市政公路下穿河流段隧道施工技术

李 雪 张 杨

（山东华富建设有限公司，山东 潍坊 261000）

0 引言

市政公路下穿河流段隧道施工包括众多的施工项目、施工技术，加之施工环境具有复杂性的特征，更是加大了施工难度。为解决施工问题，降低施工难度，施工单位有必要做好施工调查工作，了解施工情况与要求，并设计科学的施工方案。与此同时，施工人员有必要学习河流段隧道施工技术，掌握施工技术应用技巧，合理地推进河流段隧道施工活动。

1 工程概况

本次以某市政公路下穿河流段隧道工程作为研究对象，该隧道两岸结构采用明挖法进行施工，全线长度为890m，其中明挖隧道长600m，暗挖隧道长度为290m，均为双向四车道设计线路，施工段在河床下最小覆盖厚度为14m[1]。该工程施工难度比较大，在施工的过程中容易遇到各项问题[2]。所以说，施工单位需要认真、谨慎地开展施工活动，积极地迎接施工中的挑战。

2 市政公路下穿河流段隧道施工技术研究

2.1 超前地质预报

2.1.1 预报的目的

超前地质预报是市政公路下穿河流段隧道施工的重要环节，预报的目的如下所述：1）了解工程地质概况，明确施工方向，保证隧道施工工作的有效推进，提升隧道施工水平；2）排除隧道施工是一项安全风险高的工作。超前地质预报工作可确保施工单位合理推进施工安全方案工作，降低施工人员安全风险；3）隧道施工设计工作的顺利推进需要超前地质预报信息数据支持，而在有效开展该项工作的情况下，隧道施工设计工作水平将会提升；4）在编制竣工文件时需要地质资料，而预报所得的数据、资料就属于地质资料，通过开展预报工作，可为竣工文件的编制提供资料支持。后期也可以参考预报数据资料，提升隧道安全运营水平，最大化地发挥隧道价值。

2.1.2 超前地质预报的手段及其任务

提前开展隧道施工活动，对比隧道施工与地质预报所得出的信息数据；应用综合超前地质预报的方法在施工期间有效地开展预报工作，以获知工程地质与水文情况，明确不良地质的位置，评估不良地质对施工安全性、施工质量的影响，为隧道施工的科学推进奠定坚实基础。

2.1.3 超前地质预报方案

由于超前地质预报事关工程的安全性、工程建设质量，相关主体需要高度地重视该项工作。构建超前地质预报方案，有利于提高预报水平，因此要做好该项目工作。预报方案设计的要点如下所述：1）根据隧道情况以及工程质量、安全要求，结合采取长距离与短距离预报；2）将超前水平钻孔作为一项重要的施工活动，以便清楚地了解地质情况，保证地质预报的准确性、科学性。

2.1.4 隧道超前地质预报方法

本次研究的隧道超前地质预报方法如下：1）TSP203超前地质预报系统。应用TSP203超前地质预报系统可预测掌子面前方 100m~200m 的地质条件，为施工提供可靠依据。因此在本次工程中应用到了TSP203超前地质预报系统，超前地质预报程序见图1。首先，现场准备。在开展隧道超前地质预报工作前，一定要做好现场准备工作，以便达到事半功倍的预报效果。包括做好接受器套管清洗、安装等工作。同时联接电缆、炮孔装药等为后续预报工作的有效推进奠定基础。其次，数据录入。应用计算机作为信息数据的录入工作。最后，数据处理。解译在预报中所获得的数据、图像等，为后续施工工作的推进奠定基础。2）地质雷达。在应用地质雷达预报前，要做好测线布置工作。即针对该项目，就需要做好十字形布置、井字形布置工作，进而正式开展地质检测工作。3）超前钻孔。在隧道超前地质预报中，可采取超前钻孔的方式，开展预报活动。超前钻孔预报的流程见图2。首先，开展测量定位工作，其次，做好机械就位及安装工作，在该环节中要把控测量定位工作。再次，进行水文地质试验工作，包括钻进水文地质试验地点→整理岩石标本（岩芯）→进行岩石标本鉴定→涌水测定，了解地质水文状况→存储岩石标本，然后，资料整理。最后，预测预报与印证。

