晏社剛

（甘肅路橋第四公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 定西 730030）

0 引言

近年來國(guó)家大力發(fā)展西部建設(shè)，高速公路建設(shè)逐年攀升。西部地區(qū)大多地勢(shì)崎嶇，大部分需要用到橋梁與隧道兩種高速公路建設(shè)中的常見工程結(jié)構(gòu)。橋梁和隧道的連接工程在整個(gè)高速公路建設(shè)過程中至關(guān)重要。橋梁與隧道的連接重點(diǎn)環(huán)節(jié)是隧道洞口的施工，洞口施工質(zhì)量將直接影響整個(gè)橋梁隧道工程的工程質(zhì)量。

因此，對(duì)高速公路橋隧連接工程中隧道洞門施工技術(shù)的研究意義重大。本文主要從隧道洞口選址、淺埋情況、偏壓情況、巖堆情況等方面進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)其中關(guān)鍵問題，采取針對(duì)性措施，以保證工程的質(zhì)量和安全[1]。

1 隧道洞口選址

1.1 前期選址問題

隧道連接工程施工前，要對(duì)橋隧洞口進(jìn)行科學(xué)合理的選址，選擇合適修建隧道洞口的地點(diǎn)。因山體地形與普通地形地貌和地質(zhì)情況都不盡相同，導(dǎo)致兩者之間負(fù)荷能力差異較大。要對(duì)橋隧洞口進(jìn)行科學(xué)合理的選址，就必須對(duì)所修建隧道山體的巖石、圖層和水文條件進(jìn)行勘察分析，從而選擇修建隧道洞口最有利的地址，降低因選址問題而引起的施工安全事故的發(fā)生率[2]。

1.2 隧道洞門選址要“因地制宜”

在公路橋隧連接的具體工程中，往往會(huì)遇到一些對(duì)工程施工造成一定影響的地段，這些地段一般被稱為“不良地質(zhì)”。根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)一般劃分為三種情況：

第一，淺埋情況。具體指洞口埋深比較淺，巖體較軟弱。

第二，偏壓情況。隧道洞頂?shù)母采w層薄弱，地面橫坡陡峭，隧道洞口呈現(xiàn)偏壓趨勢(shì)，負(fù)荷能力不對(duì)稱。

第三，巖堆情況。隧道洞口處于比較陡峭的山體下面，洞口巖堆段在風(fēng)化以及重力的影響下形成了巖體，導(dǎo)致增加橋隧連接段施工進(jìn)度，同時(shí)排水也會(huì)出現(xiàn)問題。因此，隧道工程施工技術(shù)人員要根據(jù)施工所在地的具體地形、水文等情況，選擇適當(dāng)?shù)乃淼蓝纯诘刂?。盡量選擇未出現(xiàn)泥石流、山體滑坡和山體開裂的地址進(jìn)行隧道修建工程[3]。

2 隧道洞門各階段施工技術(shù)流程

隧道洞門施工主要分為三個(gè)階段：淺埋段；偏壓段；巖堆段。針對(duì)不同階段采取不同的施工技術(shù)來確保施工作業(yè)安全效率[4]。

2.1 高速公路橋隧連接工程中的隧道洞口的淺埋段施工技術(shù)

在連接隧道和橋梁的工程中，若洞口位于淺埋段，相關(guān)施工人員一定要對(duì)其進(jìn)行重視，淺埋工程的質(zhì)量將決定后續(xù)工程能否順利開展。隧道洞口施工時(shí)為了保障隧道基層的安全與穩(wěn)定，需要做好高強(qiáng)度的支護(hù)，盡量采用人工挖掘，非必要情況不能刷坡。在隧道洞口進(jìn)洞之前，做好防護(hù)措施，對(duì)上部圍巖和地表進(jìn)行加固，要著重控制圍巖變形，可以采用二次加固的方法防止人工開挖對(duì)土體結(jié)構(gòu)造成破壞，提高周圍巖體的強(qiáng)度，避免山體倒塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。最好采用人工進(jìn)行隧道開發(fā)，避免大型機(jī)械在使用過程中對(duì)山體的破壞。

