公路隧道正洞施工技术分析

杨珂

（山西路桥集团隰吉高速公路有限公司，山西 临汾041300）

0 引言

公路隧道正洞施工是指对隧道主体工程开展建设作业。受隧道结构及地质条件的影响，施工过程存在较大的难度和风险。为充分保障隧道项目施工质量和安全，应对正洞施工技术进行深入分析，总结相关技术要点，优化施工方案，有助于强化公路隧道整体建设水准，促进交通基础设施建设可持续发展，切实提高公共服务能力。

1 工程概况

以隰吉高速公路中的黑家岭隧道工程为例，对该项目进行地质勘察后，报告中显示施工区域位于剥蚀中低山岭地势，地形较为险峻，存在深沟谷。隧洞长度2.32km，设计双向四车道，速度为80km。经过对隧道地质环境的勘察，发现隧洞段围岩部分主要有碳硅板岩、硅质板岩等，且呈单斜构造形式，常见围岩破碎现象。测量该公路隧洞的左右线起点，左线洞口处属于石质山坡，坡率为1∶0.5，在右线洞口处进行开挖作业时，设置12m 施工场地，隧洞进出口标高测量结果为786.260m、781.381m。对隧洞开挖段进行围岩勘测，发现存在断裂破碎带，伴有断层和软质岩层等，因此地质评估结果为“较差”，并且部分施工段可能出现瓦斯、岩爆、变形、岩溶等问题。开展正洞施工时，施工单位应明确相关工艺要点，提升施工水平，满足建设质量要求。

2 公路隧道正洞施工技术要点

2.1 做好施工测量工作

结合此次工程隧道的施工设计方案，详细规划隧道线路形状、洞口位置等内容。为保障施工活动有序开展，提高作业质量，应当积极做好施工测量。如该工程测量人员重点对洞口及洞外施工控制网等进行测放，按照结果确定导线参数，有助于确定各个施工点位。同时，按照现有的施工资料文件，了解洞口结构和标高等参数数据，能够获得精准的洞口坐标值、边坡刷坡点坐标等。利用全站仪等专业设备，针对洞口变仰坡的刷坡线等开展测量放样，便于合理布设测量桩点。完成洞外平面以及高程数据测量作业后，应对隧道进出口的点位高程、坐标等进行计算。确定公路隧洞内部的中线点，有助于保障控制点布设间距、角度、高差等符合施工要求和设计标准。

为保障施工测量工作的规范性，测量人员需以设计图纸为依托，合理利用测量设备，确保公路隧道结构尺寸测量准确，尽可能减少误差，避免影响后续施工作业。在该工程中，测量人员先对隧洞内的控制点进行高程和中线测放，然后使用断面检测仪等设备，针对隧洞内的开挖断面、衬砌轮廓线等，实施精确的检测和复核。同时，为保障隧洞测放数据的准确性，测量人员需在洞内设置相应的温湿度传感器，根据环境数据变化对施工参数进行调整，保证作业活动安全、顺利进行。

2.2 强化洞口段施工技术控制

此次工程的洞口段施工，主要侧重洞口清理及边坡、仰坡施工，进洞施工，明洞、洞门施工等要点，具体如下：

2.2.1 洞口清理和边坡、仰坡施工技术

根据该公路隧道施工设计方案，洞口进口段施工采用明挖法、半明半暗法等，如先对隧洞外侧的半幅套拱进行施工，完成作业后再用暗挖法，构建内边墙并喷射混凝土，实现初支作业。对洞口的出口段采用明挖施工技术，作业前施工人员应全面了解洞顶孤石、围岩的分布、结构和数量等，如发现存在松散状态、风化状态及破碎部分，应及时进行加固和清方作业，适当开展嵌补和支顶作业，有助于消除施工过程中的安全隐患。另一方面，施工人员在开挖隧洞的明洞和洞门前，应在洞口边坡、仰坡以外5m 左右设置截水沟，还要根据隧洞进出口的地形条件，在设计坡度时考虑淤积问题，应控制坡度不小于0.3%。在施工期间，采用人工与机械设备结合作业模式，施工顺序为从上到下，有序开展明洞开挖、洞门段土石方开挖等，采用分层作业法，每层开挖厚度为2～3m，依据开挖施工进度的推进情况，有序实施喷锚支护作业。对开挖施工过程中产生的弃渣，可利用装载机和自卸汽车等运输到指定的弃渣场地。除此之外，对钢轨支架的基础部分采用C20 强度的混凝土，设置在发生围岩落石的下侧，目的是起到良好的防护作用，避免施工期间发生安全事故。

为保障洞口施工活动的顺利进行，应在开展暗洞施工前，在洞口衬砌外1～3m 内对边坡、仰坡进行锚喷加固施工，该工程采用10cm 厚喷射混凝土悬挂钢筋网进行支护，钢筋网的规格采用直径6mm，网格规格为20cm×20cm。锚杆为直径22cm 砂浆锚杆，长度控制在4.0m 左右，间距为1.5m×1.5m，按照梅花桩形式布置，喷射混凝土采用湿喷方式。

2.2.2 进洞施工技术

进洞施工在整个洞口段作业环节具有重要地位，为保障操作质量和效率，施工人员需充分把握相关技术要点。如在该公路隧道工程中，开挖洞口土石方是一项关键要点，一般情况下，当开挖到规定里程后，应当设置台阶并施作暗洞套拱。然后施工人员可按照图纸要求，选择适宜位置合理安装导向架，再开展超前管棚支护作业。结合该工程的具体情况，为实现后续三台阶作业及短进尺施工，应在洞身实施开挖时借助挖掘机、风镐等设备工具。经过混凝土初喷后搭设钢架结构，保证其具有稳定性，再安装锚杆和实施挂网操作，最后实施复喷作业。为充分保障施工质量，应先测量边墙和坡面等部位，保证其具有良好的稳定性。

