基于龙浦高速公路隧道工程施工技术研究

2020-11-06赵云强

商品与质量 2020年35期

赵云强

浙江交工集团股份有限公司铁路分公司浙江杭州 310000

当前，随着中国经济的快速发展，对高速公路的需求不断增加，越来越多的高速公路建设项目落成，隧道数量也在不断增加。在公路建设过程中，隧道是公路建设中的难点，也是公路建设必不可少的组成部分。高速公路建设路线比城市公路更复杂、更长。施工过程中的一些潜在障碍会阻碍整个施工进度[1]。而更加完善更加符合实际的施工技术有助于解决这一问题，基于此，本文做出以下讨论。

1 工程概况

1.1 工程简介

本项目起点桩号K0+000 为龙庆高速公路白马畈枢纽，路线往西北行进，经柘坑村、东音村和毛坞儿村，设八都互通后，沿八都镇南侧经官山儿村、樟溪村、八字排，路线左弯经五都垟北侧，设置五都垟互通，穿油山头后在328 省道左侧临山布设，终点位于浙闽两省交界处，接福建省浦城至建宁联络线浦城段高速公路，终点桩号YK23+192．096，路线全长为23．22km。

本合同段起点桩号为YK18+700，终点桩号为YK23+192．96（以右线计），全长4．492Km；其中主线大桥911．5m/3 座（以半幅计），隧道6301m/6 个（以单洞计），路基挖方14．3 万m3，路基填方24．1 万m3，台背回填1．9 万m3，上路床透水性材料0．7万m3，浆砌片石（C20 片石砼）挡土墙1．5 万m3，盖板涵通道302m/7 道，4cmAC-13 细粒式沥青砼581．5km2，6cmsup-20中粒式沥青砼585．4km2，8sup-25 粗粒式沥青砼293．7km2，20cm 水泥稳定碎石基层325．43km2，32cm 水泥稳定碎石底基层339．42km2，15cm 级配碎石垫层189．07km2；主线按四车道高速公路标准进行设计，设计时速100km/h，整体式路基宽26m，分离式路基宽13m，汽车荷载等级为公路- Ⅰ级。

1.2 沿线气象、水文

本项目范围内属于亚热带季风气候区，全年季风影响显著、季节分明。年降水量充沛，每年4-6 月为梅雨季节，7-9 月为台风季节，台风季节常出现降雨、暴雨，可诱发滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象的发生。区域内年平均降水量1699mm；年平均气温17．6℃，月平均最高温34．2℃，月平均最低温2．4℃。

1.3 交通状况和水、电供应

本合同段线路基本上沿053 省道线设置，交通较便利，可直达龙泉市区及福建境内。沿053 省道有一趟10kv 高压线，但由于电缆线过细，无法承担施工负荷，且花桥村段杆线位于路线范围内，需对高压线迁移和升级改造。

本合同段沿线范围内地表水和地下水水源丰富，可直接作为施工用水，生活用水接当地自来水。

2 施工方案及设备

2.1 施工方案

为确保工程质量和施工进度，项目部将充分发挥机械化施工优势，科学合理地安排施工方案，精心编制施工计划，采取先进的施工方法，做到路基、桥梁、隧道施工同时铺开，使整个工程形成纵向分段、竖向平行、交叉配合，互相协调的施工场面，以促进工程顺利进展[2]。

整个合同段施工分设路基工区、桥涵工区、隧道一工区、隧道二工区、预制场工区、路面工区共六个工区，路基工区负责合同段内的路基挖方、填方、防护和辅助设施的施工；桥涵工区负责全线桥梁下部及盖板涵施工；隧道一工区负责油山头隧道进口的施工，隧道二工区负责油山头隧道出口、排头隧道、花桥隧道的施工；预制场工区负责全线桥梁预制、安装及桥面系施工；路面工区负责全线路面施工。

整体施工计划从2013 年7 月1 日正式开工，2015 年12 月30 日完工，总工期30 个月。

2.2 施工设备

根据本工程的工程量情况，结合本工程的开工日期，本着抓进度、重质量的原则，由于本工程的路基交接可能存在不连续性，在具体的施工中，合理的利用特殊时间段（机械保养时间、晚间休息时间、阴雨天气等），是在实际施工中项目经理部优化时间管理的重点，也是确保本合同按期完工的必不可少的因素[3]。另外，机械设备的完好率，将是高质量完成本工程的保障，为此，项目部为满足本工程需要，投入的主要机械设备有：WBC500（产量500t/h）粒料拌和机2 套、德国进口ABGT423 摊铺机4 台、压路机8 台、洒水车6 辆、装载机6 台、载重汽车30 辆等。

3 项目工程的重点与难点

本工程隧道位于低山丘陵区，地势起伏较大，高程一般在300-605m 之间，相对高差一般在60-250m 之间，山体多呈北东、北北东向展布，受区域构造影响，山体完整性相对较差，冲沟较为发育。隧址区的基岩主要为片麻岩、花岗岩及石英片岩，岩质较硬，构造发育，共揭露多条断层，挤压破碎较为强烈[4]。油山头隧道埋深较大，隧道围岩以中- 微风化岩为主，总体完整性较好，局部断层及节理密集带处，岩石破碎完整性较差。其余短隧道埋深浅，岩石受构造作用及影响较为强烈，全- 中风化层厚度大，隧道围以全- 中风化岩为主，工程地质条件较差。隧道施工严格按各分项工序进行。

