公路隧道设计与施工要点控制

朱登滔

（中铁二院工程集团有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

近年来，我国公路隧道建设长度及建设规模不断刷新，隧道的施工技术与施工理念也不断创新发展，目前，公路隧道施工人员已经积累了丰富的施工经验。然而，在公路隧道设计和施工中，涉及的技术要点较多，需要在工程实践中严格落实和不断完善施工方案，确保隧道施工工作的顺利实施。本文将对公路隧道的设计及施工过程中的一些要点环节的质量控制进行分析，以供参考。

1 公路隧道设计的控制要点

1.1 选线定点控制原则

在公路隧道工程中，首先面临的主要问题就是选线定点，只有做好选线定点工作，才能够顺利开展工程施工，把握好工程的进度和投资。选线定点的原则:

（1）在选线过程中，须详细勘测施工现场的水文地质情况和工程地质情况，了解其对于工程建设所产生的影响。有些地区地质情况比较特殊，要设法绕过这一区域。

（2）选线时要密切注意选线与各种基础建设的协调配合，避免大量占用耕地。

（3）路线设计要保障行车安全性，且能够为工程施工和后期的养护创造良好的条件。

（4）选线定点需要对洞口的拆迁量、工程地质水文条件等进行充分的分析和考虑，做好现有道路与隧道之间的衔接。

（5）在确定好路线的始终点后，要细致研究路线方案，做好方案的比选，选择最为合理的路线方案。影响选线的因素有多种，只经过一次很难选出最佳的方案,需要加强测试，反复比选确定最为合理的方案。

1.2 定线的控制要点

具体定线时，需要对路线方案和技术标准展开深入的研究，结合现有条件，综合性地设计走线地带的各个方向并确定好中线。定线的步骤如下：

（1）首先将路线的相关方案资料收集好，把握好项目建设条件及地质、水文等情况，明确计划、规划，

（2）结合已经确定好的路线起终点和公路的等级，绘制地形图，并结合所收集的资料，对各种可能的路线走向展开研究。

（3）结合初步的研究，提出明确的方案，并展开实地调查。主要针对项目相关的公路交通特点展开调查并对交通量进行预测，同时，需详细调查地质、地形等方面的情况。

1.3 作好地质勘察，优化设计

首先根据地表勘察资料，确定好物探的位置，使其与设计要求相符合,然后对区域的地质情况展开全面的勘测，并绘制地质结构剖面图，并加强物理力学实验，明确岩体的抗压强度及物理参数,做好水文及地质资料的收集，科学分类围岩。对区域地势及地形起伏情况等进行全面分析，了解水文地质、地质构造形迹等各方面的情况，尤其要特别关注孔隙性含水层和裂隙性含水层，根据实际情况，科学合理地进行隧道施工建设方案设计。

2 公路隧道施工的控制要点

2.1 隧道掘进的施工控制要点

隧道工程建设过程中，隧道掘进要严格按相关规范执行，支护与开挖工作应同步开展[1]。开挖分为明挖和暗挖两种方式，明挖方式，从隧道外可直接观测到开挖面，一般应用于山岭隧道明洞段及城市超浅埋隧道施工中；暗挖方式，不能对开挖面进行直接地观测，一般在山岭隧道施工中应用最多。隧道掘进过程中，应作好以下几个施工要点的控制。

2.1.1 掘进过程作好地质预报

在隧道掘进过程中，需要做好公路隧道地质超前预报，确保整个工程建设处于被监控之中，准确把握好掘进过程中可能出现的风险，采取针对性的方式防范风险[2]。在开挖中，随着掘进工作的陆续开展，很容易出现一些突发情况，可以运用地震波法等方式进行地质预报，结合地质专家的相关建议，准确判断地质构造特征，为施工工作的开展提供正确的指导。

2.1.2 中线及高程控制

在隧道开挖打通后，根据施工图纸要求，明确隧道的测点并对主要尺寸进行测量。隧道高程数据与建设规模之间具有一定的关系，根据隧道距离的长短，合理选择不同类型的水平仪，保证测量的精准性。在准确了解隧道偏差数据后，再对公路隧道中线进行测量并计算极限误差，应将高程贯通极限误差控制在合理的范围内[2]。在开挖隧道的过程中，要严格控制项目的施工进度，对隧道纵向坡度和方向偏离有准确的了解，有效控制隧道掘进状态[6]。

2.1.3 掘进方式的选择

公路隧道大多采用矿山法施工，少部分隧道采用TBM 和盾构掘进，TBM 一般适用于硬岩且完整性较好的地层，盾构一般适用于软土和地质较差的地层。针对矿山法施工来说，需要多次开挖才能完成设计断面，在钻眼时使用钻孔台车，然后将药装好，准确连接线路，在引爆炸药之前，退出钻孔台车，开挖出整个隧道的断面轮廓；将所有危石全部排除，必要时安装拱部锚杆，将第一层混凝土喷射好；将石碴装入装碴机，并将其运出洞外。TBM 和盾构掘进，能够代替传统的钻爆法，地质条件适用的条件下，其掘进速度高于常规钻爆法的5～10 倍。

