改建隧道施工技术及质量控制探讨

黄志发

摘要：改建隧道施工涉及到的内容比较多，施工过程具有一定危险因素和不确定因素，容易出现质量和安全问题。文章结合百色隧道工程实例，探讨改建隧道施工技术及质量控制措施。

关键词：改建隧道工程;施工技术;质量控制

中图分类号：U455 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.033

文章编号：1673-4874（2019）07-0105-04

0引言

随着我国经济的发展和社会的进步，交通事业也得到了快速的发展，许多原有的公路已经无法适应交通发展需求，迫切需要进行改建，而隧道工程施工是公路改建工程中的重要组成部分。但由于改建隧道工程岩层性质多异，工程水文地质条件复杂多变，施工工艺复杂，施工存在不确定因素较多，施工质量控制难点多，施工过程中容易出现质量和安全问题。因此，确保隧道施工质量和施工过程的安全，成为施工中的重难点问题。

1工程概况

百色隧道为百隆二级路改扩建工程，路线基本呈南一北走向，沿二级路线位进行改造。道路在K1+600～k1<1+900段利用原有二级路的百色隧道（K线）作为上行线通过，并将原双车道扩建为三车道，在现状隧道左侧新建隧道（A线）作为下行线通过。隧道A线长度为390 m，K线长度为300 m。本隧道为城市双洞单向交通行车分离式隧道，洞高7.75m，洞宽15.429 m，开挖宽度达15m以上，施工难度较大，施工具有很高的风险性，施工过程中必须采取强有力措施对施工质量进行有效控制。

2关键施工技术及质量控制要点

2.1施工的总体流程

本改建隧道的施工流程为：施工准备→左洞新建隧道边仰坡开挖支护→超前支护辅助施工（管棚）→洞身开挖支护→洞身二次衬砌支护→水沟、电缆槽施工→路面施工→喷涂防水涂料施工→交工准备→右洞改扩建隧道边仰坡开挖支护→超前支护辅助施工（管棚）→洞身开挖支护→洞身二次衬砌支护→水沟、电缆槽施工→路面施工→喷涂防水涂料施工→交工准备。

2.2洞口环境处理

2.2.1明洞及洞门施工

（1）明洞开挖前应先进行清表工作，然后施作截水天沟，自上而下开挖至起拱线标高。洞口边仰坡开挖后立即进行喷锚支护。支护采用Ф22mm水泥药卷锚杆，长为3.5m，梅花形布置，间距100×100 cm，喷C20混凝土10 cm，挂Ф8mm的钢筋网，间距25×25cm，以保证边坡、仰坡的稳定。进洞施工前必须全面检查、加固，保证施工质量和安全。

（2）本隧道进出口段洞门均为端墙式洞门，设计洞口边仰坡采用1：0.5坡比刷坡拉槽。为了减少洞口施工对山体的大挖大刷，保护洞口处茂盛的植被和森林，洞门施工方案以减少对山体的开挖为目的。

（3）边仰坡处理完毕后在明暗洞交界处施作超大管棚，然后开始暗洞掘进。待进洞30～50 m后拼装衬砌台车，搭建洞门及明洞模板一次浇注成型。

2.2.2长管棚施工

（1）管棚施工应在刷坡完成后立即进行，从明暗洞分界点开始。为抢旱季施工时间，加快进度，采用履带式钻机进行管棚孔的施工。在完成送管工序后应使用注浆机及时注浆。隧道洞口加强段围岩破碎，裂隙发育，浅埋。因此确保安全顺利通过是施工的关键。

（2）本隧道在进出口（除A线百色端）设置长24m的管棚作为超前支护辅助施工。A线百色端洞口由于是半明半暗段设置，在该处采用30根17m长和13根27m长的管棚作为超前支护辅助施工。

（3）A线百色端洞口采用护拱反压+大管棚超前支护的半明半暗进洞方式，且在偏压路段设置重力式挡墙平衡压力。余端洞口均采用拉槽施作套拱，完成大管棚后再采用暗洞开挖的方式进洞。

