略论隧道工程的施工技术应用

崔 鹏

（1.甘肃路桥建设集团有限公司，2.公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心，甘肃 兰州 730030）

近年，我国基础设施建设发展迅速，隧道工程建设水平已经位居世界先进行列，工程技术在不断的迭代，有效地降低隧道工程建设中的事故是首要问题。吸取采纳国内外先进的施工工艺方法和管理措施将对国内隧道施工管理有很好的促进作用，在分析如何规避质量安全风险方面，运用合理的管控措施于隧道工程施工过程中，能够有效地降低隧道施工管理的难度。从排查风险隐患开始，着重分析解决施工中遇到的技术应用难题，进行逐一攻克。

1 施工管理的常见问题解决措施

首先隧道工程有别于其他工程，对质量与安全要求非常高。会威胁隧道施工安全，影响工程质量的因素也有许多，诸如工程区的地质水文条件、自然环境、人为操作失误、预估预判不足等，对于表现出的诸多不可预测的问题，需要分析问题原因，逐一剖析展开排查并实施解决，例如分析隧道工程的实时动态进展，根据实际情况制定安全合理的施工方案，及时调整应急预案和补救措施以降低减小风险系数。只有这样才能够对施工质量和安全管理工作起到积极的作用。

1.1 加强隐患与风险意识

在隧道工程的施工中，复杂地质条件与不够详细场地勘察资料，使得施工进展缓慢，需要依赖大量的重复性地质勘察、测量、计算将资料数据补充完整，减小不利因素的影响。地质、水文复杂性表现在施工中遇到岩层断裂、岩爆、围岩变形、突水涌泥、噪音、有害气体等。还会遇到承压水、地表水，泉水、小溪等水文结构。在雨季到来需要考虑洪水、滑坡、雷电、噪音、废气等因素，更有来自爆破开挖造成的围岩扰动、岩体松动等影响对施工带来的威胁。若想掌握整个工程区的地质构造，需要对各部位稳定性作出预估，分析裸露岩石状况、水文流量，视实际情况进行钻孔、物探、抽检进行排查地质不良的因素[1]。例如在施工中针对突水涌泥的情况，处理好地下水的含泥沙量的涌水涌泥现象。针对此种突水涌泥现象造成的施工现场及周围污染情况，给施工人员生命安全造成的威胁[2]。解决的措施就是把地质水文勘察提前做好风险的评估和实际勘察有机结合起来，将突水涌泥病害风险概率降到最低。

1.2 重视前期的地质勘察

隧道工程地层条件复杂、勘察时需要注重操作安全和使用仪器设备的准确率，前期阶段，抛开地质情况勘察勘探的不利因素，展开对施工区域的地形地貌与地质组成详细勘测与测量，考察排除不良的地质、地形区域，避开诸如松软地层，有断层、溶洞和易滑坡等地质结构。利用地面测绘、物探等方式对施工区地质背景、地质水文构造采取勘察记录。例如物探勘察，结合施工区实际的地质、地貌采用不同勘测手段，常用探法有以下几种：一是电测深法，二是反射法，三是电剖面法，四是浅层地震折射法[3]。并不是每一种物探方法都适用，都有其局限性，需要视地质的实际情况，依分布状况及场地条件选择适合的物探工艺，这样才能确保物探工作准确率，做到数据资料的翔实可靠。

1.3 隧道工程对周边环境的影响

隧道工程同样会受到来自周边的地面环境设施带来的威胁，如城市乡镇，需要对周边道路及各种管线进行勘察识别，并对附近建筑物结构特点做好预判，分析各种不利因素构成的威胁指数。施工中无论采用哪种施工工艺、都难以避免会对周围建筑物和地质造成一定程度地破坏[4]。为了避免坍塌等事故的发生给周边人民生命财产造成威胁，降低发生的危害概率，就需要增加工程施工的管理手段和措施。加强警戒，做好隔离工作，突发事故时做好疏通疏散周围居民的协调工作。

1.4 施工方案多变性的影响

在隧道工程建设中，各种突如其来的变化是不可预见的，加强施工队伍人员的管理、机械设备定期检查保养维护、原材料加工运输、废渣废水运输与摆放、进场施工操作人员的持证上岗，岗前培训与技术水平等，既需要管理更需要排除其形成的隐患，减小或降低来自其直接或间接的影响因素。从安全、质量、技术和设备等方面把好关，并做好交接工作，各项施工做好技术交底；隧道施工过程中难免因环境条件差，光线、温度、湿度等情况给施工人员形成一定程度干扰与影响，从而导致意外风险事故发生。同样也需要提前制定安全制度和准备应急预案，以防止诸如突发用电事故、突涌水、瓦斯爆炸、有毒气体释放、岩爆、工作面塌方、落石、滑坡等安全隐患突发情况出现。工伤事故和施工人员生命安全受到威胁是隧道施工不希望发生的事情，施工中突发事件是不可预见的，提前制定相关的应急预案和措施方案会对施工起到非常大的辅助作用。

