浅谈高原长隧道施工技术

黎勇成

摘要：高原长隧道施工的地质环境与气候环境特点决定了高原长隧道施工比一般隧道施工难度更大。施工中的不良地段处理、防水、通风、排水等均需采取特殊的施工措施。本文以雪山梁隧道工程为例，分析了其采取的施工措施，望对类似工程有所帮助。

关键词：高原长隧道；不良地段处理；防水；通风

一、工程概况

雪山梁隧道隧址区位于秦岭西端和岷山山脉北端的汇合部位，地形为强烈切割高山峡谷，雪宝顶海拔高程5588m，因受高空西风气流和印度西南季风影响，具有明显的青藏高原季风气候的特征。雪山梁隧道主洞为单洞对向行车隧道，设置一并行平导。隧道设计为二级公路；隧道设计速度：60km/h；隧道路面横坡：双向坡2%（直线段），超高不大于±4%；隧道内最大纵坡：±3%；最小纵坡：±0.3%；路面设计荷载：公路-II级；隧道防水等级：一级；二次衬砌砼抗渗等级不小于S8。

二、高原长隧道施工技术

（一）隧道洞口施工

由于隧址区处于高海拔地带，冬季严寒气温低，一般在海拔3000～3400m地表残坡积碎石土或粘性土多有冻土现象发生，其冻结厚度一般为0.20m～0.80m，在春暖季节易形成冻融害，发生坍滑，影响边坡稳定和造成路基路面翻浆沉降破坏，造成路基翻浆、路面变形开裂，有的还使防护墙破裂，主要影响隧道进出口段仰坡防护。

洞口段地形为浅埋（偏压）地形遵循“早进洞、晚出洞”的原则，洞口开挖时尽量减少边、仰坡的开挖，确保洞口边坡及仰坡的稳定。采用管棚或自进式锚杆、小导管超前支护的施工方案进洞。主要施工工序：洞外截水沟-施作超前支护-施作暗洞-退回完成明洞衬砌。

（1）洞口施工前应复测洞口段横纵地面线，若与设计不符，应及时上报，严禁盲目开挖，形成高边坡。

（2）挂口进洞前，应加强洞口周围和掌子面临时边仰坡的锚喷网防护，确保安全进洞。在接长明洞的洞口，明洞和明洞回填应及时施作。

（3）隧道洞口区域所有危及洞口安全的危石、落石等必须彻底清除，同时设置好隔离栅等安全设施，以保证隧道的施工和营运安全。

（4）隧道洞口在施工前应首先施作截、排水沟，并确保排水畅通，以减少积水对洞口的冲蚀，保障洞口施工安全。

（5）洞口段覆盖层巨厚，施工时应加强地表下沉量测，如有裂纹应及时报告，并立即采取措施，防止事故发生。

（6）隧道位于震区，施工时应注意施工安全，并应配备专职安全员，加强对坡面稳定的观察、监测。

（7）施工时应注意避免仰坡的开挖，根据实际地形，精确放样，超前支护紧贴地面施工。

（8）洞口浅埋（偏压）段二次衬砌应及时施作，二次衬砌距掌子面距离不宜大于30m。

（二）隧道洞内不良地段的施工技术

1、岩爆地段的施工

本隧道大多数段落发生岩爆的可能性不大，仅在深埋段局部有轻微～中等岩爆可能。综合隧道埋深条件及岩性条件分析，隧道在深埋完整灰岩段中，即在K12+560～K13+220与K15+240～K16+880段发生岩爆的可能性较大。

在岩爆地段根据围岩发生的岩爆等级，需要采用相对应的施工措施如下表。

2、围岩大变形

在埋深较大、地应力较高的地段及地下水相对丰富地段，含炭钙质页岩及盐溶角砾岩段易发生一定程度的塑性挤出变形。在该类地段，采用加强超前支护及结构加强支护。

3、断层破碎带施工

雪山梁隧道洞身穿越断层，断层及破碎接触带岩层挤压揉皱强烈，岩体破碎，围岩稳定性差。设计的对策措施：

（1）超前地质预报探测断层破碎带岩层及地下水发育情况；

（2）应坚持“随挖随支护和先喷后锚”的原则，即喷锚或钢架支护必须紧跟开挖工作面，应在爆破、通风和找顶后及时对岩面进行初喷砼，尽快封闭围岩，控制围岩的初期变形，然后再及时施作锚杆、挂钢筋网或架立钢架，最后复喷砼达到设计厚度。在喷锚作业期间，应有人随时观察围岩变化情况。

