高速公路隧道施工技术的研究

2015-04-07强海涛

四川水泥 2015年4期

关键词：围岩高速公路环节

强海涛

(江苏兆信工程咨询监理有限公司 215131)

高速公路隧道施工技术的研究

强海涛

(江苏兆信工程咨询监理有限公司 215131)

隧道施工关键工序环节是隧道工程建设的核心，为提高隧道工程质量、增快施工进度、提高施工安全系数、降低施工投入，从而最大程度保证高速公路隧道的工程质量，施工期间必须要注重施工方法以及施工程序是否科学合理且具有可操作性。为此，本研究根据高速公路隧道施工特点分析施工方案与施工技术。

公路隧道施工技术工程质量

一、高速公路隧道施工的特点分析

高速公路施工中的隧道工程由于其特殊性成为施工环节当中难度最大、险度较高的一部分。在隧道工程建设中，包括确定隧道围岩等级、挖掘填埋、隧道支护以及防险排水等环节，每个环节都对施工提出了较高的要求，通过分析每个环节的方案与技术，我们可以发现高速公路隧道施工具有以下几个特点：

（一）不确定因素造成施工安全隐患。隧道施工虽说对地质条件进行了大量勘测，但由于地质条件的复杂性以及现有技术的限制，通常情况下难以对当前地质进行彻底完全掌握，同时地质状况还涉及诸多不可预见的因素，例如地下水分布与流向、瓦斯地层分布状况、泥石流发展状况、围岩质变状况等无法预见，这些不可预见性的因素进一步加大了隧道施工的难度，形成了施工过程中的安全隐患。

（二）隧道施工风险性较大。隧道施工过程中，除不确定因素造成安全隐患以外，当前的地质条件在现有技术的操作下也难以完全克服突破，例如塌方、瓦斯爆炸以及泥石流等事故在施工过程中很难预防，由此也造成了隧道施工有较大风险。

（三）隐蔽工程多。高速公路隧道工程处于地下，并且其环节涉及确定隧道围岩等级、挖掘填埋、隧道支护以及防险排水等环节，环环相扣，层层递进，由此形成了隧道施工隐蔽工程较多，一旦某个环节出现问题，难以有针对性地采取修补改造措施，从而对隧道工程的整体质量造成影响。

（四）施工时效性突出。隧道工程中，由于围岩状况不稳定，并且水文条件也十分复杂，隧道施工在开挖环节需要高处理效率造成施工时效性突出。

（五）施工环境恶劣。隧道施工作业空间狭小密闭，并且开挖等工序会对施工环境造成较大的污染，即使有通风措施，也难以彻底改善施工环境。

此外，高速公路隧道施工过程中工序较多，包括确定隧道围岩等级、挖掘填埋、隧道支护以及防险排水等环节，各工序在一定程度下常常会发生一起作业的状况，在密闭施工环境中各工种交叉作业大大提高了施工难度。

二、施工技术方案

（一）施工作业安排

根据隧道设计结构和工程地质情况，施工基础程序可分为中导洞、中墙与二次衬砌。首先，中导洞掘进40～50米浇注中墙。其次，当中墙混凝土强度达到70%以上再进左洞。第三，右洞掌子面落后左洞按10m控制。前三步保证围岩变形基本稳定，此时可进行左右洞二次模筑衬砌。中导洞、中墙、左、右洞开挖、二次模筑衬砌五道工序形成了隧道施工作业面，保证隧道施工并行作业，从而大大提高了隧道施工进度。

（二）通风、电、水作业、防尘、和施工挂水

1、施工供风：在高速公路隧道施工中，由于施工环境密闭，施工过程需要提供相应的供风设施，为解决此问题，可在隧道进口安装安装2台20m3/min和1台10m3/min的空气压缩机以供风，送风口与开挖地面应当保持不大于15m的距离；出口安装2台20m3/min和1台10m3/min的空气压缩机以排风，同时采取压入式供风，在隧道中用3台轴流风机分别向中导洞、左、右洞送风，保证密闭施工环境中的风气循环，从而保障隧道施工用风。

2、施工供电：在隧道工程施工用电方面按照《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94的有关要求进行架设电力线路以及安装各种电力设备等。为降低成本以及便于隧道施工，隧道工程应当利用附近的地方电网供电，在隧道进口安装一台315KVA变压器以及准备一台功率为220KW的发电机组备用，同时在出口处安装同样参数的设备。按照我国电力要求，隧道工程的动力设备采用三相380V，而采用220V的电压进行照明。在电力附属设备方面将漏电保护开关安装到所有线路上来确保安全。

3、施工用水：隧道工程中的施工用水可分为施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水应当保证水质达到饮用要求，为此可在水道出口右侧山脚挖水池进行收集水资源。为开拓水资源可在在距隧道拱顶30m以上的山顶各修建一座100m3的高山水池，从中抽取山泉水，通过架设专用水道引入水道出口右侧山脚的集水池中作为施工生活用水；施工工程用水应当保证水质达到施工要求，也就是要求通过水质检验来排除不适用于搅拌砼的水源，即避免PH值小于4或者水质硫酸盐、氯化物含量超标以及水中含有其他对水泥凝结硬化有害的杂质的水石，因此这部分水源可借助电泵抽取电站水渠中的水进行储存，并在使用时通过架设专用水道引入专门的集水池中作为施工工程用水

4.施工防尘：在隧道施工过程的开挖环节容易出现粉尘污染，为避免这一状况，施工需要采取湿式凿岩方案，也就是在隧道爆破后为了降低粉尘浓度应当立即大量洒水，通过这种方式降低隧道施工过程开挖环节的粉尘浓度，保证较为清洁的施工环境。

5、施工排水：隧道施工过程中为了防止地下水和施工废水进入其中，需要进行排水施工作业。操作技术包括进口施工为反坡施工、出口施工为顺坡施工。保证两者之间的坡度为1.54%，排水方式有两种，一是可以通过自然坡道架设塑料管道把水自然流出洞外，二是挖掘水坑，通过放置抽水机和架设管道将水放出洞外。

三、高速公路隧道施工的常用方法

高速公路隧道施工对地质要求较高，受地质变化影响大，一旦没有采取合适的措施，泥石流、塌方等事故极易发生。虽然工程会通过勘测技术极大程度地避免选择不良地质条件，但是在现有的技术条件下还无法完全避免遇到不良的地质条件，从而影响施工总体目标的实现。为了最大程度上保证高速公路隧道施工的成功，科学合理且具有操作性的施工技术是必不可少的，常用技术总结如下：

（一）分部施工法

在高速公路隧道施工过程当中常常会遇到松散软弱的底层，为了有效降低支护围岩难度，可以采取分步施工方法，这种方法在一定程度上还能够稳定围岩。

（二）超前支护法

在高速公路隧道施工过程当中有时候会临时性的支撑围岩结构，比如在部分地段地质存在缺陷，非粘性砂土层过厚，这就需要在施工方法中采取超前支护方法，是指锚杆、钢管、钢板等附属物插入隧道开挖面的前方边界围岩处，以此来保证施工过程的安全性，避免隧道顶部塌陷。若将锚杆、钢管、钢板等附属物插入隧道开挖面的前方边界围岩处同时注浆加固，对围岩结构的支撑性能会大大提高。

（三）超前灌浆法

在加固松散围岩时可以进行灌浆加固，这种加固方法在隧道施工尤其是在劣性地质条件下常常采用的施工方式。洞内灌浆段的长度不宜超过50m，灌浆压力小于等于2MPa。