由于隧道淺埋段的覆蓋層一般都很薄，洞口段隧道上方的土方承載力較弱，導(dǎo)致自身不具備穩(wěn)定性，隧道上方的巖土很難有自承體系，隧道開挖后圍巖承受壓力大容易產(chǎn)生變形。因此在開挖后，施工過程中一定要做好安全防護(hù)，可采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、工字鋼架、格柵鋼架等各種支護(hù)的形式進(jìn)行二次襯砌施工。開挖的過程中要注意圍巖變形情況，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況制定合理的開挖方法，初期支護(hù)一定要采取剛度大、強(qiáng)度高的材料進(jìn)行支護(hù)以防止隧道上方巖層受到破壞，同時(shí)根據(jù)測(cè)點(diǎn)監(jiān)控洞口開挖的過程，結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，從而決定施工進(jìn)度[5]。

圍巖變形的預(yù)防辦法是及時(shí)實(shí)施二次襯砌加以控制。在洞口開發(fā)及初期支護(hù)后，在變形量未到設(shè)計(jì)允許的70%或者變形速率比接近0.2mm/d 之前要及時(shí)進(jìn)行二次襯砌，不然不能起到有效的作用。另外，正臺(tái)階法開挖以及從下到上施工是二次襯砌的施工技術(shù)重點(diǎn)，初期支護(hù)之后，要在襯砌斷面加混凝土襯砌斷面，厚度以250mm 為宜，襯砌斷面可以保障支護(hù)的剛度，可以有效控制圍巖形變。以我國(guó)某高速公路橋隧工程的隧道洞口淺埋段工程為例：

第一步，清理干凈隧道洞口旁地表雜草、樹木、巖石塊等，采用超前支護(hù)噴錨加固洞口邊坡。在拱部的襯砌輪廓外處沿水平方向均勻地打入兩排φ42，長(zhǎng)度為4m，每一個(gè)導(dǎo)管間平衡間距為40cm，環(huán)向距離是30cm，每個(gè)縱向3m 為一環(huán)，全部施工完畢后采用注漿的方法對(duì)上方圍巖進(jìn)行固結(jié)，以確保整個(gè)圍巖的穩(wěn)定性。巖漿注入與噴錨工作結(jié)束后再開挖進(jìn)洞。

第二步,具體開挖隧道采用臺(tái)階法，該方法一共分為三個(gè)階段，分別是上部核心、下部及仰拱，每階段完成后都要進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)工作。保護(hù)工作完成后采用小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，同時(shí)使用格柵鋼架進(jìn)行支撐。使用長(zhǎng)度3m，環(huán)向距離100cm，縱向間距50cm 的錨桿，插入完成后鋼筋掛網(wǎng)噴射厚度為20mm 的混凝土[6]。

第三步，在套拱施工的時(shí)候，其開挖的斷面最少要比預(yù)期加大0.3cm 左右，以保證混凝土的襯砌支護(hù)不會(huì)因?yàn)樘坠岸鴶嗔选?/p>

第四步，施工人員對(duì)隧道下部進(jìn)行開挖時(shí)，要注意保護(hù)圍巖的暴露面，圍巖的暴露面過大時(shí)易導(dǎo)致引發(fā)整個(gè)山體的滑坡，所以相關(guān)施工人員在施工時(shí)要采用上下層臺(tái)階開挖的施工方式使兩側(cè)互相錯(cuò)開，錯(cuò)開距離以3～5m 為宜。開挖后，要將混凝土、錨噴支護(hù)及格柵鋼架設(shè)置好，確保拱部的參數(shù)和支護(hù)的參數(shù)相一致，每層間的格柵鋼架要焊接牢固以避免發(fā)生意外。