1.5 施工设计采取合理变更

除过重视前期勘察工作外，仍然需要对施工方案的设计与变更进行实时动态跟踪，因为前期做好勘察地质水文情况下，的确可以避免一些地质灾害，然而实际施工中经常存在超欠挖的情况发生，质检人员与现场监理有的时候也不能够完全保证，施工过程会有与设计图纸上偏差的情况出现。这时候就需要现场调度与项目总工程师、工程技术人员协同质量、安全、测量等部门共同进行商议，根据实际的情况分析是否需要变更，及时制定措施上报业主、监理，得到批复后做出合理修订[6]。这种变更就是合理的综合实际现场情况做出的全方位动态调整，施工方案不仅仅依实时数据实际情况出发，更能够对不合理的设计和变更做出相应的调整，从而能够保证隧道施工有序正常进行。

2 全面加强隧道工程技术应用

施工中如何通过施工工艺、技术应用将不利的地质因素展开来分析，切实有效地制定出应对措施至关重要。也只有在充分了解该区域的地质条件后，才能够合理地运用科学的隧道施工技术解决施工中遇到的问题。

2.1 隧道开挖工艺和施工方法

在选择开挖方法过程中，对它判断围岩的地质结构的状态、组织配备施工设备，严抓施工的技术操作规程和安全生产，选择适合的施工方法才能保证施工的整体质量。

台阶法施工，全断面法应用比较广泛[7]。全断面法和超短台阶法效率方面相比提明挖法、盖挖法、喷锚暗挖法、盾构法各有其相应的地质条件。

（1）全断面开挖法其特别之处表现在作业空间比较大，操作相对较为简单，施工的速度也较快，但是爆破用量有些大，由于作业开挖面比较大，其围岩稳定性表现就差强人意。

（2）台阶法顾名思义开挖分层分断面开展施工，分步开挖灵活作业、作业面施展空间比较宽泛。缺点是上下施工时会有冲突，对围岩的扰动影响比较大等特点。

（3）盖挖逆做施工法则是从下开挖至顶板，再从上往下开挖浇筑。盖挖顺作法则正好相反。

（4）喷锚暗挖法的施工要点就是新奥施工方法、浅埋暗挖施工方法。也就是通过边挖边支护的形式，来控制围岩的变位，从而使得围岩和支护结构共同形成支护环、最终保证稳定的开挖进程[8]。

（5）盾构法施工的技术要点在于使用了盾构能够最有效地防止围岩的土砂坍塌现象发生，再进行后续开挖、推进、从盾尾开始衬砌施工[9]。

2.2 支护施工技术应用

支护在围岩施工中起加固的作用。保障隧道的整体结构，防止坍塌滑坡事故发生，做好隧道工程的支护能够避免施工的质量方面受到影响。隧道开挖期间，及时地对围岩进行初期支护也能够保证在开挖后围岩的稳定性；同时在这方面也是许多人最容易忽视的地方[10]。每一个施工环节都关系到工程的顺利进展。这就要求不仅是施工中的操作人员要非常细心和按照操作规程实施，现场安全员、质检员、监理等都应有非常严谨的工作态度对待施工严把质量安全关。

2.3 洞身衬砌施工技术应用

隧道衬砌能够很好地对隧道稳定性起到支撑作用，有着预防围岩风化，防渗水的特点。隧道洞内衬砌施工运用衬砌台架与钢模板搭配施工。在洞身开挖支护程序完成以后，开始从事边墙及拱部衬砌施工。需要注意的是灌注混凝土两侧需要对称同时操作，在保证泵送混凝土均匀的同时，也要保证混凝土灌注作业连贯性，并且振捣过程要仔细。进行拱部封顶操作，确保填满捣实无空隙。最后做好洞内洒水养护工作[11]。拆模需要对混凝土模角和表面加以保护。

2.4 地质超前预报技术应用

隧道施工地质超前预报对围岩变化测定起到了非常重要的作用，地质超前预报能够准确预报前方地质情况，可以给施工提供详实的技术数值。并将预测的数据及时反馈给调度室与工程部进行分析汇总，适时调整修正施工方法保证施工顺利进行。进行的分析预测能够总结经验，逐步提高前方地质预报的准确性；全面对隧道施工提供技术应用支持。

2.5 测量放线技术应用

隧道测量的管理需要注重事项包括洞内外的平面和高程方面的控制；有洞内中线测设工作；还有对施工的贯通误差方面进行调整[12]，最后是保障竣工的测量工作。为了确保隧道施工相向开挖的工作面有序开展，需要从以下几点值得注意和加强，首先洞外总体控制开挖前就组成洞外的施工控制网络，依照相关资料不断复测和调整校对洞外线路的中线控制桩，以精确参数资料作为施工的技术支持[13]。

