陳創(chuàng)

摘要 山區(qū)高速公路隧道項目在復雜地質條件下的施工難度比較大，文章以某高速山嶺隧道施工為例，對復雜地質條件下山區(qū)隧道項目施工工藝進行了總結，具體包括施工準備工作、超前地質預報、隧道開挖、初期支護、仰拱、二次襯砌和電纜溝槽施工這七大關鍵工序的機械化施工技術要點。基于以往項目的實踐經(jīng)驗，期望能為后續(xù)復雜地質條件下的隧道施工，提供技術參考和借鑒。

關鍵詞 山區(qū)公路隧道項目；復雜地質條件；機械化施工；施工技術要點

中圖分類號 U455.3文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0076-03

0 引言

山地、丘陵地區(qū)機械化施工水平提高，對改善高速公路隧道項目施工效率有積極作用，也是促進隧道工程技術創(chuàng)新的有效措施?，F(xiàn)階段，國內學者對山嶺隧道機械化施工方案及其配套技術進行了分析，結果顯示智能化水平低、協(xié)同作業(yè)難度大、關鍵技術設備缺失是影響山嶺隧道施工效率提升的重要因素。該文基于某高速山嶺隧道項目施工實例，對復雜地質條件下隧道機械化施工工藝應用策略進行了分析，為提高隧道機械施工效率奠定了基礎。

1 工程概況

某高速公路項目位于山嶺重丘區(qū)，項目全長18 km，為雙向4車道設計，荷載為公路I級，最高時速100 km/h，路基長度4 km，路基寬度26 m，橋梁13座，橋隧比72%，項目海拔600～1 000 m，所在區(qū)域山地較多，為侵蝕剝蝕地貌單元。隧道穿越砂巖、砂質泥巖等，基巖暴露，土層稀薄，工程地質條件差，抗風化能力強，力學指標不佳。設計院實地勘測結果顯示，工程所在區(qū)域有地質構造破碎帶。施工區(qū)域降雨明顯，夏季雨水充分，秋冬季雨水少，大氣降水為主要水流補給來源，多存于土層孔隙或基巖節(jié)理內，隧道內地下水儲量豐富，易發(fā)生突水、突泥等地質災害。隧道全長3.8 km，坡長3 km。隧道通風條件差，地下水豐富，施工安全風險高，項目建設工期36個月，地質構造破碎帶存在增加了施工難度。

2 隧道施工準備工作

隧道施工前需做好準備工作，其要點如下：

2.1 施工場地準備

拌合場地合理布局，場地面積、料倉數(shù)量需滿足實際需求，科學布設功能區(qū)，滿足生產基本需求，標識牌齊全且分類明確，各類生產材料整齊擺放、規(guī)范有序，合理布設排水系統(tǒng)。采用集中拌和混凝土方案，加強信息化管理提高數(shù)據(jù)精準性。

2.2 施工設施準備

以南方路機SL3系列干式整形高品質制砂設備施工，日產1 600 t，提高了施工環(huán)保性能，工程智能化水平明顯提升。合理應用砂石污水智能壓濾器與砂石分離機，有效分離砂石并控制污水，凈化后重復使用，提高了環(huán)保效益，實現(xiàn)了零污染物排放，符合資源回收和綠色發(fā)展理念[1]。

2.3 施工現(xiàn)場管理

科學統(tǒng)籌隧道洞口布局，確保各功能區(qū)分布符合規(guī)范，清晰布設交通運輸路線導流，統(tǒng)一放置引導牌，科學調整應急物資庫、監(jiān)控室、值班室、員工通道、作業(yè)人員顯示屏等設備，采取人車分流雙向管理，認真落實九牌一圖方案，做好施工現(xiàn)場監(jiān)管。