其主要呈现的重点与难点为：

（1）施工难度大。桥梁、隧道、盖板涵结构物的比例高达60．4%，桥梁跨越53 省道及花桥村，隧道有6 个洞口存在偏压，且排头隧道及油山头隧道出口为小净距隧道；

（2）工期任务紧。油山头隧道左洞长2824m，右洞长2800m，且油山头隧道进口右洞需挖30842m3 才能进洞，左洞需挖除左侧六级边坡74044m3 后才能进洞，出口右洞明洞（含半明半暗及护拱法半明半暗）达30m，且存在偏压墙处理，出口左洞外是ZK21+877 盖板涵，填土高度达16 米，盖板涵完成前路基无法填筑，导致其也因没工作面无法施工，油山头隧道是我合同段控制性工程。

（3）政策处理难。油山头隧道进口的国防光缆、杆线，排头桥、路基K22+500-800 段、花桥分离左右线、花桥隧道进口有大量厂房、民房、菌室、杆线，且也有国防光缆，政策处理难度之大可想而知，将直接影响项目按期进场与过程的正常施工。

（4）施工场地缺。标段沿线是山谷与沟壑，且多处桥隧相连，无论是红线内还是红线外，没有平整的地块可用作梁板预制场等施工场地，将对项目施工进度产生影响。

（5）三改工程多。项目改路改沟达1956．8m，若不及时完成三改工程，到汛期山水将冲淹工地，造成人员与经济损失，且标段内53 省道改路、53 省道改沟、排头桥改沟、花桥分离改沟将直接影响主线桥梁、路基的施工。

（6）缺电

根据目前工地附近的电力状况，其附近的电网根本无法提供电力，而龙泉指挥部加装的电网最快要到7 月底。

4 隧道主要分项工程及施工工艺

4.1 施工安全距离

①开挖与初期支护：Ⅴ级初期支护必须紧跟开挖面，Ⅳ级围岩开挖面与初期支护间距控制在5m 以内，Ⅲ级围岩开挖面与初期支护的距离控制在15m 以内；②开挖与混凝土衬砌：隧道开挖后根据监控量测情况对于围岩已稳定的地点应及时进行衬砌施工，二者最大间距不得超过200m；③开挖与仰拱：最大间距不得超过50m；④开挖与垫层：为保证隧道有较好的通车环境，对于无仰拱地段应及时进行垫层施工，与开挖面最大距离不得超过80m；⑤防水层与混凝土衬砌：保持三个台车的距离。

4.2 洞口仰坡及明洞开挖工艺

洞口仰坡及明洞开挖边坡防护需根据设计要求自上而下紧跟开挖进程，下台阶必须在上台阶支护完备后进行开挖，严禁大挖大刷，争取早进洞，同时也应根据实际地质情况确保围岩稳定[5]。在明洞拉槽开挖前结合路基事先做好排水工作，洞顶环形截水沟进行先期完成；明洞口桩号规定是不可改变的，暗洞口桩号是允许改动的，应根据现场实际情况经业主、设计、监理和项目部共同确认后进行调整。

4.3 分离式隧道Ⅴ级围岩开挖方案

4.3.1 “七步开挖作业法”

“七步开挖作业法” 即在隧道开挖过程中，在三个台阶上分七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开同时开挖，然后分部同时支护，形成支护整体，缩小作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。

这种开挖作业法吸收了上下导坑法，侧壁导坑法，台阶法甚至全断面开挖法的内在特点，集各法之精髓而采用的新型施工方法，见图1：

该法的具体实施，包括以下内容：①开挖掘进以三个台阶七个工作面同时进行。②初期支护先上后下，分布实施，然后连成整体形成一个承载拱。③依据围岩量测的结果调整支护参数（喷C25 砼厚度、钢支撑间距等），来决定每一循环进尺，并视围岩破碎程度控制在0．5-1．0 之间。“七步开挖作业法” 是介于正台阶与双侧壁导坑法之间的施工方法，可以用于Ⅳ级围岩起的任何围岩的施工。

4.3.2 分离式Ⅲ级围岩开挖方案

Ⅲ级围岩为岩石稳定性好，石质坚硬，采用全断面开挖法开挖。

采用全断面开挖，Ⅲ级预留变形量4cm，II 级预留变形量0cm 开挖前按设计开挖半径加上预留变形量。在开挖面上准确画出开挖轮廓线。定人定位对周边眼由经验丰富的司钻工司钻，严格控制炮眼间距，误差不得大于5cm，方向相互平行，严禁相互交错，爆破后中硬岩残眼率达70% 以上。软岩开挖轮廓要圆顺，符合隧道设计轮廓线尺寸的要求，严格控制钻孔外插角度，相邻的两茬炮眼之间错台不得大于15cm，同时根据眼口位置，掌子面岩石的凹凸程度，调整炮眼深度，以保证眼底在同一垂直面上，保证下一循环开挖面能较平整，开挖完成后及时量测，对欠挖超标部位进行补炮或凿除处理。