第五步，襯砌的施作要緊跟著掌子面相接軌，兩個(gè)保護(hù)工作完成，襯砌環(huán)形成、安檢通過后，才可進(jìn)行仰拱的施作。仰拱的襯砌要高于拱部的襯砌2cm 左右。工程整體施工技術(shù)流程為：開挖—坡面清理—邊仰坡加固—掛鋼筋網(wǎng)—灌注混凝土護(hù)拱—施作錨桿、注漿—灌注混凝土護(hù)墻—中層開挖支護(hù)—灌注混凝土護(hù)墻—下層開挖支護(hù)—二次初砌施作—仰拱施作。

2.2 高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門的偏壓段施工技術(shù)

由于地理?xiàng)l件和環(huán)境因素的干擾導(dǎo)致洞頂覆蓋層比較薄弱,而隧道口外圍的巖體密度又非常低,這往往發(fā)生在隧道底板上方的巖石向下傾斜，使洞口兩邊承受力不對(duì)稱，導(dǎo)致出現(xiàn)偏壓段，在開挖的時(shí)候容易導(dǎo)致坍塌或者在襯砌施作后開裂。因此在偏壓段進(jìn)行施工時(shí)，需要提前做好周圍的支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而抵抗不同圍巖壓力，使支護(hù)形成環(huán)形以防止塌方現(xiàn)象的產(chǎn)生。在隧洞洞口偏壓段的施工時(shí)，要增加其他輔助設(shè)施來抵抗圍巖壓力，可采用鋼筋混凝土來建筑擋墻，也可提前做好支護(hù)以及施作襯砌，若條件允許也可增加錨桿擋墻護(hù)坡、鋼筋混凝土設(shè)施等輔助措施，以此抵抗住來自圍巖巨大的壓力。施工偏壓段隧道洞口時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意下列幾點(diǎn)：

第一，開挖時(shí)盡量保留先前的植被，可在壓力承載方面起到一定的作用。采用人工和器械聯(lián)合開挖的方法，可有效處理壓力不平衡的情況。盡量減小工程的擾動(dòng)，必要時(shí)進(jìn)行邊坡刷坡。

第二，需要在隧道洞口設(shè)計(jì)和建造排水系統(tǒng)，以確保洞口兩側(cè)和隧道頂部配備排水通道和排水口，從而確保沒有地下水滲透，并在所有位置提供必要的支撐。

第三，大管棚應(yīng)在隧道洞口開挖前制作，以便在隧道洞口工程施工期間提供必要的壓力支撐。同時(shí)，灌漿用于進(jìn)一步加固隧道開口，使其有足夠的承載能力應(yīng)對(duì)隧道開挖期間的壓力。

第四，施工監(jiān)測(cè)。施工時(shí)針對(duì)洞口、洞口支護(hù)、隧道設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控各項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)工程參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。施工技術(shù)的流程為：測(cè)量、放樣—頂部排水系統(tǒng)—地表支護(hù)加固—洞內(nèi)排水溝系統(tǒng)—導(dǎo)向墻施作—測(cè)量放樣—攪拌站拌制混凝土—鋼架加工及架設(shè)—制作混凝土試件—大管棚施工—制備漿液注漿封孔—沉降觀測(cè)棚施工—觀測(cè)結(jié)果若不符合要求加設(shè)大管棚地表加固—觀測(cè)結(jié)果符合要求—洞身開挖[7]。

2.3 高速公路橋隧連接工程中的隧道洞門的巖堆段施工技術(shù)

隧道洞門施工過程中通常都有巖堆的現(xiàn)象存在，主要由碎石或石灰石組成。這些巖堆由表層巖體在長(zhǎng)期風(fēng)化后，受重力作用搬運(yùn)到坡腳進(jìn)行堆積。大多數(shù)堆積物都是大塊的石塊和礫石，還有少量細(xì)顆粒狀的泥砂，其結(jié)構(gòu)空隙較大、松散，極不穩(wěn)定，而且大部分的堆積物角度與坡度的角度是一致的，容易發(fā)生傾覆和倒塌，所以在隧道洞門的巖堆段施工時(shí)要先做好支護(hù)，同時(shí)盡量排除巖堆中的水分，最后再增加混凝土進(jìn)行支護(hù)。施工時(shí)在對(duì)二次襯砌、初期支護(hù)加強(qiáng)的同時(shí)，若發(fā)生積水應(yīng)第一時(shí)間將地下水排除，以此保持圍巖的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)安全隱患。遇到較大的巖堆時(shí)，要對(duì)整個(gè)坡面進(jìn)行支護(hù)，地表注漿，以防止地下水滲入，預(yù)防危害發(fā)生。針對(duì)隧道洞口巖堆段的施工要注意以下幾項(xiàng)：