2.2 隧道支护施工的控制要点

2.2.1 复合式衬砌施工要点

初期支护使用喷锚网，二次衬砌需要合理泵送混凝土形成拱圈，将喷锚网支护与混凝土衬砌结合在一起形成复合式衬砌[4]。为保证隧道排水效果，将防水板及排水管铺挂在初支与二次衬砌之间，建立防水层。衬砌结构方式的选择，将直接影响隧道衬砌设计的质量与效果。隧道衬砌的结构主要包括2 种形式：一种是明洞衬砌、浅埋式衬砌；另一种是深埋断复合式衬砌。在选择具体衬砌方式时，需根据当地围岩地质条件及施工的实际需求，通过综合考量进行选择，对于围岩地质较差的地段，在设计时还需要将衬砌进行适当的延长。目前，基本都采用新奥法进行隧道衬砌结构施工。

2.2.2 喷锚施工要点

锚杆具有多元化的种类，在施工过程中需要结合围岩设计要求，合理选择喷锚方式，为支护的稳定性提供保障[5]。喷锚方式有干湿两种，无论选择哪种方式，都需要将混凝土配合比确定好，以水泥、粗集料等为喷射的主要材料，以满足强度及喷射要求。在施工前全面清理喷岩面，确保喷射混凝土与岩面紧密贴合，严格控制混凝土厚度，使厚度与设计要求相统一，锚杆、钢筋网等都要有保护层，及时补喷掉落的位置。

2.3 混凝土喷射技术的控制要点

在喷射混凝土时，需要注意以下几点：

（1）开挖断面必须保持清洁的状态，不能有任何的杂质，然后才能进行后续的施工，以强化混凝土的黏聚性，使混凝土能充分发挥性能优势，提升工程质量。

（2）进行混凝土配比进，须结合具体情况，控制外加剂的使用，避免大量使用外加剂,并保证混凝土的规格和性能符合施工要求。

（3）施工时根据施工方案要求，针对性地调整混凝土的喷射方式，确保混凝土能够顺利喷出。同时，应结合现场实际，合理选择喷射机，确保能够连续喷射混凝土，保证施工顺利进行。

3 提升隧道设计与施工质量的策略

3.1 隧道施工图纸的优化设计

公路隧道设计与公路隧道勘查通常由设计单位与勘查单位2 个不同的部门各自进行。一些设计人员与勘察人员缺乏沟通，在没有认真研究勘察资料的情况下，凭借经验进行设计，导致图纸出现偏差问题，或者设计方法不科学，设计出的图纸标准过高，缺乏可操作性，在实际施工过程中难以实现等问题。

在条件允许的情况下，设计人员应使用人工智能、大数据技术对勘查资料进行详细分析研究，综合考虑各种不确定因素和意外情况，并主动学习发达国家公路隧道设计的各种方法(如收敛约束法、CUR.MUIR WOOD 法)，并尝试应用这些方法，对公路隧道进行计算与设计，以设计出科学合理、实操性强的施工方案。

3.2 隧道施工技术及设备的改进

当前，我国高速公路隧道建设的地形大多相对复杂，大多数传统的施工技术已不能满足工程不断发展的要求。因此，需要不断研究新工艺，新技术，全面改善隧道的施工质量。

近年来，为了提升隧道施工质量与施工质量，在隧道掘进施工中，逐步应用了三臂凿眼台车、立拱台车及混凝土湿喷机械手等机械设备，通过采用现代化机械设备进行施工，有效提升钻孔、立拱、喷射混凝土的效率，极大地改善了隧道的施工环境，强化了施工安全。但目前我们所使用的一些先进机械设备，多数还需进口，且价格比较高，不具备较强的适用性，因此，需要结合我国路桥工程的发展实际，加强液压岩凿机及其配套设备的研发，以更好地适应我国的地质环境。

3.3 隧道工程施工管理工作落实到位

隧道工程所涉及的工作内容比较广泛，管理人员需要合理统筹，准确把握好工程的进度。目前，隧道工程施工过程中，存在质量及安全管理体系不完善，施工人员在施工之前没有接受过相应的培训，不能明确工作的重点，无法采取正确的、系统的方式管理好施工过程，这不仅会使施工质量得不到保证，也会延误工程进度。因此，为了保证工程的顺利实施，施工单位要建立科学的质量管理体系及安全管理制度,并严格执行，落实到位，确保整个工程处于有序的管理之中。

4 结束语

公路隧道工程施工涉及的人员众多，施工周期长，施工环境复杂，需要把握好设计要点，结合施工现场的实际情况，制定科学合理的施工方案，并严格按标准要求进行隧道施工，控制好关键环节的施工质量，确保公路隧道工程的施工质量及施工安全。