為二次襯砌施工、正洞施工等提供施工效果評價依據(jù)，同時應(yīng)在隧洞現(xiàn)場做好監(jiān)控量測項目。

3 結(jié)語

綜上所述，基于此次隧洞工程實(shí)際，對正洞開挖施工技術(shù)進(jìn)行研究分析，應(yīng)注重加強(qiáng)施工測量，即合理確定各項施工點(diǎn)位，保證高程及中線測放的準(zhǔn)確性。在明洞和洞門施工技術(shù)中，深入把握洞口清理和邊坡、仰坡施工技術(shù)、進(jìn)洞施工技術(shù)、明洞和洞門施工技術(shù)等，同時注重規(guī)范洞身段施工作業(yè)，合理運(yùn)用臺階法、三臺階環(huán)形開挖施工等工藝，呈現(xiàn)加強(qiáng)施工變形監(jiān)測，有助于提高隧洞施工質(zhì)量和效率，滿足破碎圍巖隧道正洞施工要求，確保公路隧道項目施工具有良好成效。