第一，在排出巖堆中過多水分的同時(shí)攔截地下水，將洞門內(nèi)懸石清除，并做好排水溝，全部完成后再以鋼筋網(wǎng)混凝土做錨噴支護(hù)。錨桿采用二級(jí)螺紋鋼，長(zhǎng)2m，φ28，間隔1.5×1.5m，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為20×20cm，掛好網(wǎng)片后噴射強(qiáng)度C25 混凝土，厚度為5cm。

第二，對(duì)隧道靠山一側(cè)1m 之內(nèi)進(jìn)行注漿加固施工以抵抗側(cè)面壓力。注漿管長(zhǎng)度13m，每1m1 排，共3排，呈梅花狀設(shè)置。采用地表注漿對(duì)地表進(jìn)行加固。

第三，開挖進(jìn)行到40m 時(shí)進(jìn)行二次注漿處理，采用φ42 的小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，小導(dǎo)管長(zhǎng)5m，縱間距4m、環(huán)間距30cm，注漿時(shí)使用10°和30°外插角，兩種角度交疊設(shè)置。之后每開挖40～50m 均采用同樣的方法進(jìn)行注漿。

第四，隧道洞門拱部或中下層開挖施工時(shí)，拱部開挖進(jìn)尺80cm 后要進(jìn)行支護(hù)，采用拱架、錨桿、鋼筋網(wǎng)并噴射0.25cm 厚度混凝土，用焊接的方式把中部格柵和拱部格柵鍘架連接成環(huán)，以抵抗側(cè)面壓力。

第五，當(dāng)隧道掘進(jìn)到一定距離，超前支護(hù)同時(shí)施作后，及時(shí)施作仰拱，使隧道結(jié)構(gòu)能盡快形成一個(gè)全環(huán)封閉的結(jié)構(gòu)，以此保證整個(gè)隧道洞口的穩(wěn)定性，提高施工的安全系數(shù)。施工技術(shù)流程為洞口巖堆段排水系統(tǒng)—邊仰坡加固—靠山側(cè)注漿加固—設(shè)置網(wǎng)格欄或柵欄、加設(shè)混凝土做支護(hù)—拱部開挖支護(hù)—灌注混凝土護(hù)拱—上臺(tái)階開挖支護(hù)—灌注混凝土護(hù)墻—下臺(tái)階開挖支護(hù)—灌注混凝土護(hù)墻—仰拱—二次模筑混凝土。

3 結(jié)語

高速公路連接橋梁和隧道工程是建設(shè)高速公路中一個(gè)非常重要的部分，隧道洞門的施工質(zhì)量直接影響到整個(gè)公路建設(shè)的質(zhì)量。本文主要對(duì)高速公路橋隧連接工程中隧道洞門在實(shí)際施工中遇到的地質(zhì)問題和處理方法進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行了具體的實(shí)證分析，較為系統(tǒng)地總結(jié)出在高速公路橋隧連接工程中隧道洞門的施工技術(shù)。然而，在實(shí)際施工過程中，由于不良地質(zhì)問題處理方法不同，同時(shí)由于施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備的局限性，導(dǎo)致施工現(xiàn)場(chǎng)要根據(jù)不同的因素做出不同的處理方案。建筑施工企業(yè)要高度重視連接橋梁和隧道的洞門質(zhì)量，施工時(shí)要考慮洞口施工設(shè)備的局限性，根據(jù)不同地質(zhì)條件做出不同的處理方案。