公路隧道工程施工技术及质量管理探究

公路隧道工程施工技术及质量管理探究

彭建芳

中交二航局第三工程有限公司江苏省镇江市212000

摘要：本文以某省道永嘉福佑至沙头段公路工程为例介绍了公路隧道工程的概况，详细分析了公路隧道工程施工工艺和方法，主要涉及洞口施工、明洞施工、湿喷混凝土施工、光面爆破及控制爆破的方案。最后对强化公路隧道施工质量管理的三项有效措施进行了介绍。

关键词：高速公路；隧道工程；施工技术；质量管理

1.引言

隧道属于埋置于地层或山体中的工程建筑物，在山区修建公路时，考虑到公路对平面线形、纵坡要求很高，挖掘隧道属于较为经济且环保的做法。考虑经济方面，公路隧道可以减少车辆的行驶路程和道路的修建成本，缩短公路的路程，减少行驶时间，提高运输效率。

2.公路隧道工程概况

笔者将以某省道永嘉福佑至沙头段公路工程为例介绍公路隧道工程的概况。该公路自福佑至岩头段K73+430～K85+393，公路长度约为11.963km，采用的二级公路技术标准；自岩头至公路终点段K85+393～K96+952.1，长度约11.559km，采用的一级公路技术标准。整段公路工程中设计了三个隧道工程，分别是A隧道、B隧道和C隧道。A隧道和B隧道均靠近老路洞口施工区域较小，洞口出渣困难，安全隐患大。地质勘测情况分析，A隧道顶板最大埋深仅10m，属浅埋隧道；B隧道深固隧道洞口段全强风化岩厚度较大，球状风化发育，岩体成碎裂状松散结构，围岩性差，浅埋，易发生变形、坍塌；C隧道进口高差大，洞口施工困难。

3.公路隧道工程施工工艺和方法

3.1洞口施工工艺

由于隧道常修建于山地地区，山体地质情况复杂，山体内的地下水或旁系水流等地质情况不宜勘探，内部壁体易出现漏水、渗水的情况，严重侵蚀岩体，岩体变脆弱引起塌方等地质灾害。因此，在进行截水沟施工时，洞口开挖前，采用全站仪，根据现场自然坡度，精确定出隧道进洞位置、边仰坡坡顶线，在边仰坡外3～5m左右的位置定出截水沟开挖线。考虑截水沟的上游进水口与原地面衔接紧密或略低于原地面，下游出水口通向路基边沟，以防雨季山坡汇积水冲刷已开挖的坡面。

3.2明洞施工

在出现过塌方、落石或者泥石流等灾害的路堑或者洞口一般会选择进行明洞施工，同时明洞施工也可以有效防治这些灾害的发生。隧道衬砌围岩为残坡积含碎石粉质粘土，全-强-中风化岩体，岩体稳定性差。一般会使用挖掘机进行分段、分层的明挖法对明洞范围内的土方进行施工，拱上部采用放坡开挖，拱下垂直边坡开挖，对于石方则可以使用微震动爆破进行辅助开挖，人工配合挖掘机刷边（仰）坡。按设计要求紧随开挖进行防护，采用管棚(φ108×6mm)+注浆(或φ42小导管+注浆)，砂浆锚杆、挂钢筋网、湿喷混凝土及16号工字钢拱架(间距0.75m)防护。在完成隧底挖掘施工后，需要勘测隧底地质，以勘测的结果为依据对地基进行处理。待地基处理完成后再对仰拱进行施工。此外，还要以监控测量的结果为依据对明洞及时进行衬砌，使用整体式钢模液压衬砌台车对明洞进行混凝土施工。内模为大块组合钢模，钢模整体固定在台车上，外模采用组合钢模版，并以18工字钢作为纵向肋条进行加固。

3.3湿喷混凝土施工

湿喷混凝土施工所产生的粉尘较少，且水灰比容易控制，施工完成后发生的回弹较少，有着一次喷射混凝土较厚等优势。湿喷混凝土施工流程砂、石、水泥进行一定计量的配料，将配料加水拌合成混凝土，再将混凝土运输，并在其中冲入空气，放入混凝土湿喷机，加入液体速凝剂，带上喷嘴，进行喷射混凝土。水泥可选择普通硅酸盐水泥，砂选择优质中粗河砂；豆石粒径选择5mm~15mm；速凝剂选择DS液体速凝剂，掺量3%~6%；配合比为：水泥与砂石重量比1∶4～1∶4.5，砂率45%～55%，水灰比0.4～0.5。