2.3新建隧道洞身开挖

2.3.1双侧壁导坑法开挖（V级围岩）

（1）新建隧道V级围岩衬砌段采用双侧壁导坑法开挖。双侧壁导坑法左右导坑断面宽度为整个断面宽度的1/3。两侧导洞中洞上部断面空间狭窄，采用小炮微震爆破辅以人工及机械配合开挖、小型挖掘机扒渣及装载机装渣、自卸汽车运渣的方式施工。中下部采用一般挖掘机扒渣、装载机装车、自卸汽车运输的施工方法。

（2）隧道进出口V级浅埋及偏压段施工应及时浇注二次衬砌，防止山体压力因降雨等不可预测因素突然增大而使初期支护变形失控。掌子面与仰拱的间距≤20 m，仰拱与二次衬砌的间距为10 m。隧底开挖后应立即浇筑仰拱混凝土及填充混凝土。先行洞二次衬砌应超前后行洞掌子面。

（3）锁脚锚杆（管）与初期支护钢架配合使用。相邻开挖断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。当拱脚标高不足时，不得用土、石回填，而应设置钢板进行调整，必要时可用混凝土加固基底。应特别注意拱部钢架與两侧壁钢架的连接，确保各部分架设钢架连接后在同一个垂直面内，避免钢架发生扭曲。完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。

（4）内隔壁在浇筑仰拱前拆除，拆除时机及长度根据监控量测结果确定，且长度应≤15m。拆除时要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。拆除支护后及时施作仰拱及二次衬砌。仰拱应整体浇筑，不得分幅浇筑。

（5）每步开挖后及时施作初期支护，深埋隧道在初期支护变形稳定后应及时施工二次衬砌，不得拖延。

2.3.2三台阶法开挖（Ⅳ级围岩）

本隧道暗洞段Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法施工。首先是上台阶开挖，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，开挖后立即进行拱部初期支护;其次是中台阶开挖，先开挖边墙一侧，再开挖边墙的另一侧，并错开2～3m，开挖后立即进行初期支护;再次是下台阶开挖，左、右侧台阶错开开挖，开挖后立即进行墙部初期支护;接着是中部上、中、下台阶预留核心土开挖;最后是隧底开挖，开挖后立即进行隧底初期支护。

2.3.3上下台阶开挖法（Ⅲ级围岩）

新建隧道暗洞段Ⅲ级围岩采用上下台阶开挖法施工。上部、下部及仰拱均采用控制爆破法开挖，钻爆采用风动凿岩机钻孔，非电毫秒雷管微差起爆，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。各部开挖后及时封闭岩面，采用钢筋网和锚喷联合支护作业，形成较稳定的承载拱，确保施工安全。

2.4扩建隧道洞身开挖

2.4.1扩建隧道V级围岩施工

扩建隧道V级围岩施TT序如图1所示。

（1）先在原隧道待掘进的3～5m处回填洞渣，回填高度至原隧道直墙顶处，形成施工平台，并起到对下半断面横向支撑的作用。利用台车进行主洞套拱和拱顶超前大管棚施工，进行超前支护。利用回填的平台，采用液压裂岩机拆除上半断面的衬砌，第一次拆除长度为0.5m，即2榀拱架的空间。

（2）当衬砌拆除后，人工配合机械开挖上半断面右侧;清除上半断面右侧洞渣后立即进行初期支护;并在原右侧壁直墙顶立118型钢（@50 cm）中支撑至拱顶。

（3）人工配合机械对下半断面右侧围岩进行开挖。

（4）清除下半断面洞渣以后，立即进行初期支护，拱脚落底加固。

（5）将回填的洞渣向前搬运，腾出下半断面施工空间，对下半断面左侧原衬砌进行拆除。

（6）当拆除下半断面左侧原衬砌后，立即进行左侧壁下台阶的初期支护，拱脚落底加固。

（7）拆除中支撑和原下半断面右側衬砌，并对下半断面右侧进行初期支护。

（8）破除原路面，进行仰拱开挖。

（9）仰拱采用半幅开挖，半幅浇筑。

（10）二次衬砌。

2.4.2扩建隧道Ⅳ级围岩施工

扩建隧道Ⅳ级围岩施工工序如图2所示。

（1）原隧道待掘进段已进行洞渣回填，回填高度至原隧道直墙顶处，形成施工平台，并起到对下半断面横向支撑的作用。利用台车进行主洞拱顶超前小导管施工;利用回填的平台，采用液压裂岩机对原衬砌上半断面进行拆除，拆除长度为2m。

