探究公路隧道设计及施工技术

文/刁进东 大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 116000

1、前言

近十年来我国的公路隧道建设得到了迅猛的发展，每年以60万延米的速度不断增长，因此对隧道的设计也提出了更高的要求。纵观国内外隧道设计的研究成果是十分丰富的，因此国内公路隧道设计的理论体系也非常多。目前，我国公路隧道设计已经与国际水平接轨，并且在施工技术方面的成就也有了很大的进步。我国国土面积之大，不同地区的地质环境会有所不同，所以在隧道建设中采用的施工技术也各不相同。本文以福建公路为例，对其隧道设计与施工技术进行深入分析，旨在促进我国公路隧道设计与施工技术的共同发展，并打造高质量的隧道工程。

2、公路隧道设计

2.1 隧道衬砌设计

本路段隧道衬砌结构主要根据围岩的地质条件及施工条件分为浅埋和深埋段复合式衬砌、明洞衬砌。除Ⅴ级围岩土质的隧道可以使用矿山法原理进行设计以外，其他衬砌均使用新奥法原理进行设计施工；通过工程类比等计算方法确定衬砌设计支护参数；在围岩比较差的地段，其衬砌应向围岩较好的地段延长10m左右，并且在主洞与车行横通道交叉地段设置加强段衬砌，衬砌材料均使用钢筋凝土；明洞衬砌的拱墙、仰拱钢筋混凝土强度为C25。

2.2 通风与照明设计

一方面，根据相关设计规范并结合当地的自然环境，本隧道通风设计为射流风机诱导式通风；另一方面，本隧道考虑到其长度应设置电缆槽。隧道内供电采用380/220V的三相四线系统以及380V动力设备。

2.3 防排水设计

（1）洞内防排水。为了能够有效将衬砌背后的积水排出，本隧道内沿着岩面环向设置透水管，透水管和墙底部纵向排水管（Φ10Omm）相连，并且每30m布设一处横向引水管，把纵向排水管里的水引入到侧沟内，再由侧沟从引水道排向隧道外；（2）洞外防排水。在隧道进口端洞外的侧沟布设5%的反坡排水，并且在距洞口外1～2m处地面设一处深3m、宽4m的横向盲沟来拦截路面水；（3）明洞防排水。明洞采用黏土隔水层及外贴式防水层；（4）隧道防排水。隧道防排水采用“防、截、排、堵”相结合的防渗方案。在施工前根据掌握的资料结合地形对地下出水情况进行分析和水量计算，制定最佳的排水措施。除此之外要对该公路隧道内部的出水位置、水量大小、变化规律以及水质成分等做好相关的勘测与记录，达到边墙和拱部不渗水、道床不冒水不积水的效果。

3 、公路隧道施工技术与方法

3.1 施工测量

（1）测量队组织隧道控制测量，绘出隧道以及隧道内各设备位置示意图和线路桩点。沿隧道方向每100m处设临时水准基点，每150m处设导线控制点，同时核对线路的中线是否准确；（2）施工现场的所有测量仪器标准统一并派专人保管维护。如果在测量中仪器参数不符合规范要及时校准或更换，保证测量数据无误；（3）记录各项测量数据并汇报给监理部门；（4）得到批复后开始进行洞口边的仰坡施工的放样测量。

3.2 隧道开挖

（1）开挖方法与进尺控制。隧道进出口的开挖方法均采用正台阶法。上部台阶长为5m，先对上半段面施工并做好支护工作，使用风钻进行钻孔，下部开挖使用钻孔台架风钻进行钻眼，两者每循环进尺不超过1m。遇到Ⅲ级围岩开挖则采用全断面法，钻眼使用液压凿岩台车，循环进尺控制在3m以内；（2）爆破作业。该段工程使用非电导爆系统。每个钻孔区域由专人负责，装药也由专门的爆破技术人员负责。在这一过程中，技术人员必须对爆破技术非常熟练，能够正确使用炸药的用量以及雷管的段数。在钻孔之前要确定开挖断面的中线以及水平轮廓，钻孔要以“准、平、直、齐”为标准并满足相关精度要求（各孔误差均已不超过3cm为准）。完成钻孔以后对符合标准的孔填装炸药，不符合标准的应重新钻孔方可开始装药爆破。在填装炸药前要将炮孔清理干净，以免爆破受到其他物质的影响。隧道进出口根据设计做好相关加固工作后，Ⅴ级围岩使用微台阶法开挖，锚、喷、网及型钢支护。待开挖完毕初喷混凝土4cm厚度，然后布设锚杆及挂网，最后架立钢架并喷射15cm厚的混凝土，尤其是钢架处要加厚喷层，确保钢架稳定和整体受力。

3.3 支护作业

支护作业是隧道施工中的重要环节，其中分两次喷射混凝土，每完成一次爆破要及时清理围岩并采用湿喷机开展初喷作业，在最短的时间内将开挖面封闭以防止围岩变形。下一步是出碴作业，出碴完成后是钻爆车进场，要先对锚杆进行钻孔，锚杆钻孔的深度误差控制在20cm内。然后针对出喷不合格的地方进行混凝土补喷，新喷混凝土要根据要求进行洒水维护。需要注意的是在Ⅴ级围岩地段安装锚杆时也要安装钢型钢架，以此确保隧道施工的安全与质量。支护作业应遵照工程施工标准实施，相关人员负责全程监控与指导。

3.4 隧道衬砌

该隧道的衬砌形式是整体式衬砌，所以使用衬砌台车对拱墙一次衬砌。衬砌模型使用样式简单接缝严密的金属大模板。根据设计制作定挡头板。灌注则使用混凝土输送泵。施工当中，拱墙两侧同时进行灌注，两侧高度误差控制在1m内。隧道Ⅴ级围岩需要考虑防震因素，所以全断面衬砌要使用钢筋混凝土，其他位置可以使用素混凝土。钢筋的安装与使用要按照设计和标准严格实施，另外还需要注意以下三点：（1）低温混凝土配合比和用量都要符合设计与施工标准；（2）隧道基底的虚碴、积水和杂质必须及时清理干净，尤其是混凝土不得导入积水基坑；（3）达到一定时间后拆除模板，对衬砌进行养护，养护时间为两周。

结语：

随着社会经济的进步，公路隧道在设计及施工和运营管理方面都日益成熟，但是与此同时，新技术、新材料以及新工艺的研究与应用也层出不穷，使得设计与施工在一定程度上难以同步发展，所以为了有效解决这一问题，在今后的公路建设中需要不断地完善与改进。本文针对福建某公路隧道建设进行了分析，希望能够为公路隧道的建设起到积极的促进作用。

[1]李刚,杨飞雪.公路隧道洞口工程施工技术探讨[J/OL].工程技术研究,2017,(11):57-58(2017-11-23).

[2]邓会鹏,徐晖.新奥法施工技术在公路隧道工程中的应用[J/OL].交通世界,2017,(28):72-73+75(2017-11-14).