其次在洞内监测点控制方面，比如用全断面开挖法的施工工序测量同样投入大量测量工作。在隧道贯通前，洞内平面控制测量伴随开挖进展测量误差做随时的精度调整，洞外控制网和洞内施工控制测量应保证必要的精度[14]。只有保障测量放线的准确率，才能够有效地保证施工的质量。严谨的测量放线的数据资料加强了施工基础层面的稳定，切实辅助了工程施工的进程与质量标准。

2.6 钢筋绑扎施工

隧道工程施工中钢筋材料绑扎处理也相当重要，钢筋材料选材方面谨慎采购，能确保钢筋材料的质量和钢材性能，同时必须使用专业培训的人员或经验丰富的焊工师傅进行操作，这样能够保证质量和避免失误率。还可以通过加强焊接的环境控制，减少因各种干扰形成对钢筋焊接人员的影响，降低缺陷概率。保证钢筋绑扎的整体结构和标准水平。

2.7 混凝土施工技术

混凝土施工管理中，对每一道施工工序的控制都有着严格的要求和标准，质检部门和现场监理要重视加强质量的审查力度。而且在混凝土的浇筑施工方面，针对浇筑的时效性连续性进行控制，缩小和避免因凝结振捣不均匀产生的气泡缝隙，只有规避工程的结构安全稳定造成的影响，才能提高混凝土的施工质量。还有在混凝土施工的养护处理方面，无纺布覆盖及专人喷淋养护工作是很关键的操作，这是对混凝土施工养护周期的控制手段，减小混凝土裂缝质量问题发生的必要措施，能够极大地增强混凝土表面的光洁度和美观度。保质保量地使隧道施工混凝土水平达到最优的级别。

2.8 模板施工技术应用

隧道工程施工中，模板施工管理方面值得加强控制，从模板材料的堆放及养护开始加以处理，避免受潮污染等对其稳定性的影响。在模板施工技术应用中，将脚手架、竹模板、复合模板、定型钢模管理进行严格管控[15]，并做好质量审查工作，从模板材料的规格尺寸、厚度、边角整齐度、破损程度进行筛选控制。使模板在安装应用施工中，充分合理地加以利用，减小浪费与经济效益挂钩，降本增效从细节落实在施工中。

3 施工技术管理

3.1 施工技术要点

项目工程的管理中，对技术要点严抓落实会对于隧道工程的顺利施工打下良好的前提条件，施工技术管理方面应该从上到下，明确各部门职能划分清晰的职责范围，还需要加强施工安全和质量方面的管理，制定出详细的管理制度及其内容。

按照目前隧道工程施工的现状，从安全的角度要注意以下几点：隧道洞口的施工之前，需注意保护仰坡以及边坡的稳定工作，仰坡的坡面做必要的好防护并及时间处理危险的石头，雨季做好周边排水系统的修建，开挖前对仰坡、高边坡进行必要的保护[16]，利用植草和格宾网增加其稳定性，加强爆破施工中对山体的损坏，防止出现水土流失现象[17]。明洞的侧壁施工则需注意地基的稳定性保护工作做支撑，施工过程中不断地开展监督和预防工作，这一点同样重要，这些都是安全保障整个项目安全生产进程的基础性工作。

3.2 施工材料监管

砂、石、水泥、钢筋和防水材料是隧道施工的所有材料重要组成部分，用量很大，采购资金多。项目部物资管理部门均采用供应商竞标的形式，择优选用。砂、石通常是本地就近选择原材料，质量放心，眼见为实，也可承包商外包队伍统一购买。其他的原材料，均通过招标形式采购。水泥、钢材、防水材料等，项目部物资部是有长期合作的固定的材料供应商提供货源。混凝土的配合比，经过实验符合标准后才正式投入到施工生产中。实验对混凝土的强度、渗透、塌落度进行测试对混凝土质量负责[18]。施工区四周设专员进行养护工作。从而使得混凝土施工质量稳步提高，隧道工程的整体质量管理水平同步提升。

3.3 施工用电管理

隧道施工用电安全是非常重要的，关乎施工人员的生命安全和施工整体进程，管理当中需要格外注意，供电应符合下列规定：

（1）施工现场的用电供电标准严格按照三相五线执行布置，配电漏电保护需要设置的工作接地；隧道内供电线路按标准采用重复接地操作布置，不能为了节省环节，将用电安全当儿戏。

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（2）隧道内施工区用电按标准布设配电箱，漏电保护装置需完备，所有设备接电用电需要正式电工进行操作。用电设备禁止私拉乱接现象发生。一经发现按照规定严格进行处罚。

