隧道施工难点及技术措施研究

2022-12-04王振宇

运输经理世界 2022年20期

王振宇

（江苏海通建设工程有限公司，江苏连云港222000）

0 引言

隧道建设工程是我国至关重要的民生工程。隧道可以将山区居民与平原居民相联系，极大地推进了我国山区居民脱贫攻坚的任务进度，消除了各个地方的经济交流壁垒，从而推动我国国民经济的快速发展，同时进一步推动我国交通网络的完善，从而达到相辅相成、共同向上发展的双赢局面。就目前的交通网络实际建设状况而言，其受到了各种各样的因素影响，造成交通建设项目受阻或质量不佳，致使遭受大量的损失，因此需要对隧道工程项目进行全面的分析，从以往的项目建设施工中寻找相应的经验，并进行多次尝试和研究，应对不同的施工问题，采用针对性的解决措施，确保施工质量，减少病害的袭扰。

1 隧道工程施工的特点

1.1 危险性

在道路桥梁隧道的施工过程中，山区地带经常会遇到复杂的路段，其隐藏危险也对施工人员的人身安全影响极大。例如，在地下水丰富地段开挖时，如若破坏了原有的地层结构，就会造成水和土体一起涌入开挖洞室，从而威胁到施工人员的安全；又如瓦斯浓度过高，隧道内通风条件差，也会引发工人中毒或窒息的可能等等[1]。

1.2 差异性

我国幅员广阔，拥有着多种地形地貌，不同的地区有着不一样的地质条件。对于平原城市，其道路建设的地形相差不大，主要考虑其地质土壤条件、气候因素以及该地段的交通情况，从而制定出科学的施工方案；但是对于隧道的建设就具有巨大的差异性。

例如，隧道一般是贯穿山脉和丘陵的，每一个山脉的地质环境都有巨大的差别，若在地震多发地带还有坍塌的危险。

1.3 未知性

隧道的施工具有未知性。在隧道施工过程中，一般会采用爆破的方案，若对地质情况勘查不明确，就极有可能造成崩塌或地下水上涌，不仅会损害大型的施工设备，还会对施工人员造成生命威胁。

1.4 多变性

在隧道施工过程中，项目的建设方案会由该地段的地质条件决定，但是大部分的建设单位在施工之前，没有完全了解该地段的地质情况，而是在施工过程中得到进一步了解，这就存在很多危险性，如涌水、逆流等。并且，有些区域有着多变性的特点，表面上看似正常，其实内部含有不良的地质夹层，从而增加施工事故发生的概率[2]。

2 隧道工程施工难点分析

2.1 地质问题

在隧道施工过程中，地质问题是比较常见的难点问题，一旦错误勘查该路段的地质情况，或是勘探不详细，就极有可能在施工过程中引发一些灾害，导致施工项目停滞，甚至还会致使施工人员受到伤害。对于隧道的建设，一般工程都会采用爆破的方式开凿，如若地质勘探资料不充分，就无法掌握爆破材料的使用量。若爆破威力过大，就会对地质结构造成破坏，使得岩石结构失去坚固性，从而进一步加大隧道施工坍塌的概率，使施工人员受到伤害。

2.2 钢筋锈蚀

在隧道建设过程中，施工材料无法避免地要用到钢筋，其对建设工程结构起到了支撑性的作用，但是由于周围环境的影响，不可避免地会发生锈蚀的情况。若环境非常潮湿且防腐工作不到位，那么会加快其结构中钢筋的锈蚀速度，从而缩减项目工程的使用年限。当锈蚀到达一定程度后，钢筋结构就无法发挥出支撑作用，从而降低项目工程的承载能力，使其坍塌，威胁过往行人的生命安全。

2.3 隧道路面施工问题

在隧道建设中，虽然隧道的路面不会直接暴露在自然环境中，不用遭到雨水的侵袭，但是由于城市交通隧道的地势一般会低于其他道路路面，所以极易汇集雨水，若排水系统不佳，就会侵蚀隧道路面，甚至会破坏隧道的承重支护，不仅会造成隧道路面病害，增加车辆驾驶的危险性，还会引发隧道崩塌，阻塞城市交通来往。