（2）当衬砌拆除后，对上半断面右侧进行爆破开挖。Ⅳ级围岩优先选择机械开挖，若机械不能开挖则再使用爆破开挖。爆破采用微地震精细爆破技术。上半断面右侧洞渣清除后，立即进行初期支护;对下半断面右侧围岩进行开挖爆破。清除下半断面洞渣以后，立即进行初期支护，拱脚落底加固。

（3）将回填的洞渣向前搬运，腾出下半断面施工空间并对下半断面左侧原衬砌进行拆除。

（4）当拆除下半断面左侧原衬砌后立即进行左侧壁下台阶的初期支护，拱脚落底加固。

（6）拆除原下半断面右侧衬砌并进行初期支护。

（7）破除原路面。

（8）进行仰拱开挖。仰拱采用半幅开挖，半幅浇筑。

2.4.3扩建隧道Ⅲ级围岩施工

扩建隧道Ⅲ级围岩施工工序如图3所示。

（1）原隧道待掘进段已进行洞渣回填，回填高度至原隧道直墙顶处，形成施工平台，并起到对下半断面横向支撑的作用。利用回填的平台，采用液压裂岩机对原衬砌上半断面进行拆除，拆除长度为3m。

（2）当衬砌拆除后，对上半断面右侧进行爆破开挖。爆破采用微地震精细爆破技术。上半断面右侧洞渣清除后，立即进行初期支护;对下半断面右侧围岩进行开挖爆破。清除下半断面洞渣以后，立即进行初期支护。

（3）将回填的洞渣向前搬运，腾出下半断面施工空间。对下半断面左侧原衬砌进行拆除后，立即进行左侧壁下台阶的初期支护。

（4）拆除原下半断面右侧衬砌并进行初期支护。

（5）破除原路面。

2.5初期支护

本改建隧道初期支护主要有喷射混凝土、系统锚杆、钢架支护，其施工顺序是先喷射混凝土，其次施工系统锚杆，再次是安设钢筋网、架设钢架，最后复喷混凝土至设计厚度。喷射混凝土使用湿喷方法进行初期支护，按初喷和复喷二次进行，初喷厚度为3～4m，复喷到设计厚度。锚杆采用RD25N中空注浆锚杆或WTE）22药卷锚杆，锚杆孔采用风动钻机，使用高压风将孔内杂物吹净后再进行人工安装，锚杆尾与钢架和钢筋网焊接牢固。锚杆必须安设垫板，必须在砂浆强度达到5MPa后才可拧紧垫板螺母。钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固，在喷射混凝土时不得晃动。

2.6仰拱及填充

本改建隧道仰拱开挖长度根据围岩级别不同进行调整，V、Ⅳ级围岩分段开挖长度≤3m。本工程V、Ⅳ级围岩仰拱采用C30混凝土，仰拱填充材料为C15混凝土，采用定型模板以保证仰拱的几何形状符合设计要求。仰拱混凝土浇筑前，基底清理干净，确保无虚渣、杂物及积水，混凝土输送泵入模，用插入式捣固器捣固。浇筑混凝土时混凝土由仰拱中心向两侧进行，仰拱每6～9 m分成一段，利用移动式栈桥作为过渡通道，以减少交叉干扰。

2.7二次衬砌

本改建隧道二衬应在围岩及初期支护变形基本稳定后进行施工。本工程二次衬砌采用全断面液压整体模板台车整体浇注工艺施工，一次浇注长度为9 m，混凝土采用c5S8防水混凝土，混凝土输送泵入模，插入式捣固器和附贴式捣固器搭配使用，振捣密实。

3结语

改建隧道施工涉及到的内容比较多，施工过程具有一定危险因素和不确定因素，容易出现质量和安全问题。在施工前必须做好充分的准备工作，对隧道工程所在地的实际情况进行了解，在施工中尤其需要注意质量和安全问题，严格控制施工的每一个环节，确保施工质量和施工安全，只有这样才能取得较好的经济效益和社会效益。