2.4 通風設施要求

（1）射流風機需與洞口保持30 m以上間距，施工區(qū)域內合理布設警示標識牌，以黃黑色彩合理搭配，采用型鋼支架進行安裝。

（2）管線布設需順直，整齊，統(tǒng)一布設風水管并清晰標識。

（3）高壓風管布設距離需大于30 m，利用分風器將高壓軟風管連接，線路以三相五線系統(tǒng)連接。

（4）空壓機組的功率，應當滿足項目設計的要求和施工參數(shù)。

（5）隧道口附近選擇合適的位置建設空壓機房，風機風量、風壓等須符合設計規(guī)范。

2.5 隧道開挖注意事項

（1）隧道開挖施工前需制定完善的方案，進洞科學設置支護結構，并以零開挖理念施工，以減少項目操作對山體產生的破壞。

（2）堅持綠色理念和環(huán)保意識，減少植被砍伐，恢復區(qū)域生態(tài)并保護自然環(huán)境。

（3）隧道洞口圍巖不具備施工條件的情況下，應當對施工順序進行調整，按照“先明洞后暗洞”的順序進行施工[2]。

2.6 隧道施工期洞口管理

（1）按照項目設計規(guī)范進行隧道洞口建設，采用門禁系統(tǒng)嚴格控制人員出入，加強對隧道洞口環(huán)境的監(jiān)控。

（2）應用警報系統(tǒng)并實行人車分流，提高信息化水平，加強現(xiàn)場管理。

（3）設置值班室并成立值班管理小組，對人員和車輛的進出嚴格控制，于洞口位置設置醒目標識，確保隧道內相關工作順利進行。

（4）設置洞口應急物資庫并配備照明設備和生產防護用品。

（5）隧道起爆前發(fā)出安全警告，確保人員處于安全范圍后方可操作，解除警報前所有工程施工人員不得進入洞內，并安裝警示燈進行提示。

3 機械化施工工藝

隧道施工階段，不斷探索并創(chuàng)新施工方法，借助隧道施工大型機械化配套和信息技術的科學應用，實現(xiàn)軟硬兼顧，為智能化隧道建設創(chuàng)造條件[3]。該隧道施工明顯節(jié)約了人力成本，且提高了施工安全系數(shù)，確保項目施工質量，此隧道項目機械化施工，工藝要點如下：

3.1 超前地質預報

采取物探與鉆探相結合、掘進區(qū)間長距離與短距離相結合的方案驗證，實施中堅持超前預報、物探先于鉆探的方案，并合理應用物探法、超前導坑預報法、超前鉆探法、地質調查法等技術，超前地質預報方法如圖1所示。

隧道項目施工前，借助地震波反射法與超前地質預報法有機結合，了解特定范圍內巖層結構面變化情況，判斷施工區(qū)域地質斷層、巖性界面、空洞等分布狀態(tài)，基于地質雷達法獲得不同介質位置，同時利用鉆神ZML-160型多功能地質鉆機進行物探，提高探測結果的同時準確評估施工區(qū)域地質和水文條件，為項目工程的順利實施奠定基礎，以降低事故風險[4]。

3.2 隧道開挖

該隧道Ⅲ級圍巖采用全斷面法和兩臺階法施工，Ⅳ級圍巖采用兩臺階法施工，Ⅴ級圍巖采用三臺階法和環(huán)形開挖預留核心土法施工。選用全斷面法施工時，鑿巖鉆孔施工設備選用BoomerXL3D型全液壓三臂鑿巖臺車，整車作業(yè)高度7 m，作業(yè)長度17 m，裝機半徑45 m，裝機總功率293 kW。與傳統(tǒng)施工方案相比，該機械設備的應用提高了施工作業(yè)效率，用電量明顯減少，綜合效率顯著提升[5]。4.5 m炮眼操作時間僅為2 min，傳統(tǒng)操作則需要15 min，鉆孔工序控制在2.5 h以內，相比于傳統(tǒng)手風鉆施工節(jié)約了1 h。

隧道斷面開挖及初期支護過程中，采用三維激光掃描儀驗收，根據(jù)施工方案制定驗收臺賬管控，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象；嚴格控制施工參數(shù)和工序進展，避免混凝土浪費；充分利用儀器設備進行掃描，妥善處理欠挖部分，并確保二次襯砌施工達標。

3.3 初期支護

隧道開挖后初期支護應與開挖作業(yè)相協(xié)調，支護后及時撐緊掌子面，采取輔助方案為開挖提供便利。軟弱圍巖或穩(wěn)定性差區(qū)域施工，需堅持早封閉、勤測量、強支護、短進尺的基本作業(yè)原則。施工過程中對測量結果嚴密觀測，并結合施工現(xiàn)場情況進行支護方案的調整和參數(shù)的優(yōu)化。施工環(huán)節(jié)做好地質預報工作，結合現(xiàn)場勘察結果與圍巖參數(shù)，進行施工技術方案的適度調整[6]。