图1 超前地质预报程序

图2 超前地质钻孔预报流程

2.2 下穿河流段超前探水方案研究

在下穿河流段隧道施工中，要明确提前构建探水方案。该方案涉及的内容如下：1）应用红外探水技术可在复杂环境下获得准确的信息数据。采用红外探水技术探测下穿河流段是否存在水，以便更好地评估施工活动，有效地为施工工作排除不良干扰因素，在距离掌子面 20m 范围内进行了探水工作，发现确实存在水；2）在隧道轴线上，每间隔10m就设置了1个测试点，根据实际情况总共设置8个测试点，进而开展测试工作[3]；3）在测试完成后，则需要整理所得的数据资料，并分析数据资料，切实保证后续施工活动顺利推进。

2.3 全断面帷幕注浆地层加固技术研究

全断面帷幕注浆属于地层加固技术，在工程建设中，要注重应用全断面帷幕注浆施工技术，对地层进行加固处理，具体涉及的施工工作如下所述。

2.3.1 钻孔

在钻孔前，要做好钻孔机器的选择工作，针对该工程选择的是RPD-75SL-H2多功能钻孔机。为提高多功能钻孔机应用水平，保证施工效果，要做好开孔直径的控制工作，避免降低施工水平，同时也要控制好终孔直径。前者的直径为Φ110mm，后者的直径为Φ91mm[4]。记录是钻孔施工的一项重要环节。相关人员需要做好记录工作，如记录出水量、终孔深度等，这样就可以为后续工作提供数据资料。

2.3.2 注浆

在该工程施工时，一定要根据注浆的流程开展施工活动。注浆的工序包括以下事项：挖孔口段安设套管；在钻孔到位后大，将注浆管后退3m，进而开展注浆施工；注浆管继续后退3m，再次进行注浆；仍旧后退，直到完成整个注浆施工工作。

2.3.3 注浆方式

将套管柱塞方式应用注浆工作中，提升注浆施工水平。针对超过 20m 的深孔，要确认注浆管位置，进行压力控制工作，保证注浆效果。

2.3.4 注浆前的准备工作

开展注浆前的准备工作，有利于达到事半功倍的注浆效果。所以说，注浆准备是一项不可缺少的工作。注浆前的准备工作即试泵，以了解泵吸水功能，其中在泵的压力符合预定注浆压力后，要持续3min。倘若在3min泵没有出现运行问题，就代表泵的功能是正常的，可保证注浆施工操作活动的顺利推进。

2.3.5 选择注浆参数

在注浆施工中，要做好注浆参数的选择工作，包括注浆压力须设定为2.0MPa~5.0MPa；注浆的速率为5L/min~110L/min，其中，相关人员需要注意观察施工实际情况，灵活地调整注浆的速率，保证注浆施工质量。一般而言，注浆的速率须控制在 5L/min~110L/min。在停止注浆操作后，需要再注入一定的清水，清洗管中的浆液，防止浆液凝固在管中。在整个注浆施工完成后，要拆卸注浆器，冲洗保养注浆机具。

2.3.6 注浆中异常现象的处理

在发生注浆异常现象时，会影响注浆效果。因此，要格外留意注浆情况。如果注浆压力突然升高，就需要注入清水，待泵压正常后，就可以继续开展工作。通过开展这些工作，可以确保施工活动有效进行。为此，要注重研究注浆中异常现象的处理方法，并提前构建应对措施，以便有效处理该问题。