（3）隧道施工需要有备电源，预防停电和断电事故，比较常用的是柴油发动机，同样需有漏电保护装置，和防短路过载保护系统，与外电线路电源联锁，禁止并列运行用电。

（4）高处用电使用的电源线在架设时需要设有绝缘和接地，高处架设电缆的电杆必须牢固稳定，不准使用未做绝缘处理的钢管和木棍架线。无论高低处的电缆都需要与人员、机械设备必须保持一定的安全距离，配电箱使用格栅或栅栏遮挡，配电箱体上必须有警示标志牌。

（5）隧道内灯光与照明方面均需要使用36V的安全电压。

3.4 施工通风管理

施工通风管理严格依照相关规定执行，隧道内氧气含量范围需要使用仪器进行测量。隧洞内空气中，有毒有害物质的浓度也要符合国家规定的标准值。作业开挖面开复工过程中需要对通风和分析空气中有害气体浓度进行事前检查，符合标准才准许进入施工。进出口的通风管风机下禁止一切人员车辆停留。风动机械和软管连接一定要牢固，风管网路中设置有分段控制闸阀门，风管检修和拆卸连接风管需要管路的闸阀，必须停机或关机再进行操作；供风系统在使用期间洞内外需设置专人检查养护，保障供风管路正常运行。

3.5 防尘防毒管理

隧道洞内施工防尘防毒有管理和措施，定期地检查隧洞内粉尘与有害气体的浓度。喷射混凝土粉尘浓度超过标准时，则及时采取防尘措施。装碴作业在出碴前应用水淋湿碴堆。

3.6 施工供水管理

隧道内需要注意的是，不能将供水水池修建在隧道的顶部，合理按照要求控制水压。洞内给排水使用机械抽水需要专人轮守，水渠河边抽水需要有两人看守，过车地段可设置保护措施，检修抽水机和供水管路需要关闭控制供水的闸阀或电源。

3.7 施工质量措施

隧道质量管理的措施有以下几个方面：

（1）监控量测队人员按照预定周期进行测量，并且收集准确完整测量数据，对围岩实时信息进行及时反馈，给项目部设计和施工提供科学的测量数据。

（2）严抓锚喷支护的施工质量，抽样检查锚喷层厚度与锚杆的抗拔力，确保达到支护的稳定性。

（3）隧道施工废水与排放应顺畅正常，避免出现异味和堵塞现象发生。

（4）施工中检查出的超挖部分，依照规范要求，采用相同级配合比的混凝土进行密实回填。

（5）雨季时及时建立防护措施，成立防洪组织，准备好相应的防洪物资，做好应急预案以应对抗洪抢险工作。实时关注天气预报，及时通知传达雨情报告，调度室根据天气预报，安排工序，提前做好相应防护工作。关注地下水水量及流向变化情况，做到隧道内不裂不渗漏，将排水工作做到位。同时洞内衬砌背面的排水需顺畅。

（6）衬砌注浆密实监管有力，按照设计标准预留伸缩缝，伸缩缝保持竖向笔直无错台无咬口现象，合理设置止水条止水带。连续灌注衬砌，避免中间停断。

为避免二次衬砌出现裂迹，可采用掺粉煤灰和外加剂和掺和料，调低水灰比的砼。混凝土施工中选择适合的水泥、粗细骨料也能防止不裂。二次衬砌混凝土的洒水养护，能够确保混凝土质量。防止水泥受潮应该将水泥堆放在防雨棚内，底下垫木或者防水雨布。

3.8 施工安全管理

安全教育培训需要所有施工操作人员必须参加，施工人员严格执行技术安全规范进行操作，进入隧道施工佩戴安全帽和安全带。机械设备特殊工种需要持证上岗，车辆和多臂钻等机械设备要随时检查是否保持正常状态，该养护维修及时进行处理。隧道内专职安全员实时现场监督检查施工中可能存在的安全隐患，对严重违反施工安全规定的人员和车辆，有现场下达警告罚款甚至停工整顿的权限，等复查合格才允许复工。对已经发生事故，严格依照规章制定处理。

4 结束语

在进行隧道施工的过程中，通过对安全隐患的治理、勘察和测量的分析、质量环节的把控、对隧洞内的风、水、电等方面有效管理，以及对各施工工艺做了简要介绍并提出了注意事项，综合各管理方法和措施，对隧道施工的特点和工艺已经有所了解，继续努力向先进的施工单位学习，考察参观交流能够在工艺质量方面得到丰富的经验，也能从同行处借鉴到优秀的管理方法。不仅要向同行学习更要向国外建筑施工企业取经，让高科技融入现代化隧道施工中来。只有不断地优化和更新隧道的施工技术，提升科学化的施工工艺，才能够确保隧道工程施工方面有大跨度的飞跃和提升，使我国隧道施工领域始终屹立于国际领先的地位。