高速公路隧道施工技术及控制要点探讨

2019-11-29曹斌

商品与质量 2019年49期

关键词：锚杆隧道高速公路

曹斌

中交第三公路工程局有限公司北京 101300

1 高速公路隧道开挖施工概述

为了使高速公路隧道开挖施工作业能够顺利开展，增强施工效果，需要了解相关的施工内容。具体包括：

（1）在良好的施工技术、管控机制等要素的支持下，可使高速公路隧道开挖施工更加科学、高效，满足其施工风险科学应对要求。

（2）注重施工人员、设备的优化配置，能够为隧道开挖施工提供专业保障，不断提升高速公路在实践中的建设水平。同时，注重控制策略的合理选择及使用，可使隧道施工过程处于可控状态，满足其施工质量可靠性要求，给予高速公路高效施工方面更多支持。

（3）做好施工安全管理，在高速公路隧道开挖施工中，施工单位要以安全为第一，做好安全方面的管理工作。对可能出现的危险隐患进行改进，优化施工方案，提高施工作业人员的应变能力。另外，要定期开展安全施工方面的讲座，避免因为施工不当引发安全事故，对隧道内的施工情况进行实时监测，发现问题及时处理[1]。

2 高速公路隧道施工技术

高速公路隧道修建受地质条件、自然环境、突发事件等因素影响，具有不可预见性、施工风险系数高的特点。某高速公路隧道施工海拔高达2000m，隧道双洞总长2560m，修建环境比较恶劣，施工队伍克服了地质断层和气候恶劣因素，为我国公路建设提供动力。

2.1 钻爆施工技术

使用钻爆施工技术挖掘隧道，需要设计团队设计出完整的钻爆方案，并对爆破后的数据效果进行对比分析，及时调整爆破参数。一般钻爆施工在不良地质区洞口段开挖需遵照弱爆破、短进尺的原则设计，要求循环进尺≤1.5m；在地质条件相对较好的洞口段要求钻孔浓度≤3.5m。钻孔爆破前，应先进行现场爆破生产试验，并认真记录爆破参数，最终对比选择合理的参数，再进行正式的爆破作业。爆破完成后，应及时进行爆破检查，观测爆破效果，一般爆破完成后的光滑平整度与周边眼间距以及周边眼抵抗线有关。经高速公路工程研究数据表明，当周边眼间距与周边眼抵抗线的比值为2时，会给爆破后的隧道造成不平整现象且对隧道岩层有严重的破坏，当比值为 0.8时，是爆破效果良好的体现[2]。

2.2 锚杆施工技术

锚杆施工技术是隧道修建最为广泛的应用技术，在当前高速公路隧道工程研究和实践中被重点关注。使用锚杆施工技术：①需进行锚杆钻孔施工，进行此道工序操作时，需要在工程数据勘测时预先设计的点位上，利用岩凿机进行钻凿，并及时清理掉钻凿过程中产生的铁锈、杂质、油污等污染物，钻孔时严格控制用水量。②严格根据该公路隧道施工要求清理施工岩屑，由此来有效预防岩屑影响锚杆施工。在将锚杆插入岩孔前，应事先准备好炸药包，待锚杆钻眼清洁达标后，将药包用适当的力度顶入钻孔并固定在孔道内，使其不会受外力因素而发生泄露等问题，确保加工好的锚杆和钢筋网焊接无故障后，把其插入进岩石的孔道里。锚杆安装允许偏差值要求，锚杆孔深度＞锚杆长度10cm，锚杆孔距偏差在±15cm 范围内。③进行锚杆施工抽样检测，以便施工技术人员针对检测数据，判定锚杆抗拔能力是否符合施工技术标准，确保施工质量达标。

2.3 混凝土喷射技术

混凝土喷射技术在高速公路隧道施工中的应用，主要采用混凝土喷射机对隧道围岩进行潮喷、湿喷或干喷，从而为围岩形成支护结构。潮喷技术可有效改善隧道施工时的工作环境，此种方法可有效节约速凝剂的用量，降低隧道施工成本；使用湿喷技术时，所有的原材料在拌和站进行拌合后，利用混凝土泵将拌和材料送到喷嘴处，此时拌和材料与喷嘴处的速凝剂混合喷射，一般喷射压为 0.6-0.7MPa，此法可有效提高混凝土喷射的粘结性和支护性能，且粉尘回弹较少，可有效改善施工现场环境；干喷技术是将搅拌后的干材料借助压缩空气技术将材料送至喷嘴处，并通过高压水进行混合，在喷射压力为 0.6-0.7MPa 情况下使混合物喷射到岩壁上，干喷技术流程简便施工过程中只需要一台拌和机和干喷机，即可完成工作[3]。

2.4 其他方面的施工技术

基于高速公路隧道的开挖施工研究，为了达到其施工作业高效完成、施工质量提高的目的，也需要关注施工技术的科学使用：

（1）环形开挖留核心土法。在运用这种施工方法完成隧道开挖施工作业的过程中，应控制好环形开挖进尺、核心土面积大小等，并通过对钢架支撑、喷锚支护等结构配合使用方面的思考，完成好隧道开挖施工作业，增加高速公路在这方面施工中的技术优势。

（2）双侧壁导坑法。属于新奥法的一个分支，以新奥法基本原理为依据。基于双侧壁导坑法的高速公路隧道开挖施工，应做到：先开挖一侧导坑，及时闭合其初次支护；以适宜的间隔进行另一侧导坑开挖施工作业，并将初次支护建造工作落实到位；开挖上部核心土，建造拱部初次支护，开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合，而后进行临空部分作业，实施好二次衬砌施工，给予隧道开挖施工更多的技术保障。