2.4 铺装层脱落

在隧道建设过程中，铺装层脱落也是施工中的重难点问题，应该重点关注以下几个方面：第一，明确混凝土的厚度，并选择合适的铺装材料；第二，浇筑隧道顶部时要对其进行严格清理工作，以免混入杂质影响浇筑的强度，并且要做好凿毛工作；第三，选择良好的防水材料，避免出现渗漏现象。

3 隧道施工难点对应措施

3.1 加强施工勘测

在隧道施工过程中，需要注意以下几个方面：

第一，建设单位在施工之前需要对该地段的水文地质进行详细的勘查，并且还要将勘探信息进行整理，生成一份详尽的水文地质报告。同时，施工方案设计人员需要进入现场进行实地考察，再结合勘探报告设计出合理的施工方案，从而确保隧道施工的安全性，提升施工进度，避免地质灾害影响施工。

第二，即使制定出了施工方案，也要在施工时对周围的地形条件进行再次检查，并根据实际变化情况完善施工方案，同时需要依据地质条件制定相应的紧急避险方案，并且在施工之前做好相应的防护措施，避免施工过程中出现意外状况，从而将施工危险降到最低。在隧道挖掘过程中，一般会采用爆破钻口的方式，这就需要根据隧道中岩石和岩壁支护的坚固度使用合适的爆破方案，尽量减少地质震荡，同时控制好爆破范围，避免造成隧道坍塌或飞石砸伤施工人员的情况出现。在爆破完成之后，需要立即对岩壁进行支护施工，以免造成山脉地质结构改变，使其稳固性减弱。

第三，在隧洞施工过程中，还需要根据地质结构的变化，加强对隧道的加固作业，从而确保施工人员的生命安全。若隧道中的土质比较松软，或结构不是特别稳定，那么需要在挖掘之前对山体结构进行稳固，并在挖掘前进过程中及时对支撑薄弱的地方进行加固，增强其承载能力，避免隧道坍塌[3]。

3.2 钢筋锈蚀问题的控制

在隧道开凿过后，由于混凝土需要长时间的凝固，一般会先采用大型的钢筋材料对隧道进行加固，以保障施工人员的生命安全，然后再进行地质勘查，评估隧道结构的稳定性，最后在薄弱的地方，使用钢筋混凝土进行加固，增强隧道结构的稳固。具体而言，隧道围岩支护一般分为初期支护和二次衬砌，二次衬砌基本上会采用钢筋混凝土结构。在二次衬砌施作之前，刚开挖之后进行的支护形式被称为初期支护，一般有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等形式。因此，钢结构在隧道稳固方面发挥着重大的作用，其防腐蚀也就成了施工中的难点问题。

研究人员为了探究钢筋锈蚀程度不同情况下的钢筋强度和韧性，将24根不同锈蚀程度的钢筋进行了不同程度的拉伸试验，试验表明：高程度锈蚀钢筋的屈服台阶消失，表明其强度和韧性严重下降，也就是说其承载能力会大幅度降低，当到达承载界限时，会致使钢筋断裂，而锈蚀钢筋屈服点、屈服阶段显著，钢筋的各种性能良好。

为了防止钢筋锈蚀，在桥梁隧道施工过程中一般会在其表面进行涂层，防止钢筋直接与空气接触，从而减缓锈蚀速度。目前，应用比较广泛的有两种：环氧树脂涂层和锌基镀层。前者主要由面漆和底漆构成，然后根据不同的防锈蚀等级涂抹相应的层数，其厚度一般在0.4～1mm之间。在涂抹防锈层之前，需要对钢筋表面进行清理，避免污垢影响涂层和钢筋相黏合，并且在运输过程中要轻拿轻放，防止涂层被剐蹭掉。锌基镀层则是通过阴极保护作用或钝化膜发挥作用，将不易发生锈蚀的金属材料电镀在钢筋表面，从而达到防锈蚀的效果。例如，Zn-5%Al的合金镀膜既可以进一步提升防锈蚀效果，也可以采用高强度Cr-Ni-Mo不锈钢材料等。

3.3 隧道路基施工工艺

隧道路基施工中的重难点问题主要在于沉降路段的施工和路面的排水问题。对于隧道路面沉降问题，建设单位首先需要对该道路路段进行地质勘查，然后对于易于沉降的路段采用科学的施工方式，在路基的密实度满足施工要求后，才能进行后续的施工，以免隧道路面被车辆长期碾压之后出现部分路面下沉的情况，致使路面高低起伏，进而影响车辆的正常行驶。