2.3.7 注浆效果检验

在注浆施工完成后，要检查注浆施工工作，了解注浆情况。

2.4 开挖方法研究

2.4.1 洞口处理方法

2.4.1.1 洞口段超前长管棚

根据工程实际情况，确定注浆长管棚，其中采用的是φ108mm热轧无缝钢管，钢管长度是 40m，壁厚是 6mm，环向间距是 40cm。在钢管长度、壁厚、环向间距得到有效控制的情况下，就可以顺利推进洞口段超前长管棚施工工作，具体如下所述：1）施工准备。制作钢花管，做好钢花管上圆孔直径、孔间距离的控制工作，将孔直径控制在10mm~16mm，孔间距离为15cm。在整个施工中会应用到多个钢花管，为提升施工质量，要用丝扣连接钢管节间。另外，在施工前，要做好水泥试验、注浆参数的设计等多项工作，保证注浆效果。同时应用M10水泥砂浆进行钢管封孔；2）孔口定位。开展测量定位工作，确定长管棚管孔位置，以防后续偏离正确的方向；制作导向墙，并埋设导向钢管；全方位、多角度地监测导向钢管位置，避免因位置错误而影响施工效果；3）钻孔、打钢管。在注完浆之后，再打无孔的钢管；在钻孔的过程中，要观察前一节管外露的距离，在外露达到30cm~40cm时，则需要接套管和长钻杆，再进行钻进工作[5]。4）钢筋笼制作。在施工中，应完成钢筋笼的制作工作。在制作前，要认真地观察、分析钢筋笼制作图纸，遵守设计规范、流程等，提升钢筋笼制作水平。与此同时，要做好钢筋笼材料的选择工作，防止应用不符合钢筋笼制作质量要求的材料。5）注浆。在钢筋笼放入管孔后，则需要进行注浆施工活动。在本次施工中主要应用M10 水泥砂浆，进行注浆施工作业，以保证注浆效果。在完成注浆施工后，需要进行管内浆液的清洗工作，以及进行注浆施工检查工作。

2.4.1.2 超前隧道开挖与初期支护

应用三台阶临时仰拱法进行超前隧道开挖施工活动；应用I20 型钢钢架、φ89mm 超前大管棚、φ25mm玻璃纤维锚杆、混凝土等开展初期支护工作，这样不仅可以保证施工工作的顺利进行，而且可以确保施工人员安全，因此势必要做好该项工作[6]。

2.4.2 洞身开挖

应用CD法进行洞身开挖施工活动；分左、右导坑开展开挖施工活动；在使用分机器开展开挖施工时，人工也需要加入开挖施工工作。通过人工辅助洞身开挖施工工作，保证施工质量，保障施工安全。

2.5 施工控制技术研究

2.5.1 初支施工技术

在工程施工中会应用到初支施工技术，包括钢架施工工艺、喷射混凝土施工工艺。本次介绍了2项工艺的施工要点。

钢架施工工艺应用要点：1）根据设计图，检查钢筋架，如果钢筋架不符合设计要求，则不应使用该钢筋架；2）在施工的过程中，会受到内外因素的影响，进而留下浮渣。为此，清除底脚处的浮渣[7]；3）根据施工要求、设计图纸等，做好钢管的焊接工作；4）纵向连接钢筋，为顺利开展施工活动奠定基础。

喷射混凝土施工工艺应用要点：1）选择符合混凝土施工要求的材料，根据混凝土配比标准，进行配比工作，充分地保证混凝土的性能，最终混凝土的强度等级应为C25、密度应为≮2200kg/m3、1d 龄期抗压强度为≮5MPa、弯曲抗压强度为≮13.5MPa；2）将湿喷工艺应用在喷射混凝土施工工作中；3）在喷射的混凝土按终凝2h后，则需要进行养护，即通过洒水的方式开展养护工作，一般而言，洒水养护的时间应大于一周。

2.5.2 二次衬砌施工工艺

在施工中，要遵守二次衬砌施工流程，包括检查支护工作→铺设防水板→准备混凝土施工材料→推进灌注工作→拆除模板→开展施工养护活动。对施工人员来讲，其需要掌握二次衬砌施工要点，提升自身专业技能，进而保证二次衬砌施工工艺应用效果。

2.5.3 结构防水防排水施工

在河流段隧道防水防排水施工质量不高的情况下，会影响工程寿命，降低工程质量，同时会埋下很多安全隐患，容易造成不可估量的损失。正因如此，施工单位格外地重视河流段隧道防水防排水施工工作。一方面，要铺设防水板，另一方面，要做施工缝处理，防止出现缝隙透水的问题。结构排水施工要点：沿线每隔100m左右设置一个集水坑，设置排水泵站，保证排水工作有效进行；为将水排出隧道，要在外设置排水池，并做好内外排水设施的连接工作。在排水的过程中，应根据积水情况，移动排水泵站，保证排水效果。

3 结语

综上所述，在市政公路下穿河流段隧道施工中，要做好综合超前地质预报工作，了解地质情况，排除施工安全隐患，科学推进后续施工活动。同时在施工中要做好加固处理、开挖施工、结构防排水施工、施工安全管理等多项工作。在施工结束后，不仅需要检测工程质量，而且需要总结施工经验，完善市政公路下穿河流段隧道施工体系，以便有效指导相关施工活动。