3 高速公路隧道施工技术的应用

在对高速公路隧道开挖施工方面进行研究时，为了丰富其中的技术内涵，按期完成施工计划，需要关注隧道施工技术的科学应用，积极探索相应的控制策略，避免对隧道施工效果、应用价值等产生不利影响，满足高速公路科学建设要求[4]。

3.1 根据实际情况合理选择施工技术

在高速公路隧道施工过程中，应做好施工地质勘探工作，认真考察隧道洞孔周边施工环境，综合地质、气候、天气、水文等影响因素，根据实际施工情况合理选择施工技术，并在施工前制定技术应用方案，根据技术工艺合理布局技术应用参数和施工步骤，有效避免因人为因素造成的隧道施工地区地质断层、岩体破裂、山体滑坡等事故的发生。合理应用隧道施工技术，有助于保障施工人员作业时的生命安全以及隧道修建的质量，从而避免隧道投入使用后发生事故。

3.2 严格把控隧道开挖和二次初砌的施工步骤

隧道修建应注重对隧道开挖和二次初砌阶段的施工工作，有助于打好隧道修建的安全基础。进入山洞前的施工，应遵循先工具、后人工开凿的原则，在进行山体外部隧道作业时应合理采用明挖技术，山体内部采用暗挖技术，从而使隧道更加坚固，在隧道挖掘完成后应利用混凝土固定技术，给隧道加固保障隧道进一步施工的安全。目前二次初砌最有效的方法是台阶施工法，可以有效提高隧道稳定和安全性，也可提高隧道修建质量。在隧道施工过程中技术人员和施工人员应不断学习隧道工程技术和实践知识，提高自身技术水平，在隧道开挖和二次初砌阶段打好工程基础，从而提高我国隧道修建整体水平[5]。

3.3 隧道修建时严格依照施工工序施工

高速公路隧道修建应严格依照施工工序进行施工，应对隧道修建地区进行严格的地质勘测，在源头处确保施工质量和安全。隧道施工过程中首先利用明挖法进行隧道挖掘，由于施工中的爆破技术对山体情况影响较大，一般会减少爆破技术的使用；其次，在工程施工中应对土体山体需要做稳定支撑有基本预判，并及时利用支护桩或地下连续墙做基坑保护，在围岩支护工作中利用锚杆施工技术和混凝土喷射技术进行隧道支护加固，在隧道开挖后应立即安装刚度较小并可作为永久承载结构部分的结构层，积极设计隧道防水系统，根据隧道地区水文条件因地制宜，修建隧道防水层；再次，进行隧道二次初砌施工，此时的工作目的是与初期支护共同组成复合式衬砌以达到加固支护、优化路线防排水系统的作用；最后是进行隧道路面施工和隧道机电系统的布置和安装。以上工序是隧道修建的基本操作流程，在每个施工阶段也应严格把控技术工序流程，从而确保隧道修建质量安全得到有效控制。

3.4 科学应用隧道修建施工技术

利用钻爆施工技术时可有效解决普通爆破给隧道带来的岩层松动隐患，可维持岩层稳定性。在使用此技术时要遵守其技术要求，根据岩层特点设立周边眼间距 0.8，周边眼抵抗线的值50-90cm，在周边眼线进行炸药铺设时，线装密度为每米 0.14-0.4kg 之间，从而使钻爆效果达到施工质量标准。利用锚杆施工技术时，应严格控制钻孔直径以及注浆材料的规格和配比质量，一般可选用强度等级为 M20 的水泥砂浆，确保砂子的直径＜3mm。在使用此技术时应严格控制误差参数范围，从而确保锚杆拔力符合标准。利用混凝土喷射技术应控制水泥标号在42.5级以上，干喷时控制干料中水泥和砂石重量在1:4之间，水泥用量为375-400kg/m3。在喷射作业操作过程中建议遵循先下后上和先墙后拱的顺序，从而防止混凝土脱落。

4 高速公路隧道施工控制要点

为了增强高速公路隧道开挖施工安全性，实现对其施工过程的科学控制，则需要考虑相应控制策略的配合使用。具体包括以下方面：

4.1 完善控制机制并实施到位

结合高速公路隧道所在区域的具体情况，在加强其施工方面控制的过程中，可从制度层面入手，完善所需的控制机制，并将其实施到位予以应对。具体表现为：

（1）注重对创新理念、全过程控制理念的合理运用，促使隧道施工过程中的控制机制更加完善，为相应的控制工作高效开展提供科学指导，处理好高速公路隧道施工中的细节问题，为其质量及安全水平的全面提升打下基础。

（2）当隧道施工方面的控制机制逐渐完善后，应将其实施到位，满足相应控制计划高效实施要求，促使规定期间内的隧道施工计划能够顺利完成，实现高速公路建设及发展目标，避免给隧道施工应用中埋下安全隐患[6]。

4.2 注重控制方式的不断优化

在对高速公路隧道施工方面进行探讨时，也需要重视以下控制策略的使用：

（1）开展好专业培训活动，将切实有效的奖惩机制实施到位，强化管理人员的责任意识，提高他们的专业能力，促使隧道施工控制更具专业性，逐渐提高其施工质量及安全性。

（2）注重对控制机制、控制方式等要素的整合利用，健全隧道施工方面的控制体系，促使相应控制工作开展中的作用效果更加明显，优化隧道应用中的结构性能，延长其使用年限。

（3）借助信息技术与计算机网络的应用优势，构建好功能强大的施工控制系统，为相应控制计划的高效实施提供科学指导，促使隧道施工控制效果更加明显，不断丰富技术内涵，给予高速公路建设事业长效发展更多的支持。同时，应结合隧道施工区域的具体情况及控制要求，应从理论及实践分析这两方面入手，加大施工控制的研究力度，提高相应研究成果的转化利用效率，给予高速公路隧道施工科学控制水平提升更多支持。