对于沉降较小的地段，可以采用适当的填补措施，既可以将松软的地质压实，使其密实度达到施工标准，也可以将土层挖出，再填充合适的土质材料。对于软路基，则应用石灰填塞压实法或垫层法。对于隧道路面雨水汇聚问题，建设单位不仅需要设计好排水方案，更要确保排水设施质量。

设计人员需要了解该地区的水文状况和地形条件，然后依据雨水量设计出相符的排水体系，隧道防水设计需要达到一级，隧道的拱部、边墙、设备洞、人行横通道以及车行横通道都不能出现渗水，路面要达到干燥无水的程度，洞内的排水不能出现淤积和堵塞，要保证排水畅通。在隧道排水施工中，需要注意以下几个方面：

第一，在初期所做的支护与二次衬砌间铺设EVA复合式防水板。

第二，在隧道的纵、环向施工缝中要加入中埋式橡胶止水带，在拱墙环向施工缝的内部进行带注浆管的遇水膨胀橡胶止水条的安装，在外缘做好排水盲管的安装。

第三，在变形缝做好沥青木丝板的填充，并做好中埋式橡胶止水带的加设，在外缘做好排水盲管的安装，并做好背贴式橡胶止水带[4]。

3.4 铺装层施工

在隧道路面铺装施工过程中，水泥混凝土和沥青材料都是非常重要的施工材料，一旦存在质量问题或在储存过程中受潮，就会严重影响隧道路面防水施工质量。特别是沥青材料，既可以对隧道路面起到防护效果，还可以减少车轮对路面的磨损，更能防止汇入隧道中的积水流入路面下侵蚀路基。在施工之前，要构建合适的设计配比度，并需要施工人员提前做好去灰和凿毛工作，从而提升铺装层施工的质量。

4 以大湾子隧道为例分析隧道施工问题

云南省山脉非常多，属于高原地带，地形复杂，其省内的桥梁和隧道的建设因为地形的复杂性而十分艰难，并且地质灾害频发，不仅会影响隧道的施工进度，还会威胁到施工人员的生命健康。因此，以云南省大湾子隧道为实例进行相应的探讨和分析。

4.1 裂缝问题

大湾子隧道所在的地质情况一般，在长期运行过程中遭受了周围地质情况的巨变，导致节理裂隙发育严重，中隔墙受力条件复杂，应力集中程度大，并且在围岩的长期压力下，其中的混凝土中隔墙出现了严重的横向和纵向裂缝。据研究发现，隧道混凝土产生裂缝主要有以下几点原因：

第一，建设单位为了节省施工成本，使用了劣质的施工建材。

第二，混凝土的混合配比存在一定的问题，并没有遵循配备设计流程对最后的配比结果进行试验。

第三，浇筑过程出现了不规范的操作，致使混凝土块的强度达不到标准。

4.2 渗水问题

大湾子隧道跨度非常大，并且中隔墙上方的岩石又比较破碎和松散，同时上方岩体还产生了裂缝，从而致使中隔墙上部岩体产生发达的裂隙渗流网络，其两侧也出现了严重的渗水泛碱现象。

5 隧道施工相应技术措施

5.1 裂缝修补措施

隧道建设出现裂缝，一般包含温度、收缩、沉降等类型。若要解决这些问题，则需要注意以下几个方面：第一，在建设过程中，挑选质量较好的水泥。在建设材料进入仓库时，需要对其进行抽样检测，并且要注意做好防潮保护措施。第二，注意混凝土的内外温度，避免因为环境与拌和温差致使混凝土发生裂缝。第三，在设计混凝土配比和浇筑方案的过程中，需要考虑混凝的负荷，特别是机器设备对混凝土带来的负荷，要适当增加其荷载缓冲范围，防止其超出设计预期而产生裂缝。

5.2 渗水问题的技术措施

对于渗水严重的地段一般采用凿槽埋管引排水方案进行防治。在施工过程中，需要在渗漏的地方沿着漏水区域凿出相应的沟槽。例如，在大湾子隧道防渗漏工程上，采用了槽深7cm、内口宽5cm、外口宽4.5cm的方案，并与隧道内侧沟连通，从而便于水体的排出，避免腐蚀混凝土结构。然后利用钻头在排水沟上打孔，最后插入25的聚氯乙烯透水管，将其固定牢固，且保证接口部位不能渗水。