4、涌、突水及对策

雪山梁隧道破碎带地段地下水发育，可能产生涌水、涌泥等，施工上考虑的措施如下：

（1）熟悉工程地质勘察报告，了解雪山梁隧道的地质勘察结论，把握勘察报告所预测的可能涌突水地段，初步掌握洞内可能的涌突水位置；

（2）施工时根据隧道掌子面的地质情况，采用TSP、瞬变电磁仪法、超前钻孔等方法对前方进行地质预报；

（3）根据各探孔的探测和出水情况，综合判定是否进行提前预注浆堵水和堵水方式。

（4）预注浆方案，当预测前方存水体水量较大时，可进行洞内深孔预注浆提高围岩的强度和降低其渗透系数，预防灾害性涌水突泥的发生。

（5）排水施工方案，当预测前方水体静贮量有限时，可揭开排水，采用抽水设备或顺坡排水维持施工。

（三）特殊施工技术

由于本隧道地处高寒地区。为保证隧道营运期间排水通畅，将隧道分为洞口保温设防段和一般段落，针对性地设置防排水措施。隧道主洞进、出口端保温设防段长度720m；平导进、出口端保温设防段长度900m。

1、防水施工

（1）结构防水

二次衬砌混凝土采用防水混凝土浇筑，即在混凝土中添加密实微膨胀劑，以达到衬砌密实、防裂及防水目的，防水混凝土防水等级应不小于S8。

（2）三缝防水

变形缝设置中埋式橡胶止水带并用防水材料嵌缝；施工缝中间位置设置带注浆管遇水膨胀止水条并涂刷界面剂（施工缝含环向、纵向边墙），注浆管可引至边墙脚、电缆沟边角等隐蔽部位，并注意避免注浆小管堵塞。

（3）模注混凝土衬砌外防水

明洞应在衬砌混凝土达到设计强度的70%后，拱圈背部以砂浆涂抹平整。明洞洞身（除仰拱外）满铺防水层，防水层采用无纺布+EVA防水板+无纺布，采用热风双焊缝施工工艺。暗洞洞身（除仰拱外）满铺防水层，防水层采用自粘式EVA防水板+无纺布，采用热风双焊缝施工工艺。无纺布与防水板间不得全复合。EVA防水板厚1.5mm，无纺布300g/m2。

2、排水施工

由于本隧道地处高山寒冷地区，主洞及平导洞口段均进行保温处理。采用加深水沟埋置深度的设计方案。保暖排水沟在出口处设置保温出水口。洞内施工排水不良会造成支护结构基础下沉，开挖断面不宜稳定，隧道施工恶劣，并影响仰拱回填等结构的施工质量。因此，无论是顺坡排水还是逆坡排水都要求掌子面附近无积水，隧底无漫流水。当洞内逆坡排水时，应采取下列措施：必须采用机械抽水，施工单位应根据实际水量制定切实可靠的排水方案，包括：排水设备选择、排水管的断面和分段排水长度等。抽水设备的功率应大于排水量所需功率的20%以上，并有备用抽水机。

3、洞口段防冻保温措施

（1）拱墙的保温

根据热工计算，隧道主洞两端洞口段约720m范围内采用热固性保温材料进行保温设防，兼作装饰；

隧道平导两端洞口段各约900m范围内采用热固性保温材料进行保温设防。

保温设防段铺设5.6cm厚热固性保温材料，用作冬季隧道衬砌保温和隧道内饰基层。“保温材料”必须具备：保冷抗冻性好、防火性好、防水及耐腐蚀性好等特点，并能随隧道拱弯曲成弧形。

（2）中央排水沟的保温

隧道主洞两端洞口段约720m范围内的中央排水沟采用深埋式（中央排水沟盖板顶至设计高程点距离85cm），使路面设计点至水沟盖板底部有100cm的保温厚度，确保中央排水沟内水不会冻结。

4、施工通风

本隧道独头掘进长度超过较长，施工通风要求高。应根据掘进长度，合理确定各阶段的通风方式，确保施工过程洞内工作人员健康和施工安全。建议本隧道施工通风前期采用独立压入式通风，后期采用巷道式通风。

施工通风的风速和风量要求：全断面开挖时应不少于0.15m/s，坑道内应不小于0.25m/s，但均不得大于6m/s；供风量应保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min。需有備用风机，并能满足正常施工通风要求。

隧道施工时应采取通风、防尘等措施，定期检测通风的风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗，并定期测试粉尘和有害气体的浓度。

参考文献：

[1]《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）

[2]《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

[3]《爆破安全规程》（GB6722-2003）

[4]《雪山梁隧道工程地质详勘报告》