2.2.3 明洞和洞门施工技术

完成进洞作业处理后，要把握好明洞和洞门施工技术，如在开挖明洞后及时对基底进行施工，保障实际承载力达到相应设计要求。实施仰拱施工作业时，应对该部位的混凝土状态进行检查，如达到终凝时，应立即开展浇筑操作，然后实施填充施工。完成该工序后，施工人员要开展衬砌施工，沿明暗洞交界处，沿洞口方向推进。为保障施工质量，应将模板台车作为衬砌内模，借助组合钢模等，对衬砌进行灌注成型作业。除此之外，完成洞口段的衬砌作业后，应进行洞门施工。操作时施工人员可在端墙背面设置排水盲管，通过外包土工布的形式组成管网。选择材料时，纵向与横向的管道规格应不一致，其外径分别为100mm 和80mm，间距在2.0m 左右。路基面部分可利用外径100mm 的PVC 管材料连接排水盲管，将积水顺利排入侧沟中。在浇筑施工期间，利用洞外自动计量拌和站及运输车，将混凝土混合料泵送入模，保证翼墙和洞门端墙的强度得到提升。最后采用插入式振捣器对混凝土混合料实施振捣密实、平整作业，按照左右交替分层对称填筑方法开展施工，保证洞门作业质量良好。在二次衬砌施工环节，采用复合式衬砌，提前在工厂内制造台车，运输到现场后进行拼装，采用五点定位法对台车模板进行定位。开展衬砌施工前可先对模板表面打磨，全面清理锈迹，做好防腐处理，对衬砌结构的伸缩缝、沉降缝设置止水带，用分段安装的方式固定在挡头板位置，按照现场具体情况实施热接或冷接方法。

2.3 规范洞身段施工作业

在该公路隧道工程中，采用钻爆法进行洞身段施工作业，经过前期地质勘察，发现正洞V 级围岩开挖并且呈浅埋状态，所以对偏压段采用中隔壁工法。对于V 级围岩深埋段开展施工，需保留核心土，因此确定采用三台阶环形法。针对Ⅲ级和Ⅳ级围岩则沿用台阶法施工。在具体围岩段使用期间，施工人员按照要求和方案，有序开展光面爆破技术、初支湿喷混凝土工艺等。在衬砌拱墙之前，先对仰拱进行填充和浇筑施工。对Ⅳ级围岩与V 级围岩等，均需开展二次衬砌施工。为避免引发施工安全事故，结合该次工程实际总结出如下技术要点。

2.3.1 台阶法施工技术

合理应用台阶法，在实际操作环节设计台阶的长度为3.0～5.0m，实施光面爆破技术降低对围岩产生的震动。操作工序为使用风钻等工具，在上台阶部位进行钻孔，再利用扒装机等将下断面的钻渣进行收集和清除。在施工中下台阶部分不存在钢拱架初支，所以可与上台阶同步施工。应用台阶法施工技术的过程中，为保障作业质量良好，应注重解决上下半断面施工过程的干扰，在开挖好下半断面及边墙后，需立即喷射混凝土进行初步支护。

2.3.2 三台阶环形开挖技术

基于对该隧洞工程地质条件和施工条件的考虑，采用三台阶环形开挖技术，如针对隧道正洞部分的岩溶、裂隙水发育深埋段等，实行上、中、下三台阶作业。操作人员可沿隧洞纵向方向，有序进行开挖和支护作业。如果围岩收敛和变形现象较为严重，应当在开挖时增加仰拱支撑，保证作业安全性。在爆破施工期间，操作人员要注重控制炮孔的深度和装药量，对各部分初支施工环节应紧密衔接，及时采取闭环措施。在施作下台阶部分时，及时开展仰拱施工作业，严格按照设计要求闭合支护体系，确保其具有良好的稳固性。由于在具体操作中，对拱部超前支护后，需对上部弧形导坑环形向上开挖，保留3.0～5.0m 的核心土。严格按照初支钢架的间距确定开挖循环进尺，如左右侧中台阶的开挖进尺应不超过1.5m，开挖高度应控制在3.0m 以上，3.5m 以下。保证左右侧的台阶错位不超过2.0～3.0m，循环进尺长度不超过3.0m，不短于2.0m。同时，施工人员可在隧底开挖及支护循环后，针对段长4.0～6.0m 的部分实施仰拱初支施工，具体施工立体效果如图1 所示。

图1 三台阶开挖法施工立体效果

2.4 加强施工监测

按照我国现行规范及技术规程，对公路隧洞工程实施监控有助于保证作业质量，施工人员合理布置测点，制定符合该工程实际的监控等级管理制度。此次工程在隧洞内设置观测点后，应委派专门的技术人员开展检测，检测内容包括隧道断面全圆检测等。根据测点坐标对其弦长进行推算，并将测量结果标注在坐标系内，有助于绘制准确的变形曲线图。然后对多次变形量的散点，开展回归分析，能够预测施工变形趋势，为二次衬砌施工、正洞施工等提供施工效果评价依据，同时应在隧洞现场做好监控量测项目。

3 结语

综上所述，基于此次隧洞工程实际，对正洞开挖施工技术进行研究分析，应注重加强施工测量，即合理确定各项施工点位，保证高程及中线测放的准确性。在明洞和洞门施工技术中，深入把握洞口清理和边坡、仰坡施工技术、进洞施工技术、明洞和洞门施工技术等，同时注重规范洞身段施工作业，合理运用台阶法、三台阶环形开挖施工等工艺，呈现加强施工变形监测，有助于提高隧洞施工质量和效率，满足破碎围岩隧道正洞施工要求，确保公路隧道项目施工具有良好成效。