3.4光面爆破及控制爆破的方案

相比与传统的爆破法，光面爆破法可以减少超挖；爆破后形成规整，提高了轮廓质量；减少爆破后围岩裂缝的产生，支护工作量少，材料消耗小；同时可以使掘进的速度得到加快，施工成本减少，施工安全得到保障。运用光面爆破技术，尽量减少对围岩的扰动，Ⅲ类围岩地段采用全断面光面爆破。Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖工法光面控制爆破。掏槽眼采用中空直眼掏槽方式，周边眼按设计间距布置，周边眼采用小药卷装药结构，视效果调整循环进尺和装药量。可以使用光面爆破技术，通过预留光爆层实现对振速的控制以及为成形质量提供保障。

4.强化公路隧道施工质量管理的有效措施

4.1隧道地质超前预报技术

隧道地质超前预报技术是指对隧道挖掘施工中可能出现的突发性危害，如塌方、采空区、涌水等进行预警，通过对支护参数进行调整和优化以及对围岩稳定性进行判别，从而使施工安全得到保障，隧道工程能够在工期内按时完成的技术。地质勘探较为先进的方法有两种，一是超前钻孔探测；二是随着隧道的掘进，完善地质勘探报告，随时更改山体地质情况，根据动态地质勘探报告修正设计资料，在观察分析岩体特征时利用掌子面地质素描和洞体展现技术，从而判断地质情况。通过结合这两种方法，使其能够互相补足，从而获得良好的超前地质预报成效。

4.2洞身施工注意隧道开挖及支护施工

在进行隧道开挖时，要遵循“管超前，严注浆，短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则，尽量避免扰动围岩，使用风镐人工开挖或者利用炸药进行松动爆破后再对上台阶进行扒渣、挖渣作业。当中、下台阶和仰拱处的围岩硬度不高时，则可以直接使用挖掘机进行挖掘，而不用进行爆破。如果围岩硬度较高，则可以使用预留光爆层进行光面爆破。每循环进尺根据地质情况一般控制在0.5～2.0m。

隧道工程附近山体不稳定且有较多软弱层时，考虑支护，初期支护和超前支护。初期支护采用锚喷支护形式，湿喷混凝土。隧道有三种超前支护形式：管棚+注浆，超前小导管+注浆和超前锚杆。用于围岩部位：管棚+注浆用于洞口Ⅴ级围岩加强衬砌及洞身浅埋软弱层和一般断层破碎带等；小导管+注浆用于Ⅴ级围岩一般深埋段；超前锚杆用于Ⅳ级围岩较破碎、易掉块区段。

4.3开挖施工技术要达到钻爆设计要求

开挖施工的原则是“短进尺、弱爆破、强支护”，并对钻眼爆破和装渣运输这两个环节进行重视。在进行钻眼爆破时，要对围岩的变化情况以及实际爆破效果进行监测，及时对爆破参数进行修正，并对爆破设计进行完善和优化。在进行爆破操作时严格按照相关规范进行，从而使爆破的效果得到提高。并加强运输的协调与组织。施工区域的地质条件、开挖断面、掘进循环进尺、以及振动速度要求、爆破材料等方面要在进行钻眼爆破前就进行相应的设计，并分析钻眼爆破施工中的炮痕保存率、炮眼利用率、装药量、残眼深度、抛渣距离、块度等数据，对爆破设计和钻爆参数进行不断修正。在钻眼爆破施工中，装药质量对于爆破效果和超欠挖量能产生直接的影响，因此，在装药的过程中要严格遵守钻眼爆破方案中设计量，做好炮眼堵塞工作。在完成装药、联网后再次进行检查，确保没有问题存在后再进行起爆。

5.结语

本文以某省道永嘉福佑至沙头段公路工程为例介绍了公路隧道工程的概况，详细分析了公路隧道工程施工工艺和方法，主要涉及洞口施工、明洞施工、湿喷混凝土施工、光面爆破及控制爆破的方案。最后介绍了强化公路隧道施工质量管理的三项有效措施，分别是隧道地质超前预报技术：根据动态地质勘探报告修正设计资料，通过掌子面地质素描和洞体展现对岩体的特征观察分析，做出地质判断。洞身施工注意隧道开挖及支护施工：考虑初期支护和超前支护施工；开挖施工技术要达到钻爆设计要求。

参考文献

[1]耿大新,方焘,石钰锋.隧道工程[M].中南大学出版社,2016.

[2]王非.道路桥梁隧道工程施工中难点及改进[J].四川建材,2016,42(2):154-155.

[3]李术才,徐飞,李利平,等.隧道工程大变形研究现状、问题与对策及新型支护体系应用介绍[J].岩石力学与工程学报,2016,35(7):1366-1376.