用隧道濕噴機械，完成混凝土噴射操作，以最新的拱架安裝臺車完成拱架安裝工作。拱架安裝臺車的設備應用特點為：

（1）安全性高。采用多機械臂操作模式，通過與工作平臺的協(xié)調，使操作人員遠離掌子面，提高了作業(yè)環(huán)境安全性。

（2）節(jié)省人力。該設備可由4人操作完成鋼筋網(wǎng)鋪設和鋼架安裝，節(jié)約了大量人力投入，降低了人工成本。

（3）節(jié)時高效。30 min即可完成一榀拱架的安裝，工作效率高，促進了工序循環(huán)，可有效控制項目施工進度[7]。

3.4 仰拱

隧道內設置仰拱時，需及時封閉支護結構使其成環(huán)，以有效改善圍巖受力情況，提高結構穩(wěn)定性確保項目施工安全，有效降低圍巖變形概率。仰拱施工宜全斷面一次成型，全幅完成拱架、鋼筋、支護施工，并及時鋪筑混凝土，并設置填充層。

利用液壓移動棧橋，確保隧道洞內交通通暢。通過液壓模板的優(yōu)化同步施作水溝、仰拱、盲溝等附屬工程，快速移動定位，使仰拱、水溝、盲溝三位一體化成型。優(yōu)化后方案施工效率提升20%，12 m仰拱可同步施工，便于拆卸和安裝，結構強度明顯改善，有效節(jié)約了勞動力。

3.5 二次襯砌

初期支護完工后進行二次襯砌，及時將支護結構封閉成環(huán)，以提高圍巖結構穩(wěn)定性，改變其受力狀態(tài)，而防止圍巖結構變形，做到切實提高施工安全性[8]。隧道二次襯砌的操作流程如下：

（1）RPI五點定位法預留洞室，以智能掛布臺車施作防水無紡布工序，通過對液壓裝置的調節(jié)提升無紡布，借助卷揚機沿軌道掛設。

（2）改裝臺車端頭，使鋼模板翻轉并有效固定背貼式止水帶。

（3）二襯施工要點：①混凝土襯砌之前，以注漿管位置為基礎嚴格控制鋼筋網(wǎng)綁扎高度，預留空隙避免影響升管過程，可根據(jù)實際操作需求適當撥動鋼筋網(wǎng)，解決預留空隙問題；②注漿管上升的過程中，根據(jù)臺車面板與防水板的實際距離進行調整，以保護防水板，避免損壞；③通過鋼模應用，提高項目整體質量，確?；炷脸尚头弦?guī)范；④模板就位前完成防水板等隱蔽工程的施工，隨后對其中線位置、高程值等進行校核，嚴格控制曲線隧道的弧度值，有效減少接縫節(jié)點，提高通暢度。

3.6 電纜溝槽施工

采用移動電纜溝槽臺車進行電纜槽的布設施工，施工前對邊墻進行統(tǒng)一清理，徹底清潔基底以提高附著質量。溝槽蓋板鋪設時，兩端對齊且平穩(wěn)放置，微小縫隙以砂漿填平，以提高其結構穩(wěn)定性，避免縫隙存在導致其晃動；統(tǒng)一蓋板尺寸，采用增設短鋼筋的方案，對電纜邊墻或溝槽進行加固[9]。

3.7 安全管理措施

建立健全組織體系，嚴格執(zhí)行崗位責任制，并明確具體責任人的工作責任。通過成立安全生產管理小組進行全面協(xié)調管理，規(guī)范管理責任，明確工作細則。加強現(xiàn)場施工監(jiān)管，安全管理部，需協(xié)調現(xiàn)場施工的各部門管理，妥善分工，切實提高施工質量。

強化人員責任，加強人員管理，做好勞動保護，保障施工人員的安全；科學穿戴勞保用具，嚴格落實安全責任制，具體到責任人；嚴格執(zhí)行操作規(guī)程與細則，加強安全執(zhí)法，全面查處安全隱患，及時采取措施防范，杜絕違章作業(yè)[10]。

加強崗前培訓，嚴格技術交底，對施工技術人員進行安全教育培訓，以增強人員安全意識和執(zhí)行力度，確保各項管理規(guī)范有效落實。嚴格執(zhí)行技術交底的基礎上，加強安全文明施工，有效保障項目進度，確保施工質量。

4 結語

綜上所述，道路交通運輸業(yè)的高速發(fā)展，為經(jīng)濟建設的順利開展奠定了良性基礎，而高速公路隧道機械施工技術水平的不斷提升，為公路建設行業(yè)作出了突出貢獻。該文基于復雜地質環(huán)境條件下的山區(qū)高速公路隧道項目施工工藝特點，對現(xiàn)階段施工中存在的具體問題進行了分析，以項目建設需求為基礎，提出了隧道機械化施工的作業(yè)要點，指出了項目建設環(huán)節(jié)存在的技術難題及其處置措施，期望為相關項目的開展提供技術保障。

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