公路隧道洞口技术工艺解析

2023-12-03冀文俊

交通建设与管理 2023年4期

冀文俊

（山西路桥第一工程有限公司，山西太原 030006）

0 引言

在公路隧道洞口工程项目施工的过程中，一定的系统性会使该工程的施工减少诸多因素的影响，对工程项目施工产生有利作用。对此，需要在施工过程中严格要求，认真关注各个流程，强化项目工程的施工质量，使得隧道运营安全得以保障。通过对隧道洞口技术工艺进行解析，希望能够为类似的工程在建设施工中提供有益参考。

1 施工准备

根据工程的整体施工组织设计方案，在施工之前，施工建设单位应该采取优于大开大挖的野蛮施工方法，例如尽量使用“零开挖”专项方案。并且考虑实际情况，根据施工过程中采用的施工器械仪器和施工单位等条件对施工的计划、程序以及组织设计进行合理选择。为保证贯通误差在规范要求的范围内，因此进出口联测工作要在隧道洞口施工前完成。然后进行其他的测量工作，例如测放进洞控制桩、明暗洞交界里程、仰坡开挖边线等，并且建立洞顶沉降观测点。为保障隧道开挖施工安全，需要详细调查洞口及附近的地表水系和地下水分布情况，避免对隧道施工产生影响，并在开挖前完成洞顶截水沟的砌筑工作，形成洞口排水系统[1]。

2 洞口边坡、仰坡的开挖和支护

（1）为确定开挖断面，需要在洞口边坡、仰坡开挖前测量放样。根据预留变形量的要求，从而确定各控制点的开挖深度。在明洞及洞门段开挖，采用自上而下分层进行，每段的高度为2 ～3m。除了遇到的个别孤石和硬质岩石采用光面爆破，其余皆用人工配合机械分层进行，且不得扰动边坡，影响边坡稳定。根据边坡地形稳固程度，可以进行临时防护，例如锚喷支护等。降雨融雪等不利天气不利于隧道洞门的开挖，因此应该避免在此类天气中施工。并且为了防止坡面风化而引起水土流失，应该做好坡面防护和原坡面的衔接。

（2）边坡开挖完成后，应该根据设计的要求选择合理的防护类型，进行有效的坡面防护。通常情况下，采用的多为砂浆锚杆和小导管注浆加固、挂钢筋网片、喷射混凝土支护等。

（3）根据设计孔深在测量放样孔位进行机械钻孔，并使用高压空气清孔。安装锚杆，确定锚固长度的工作则需要在成孔后经监理工程师检验合格后才能进行。在进行注浆材料的选择时，往往采用水泥净浆浆液进行注浆施工，注浆应保证砂浆饱满。钢筋网片采用的人工挂网应该焊接牢固，从而满足搭接设计要求。喷射混凝土应该合理安排分层喷射的间隔时间，确保一次喷射厚度大于骨粒粒径的2 倍，满足施工设计要求。

3 洞口套拱施工

在具体施工环节，按照隧道洞口项目的施工标准做好技术工艺的管理，并且对施工过程的参数进行核对，以提高整体施工效果。

（1）棚架（见图1）、锚固、固结地层等所起的作用在长管棚超前预支护身上结合起来，能够通过某些荷载吸收并且传递给已经封闭的支护结构，实现最大限度承压。而当在土质疏松的地区，为达到围岩开挖稳定，减少隧道施工事故发生，提升土体稳定性的目的，一般利用管棚将土体固结。

图1 棚架施工方式

（2）钻孔的正确方向是导管工作的关键，它需要承受较大的硬度考验。在施工前，必须对套拱基础的地基承载力进行核验，如果承载力不符合标准，需要安装钢筋连接的工字钢拱架来加固。在工字钢拱架稳定之后，才能进行导向管的安装工作。导向管的设计能够精确控制其位置和角度，以满足设计要求。导向管的准确安装确保了后续施工的顺利进行，为隧道结构的稳定性和可靠性提供了保障[2]。

（3）钻孔应在套拱混凝土强度达到75%之后，方可进行。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行，间隔错开施工。钻进过程应检查孔的角度，以便及时进行纠正，孔深达到设计要求后，安装管棚钢管。管棚钢管采用热轧无缝钢管，第一节钢管应做成尖锥状，起导向和减小摩擦阻力作用。顶管由钻机顶进，钢管节间用丝扣连接。管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥浆堵塞严密，以防浆液冒出。

（4）注浆现场，技术人员扮演着关键的角色。他们需要认真记录现场的时间与注浆数量，并根据实际情况灵活调整注浆方略。注浆过程中，浆液主要由水泥制成。当注浆达到预设的具体注浆量和注浆压力要求时，机械设备会自动停止注浆操作。这样可以确保注浆的准确性和满足工程需求。此外，为了增加管棚的刚度，可以使用水泥砂浆灌满无缝钢管，从而提高结构的稳定性和强度。在施工过程中，注浆技术人员要考虑到工程项目的具体施工要求，严格按照项目的施工计划和设计要求进行施工。他们需要掌握施工过程中的技术要点，合理控制注浆的速度和压力，确保注浆效果和施工质量。此外，还需要与其他施工人员密切配合，确保施工进度和质量的协调一致。

（5）为保证施工结构的完整性，开挖隧道洞顶成拱壳状，达到降低洞口地表不稳定的效果。然后调和好水与灰的量，待到它们充分混合成质量合格的浆，分阶段将这些浆从洞口地表注入，这就是全孔注浆技术，此技术能够有效避免地表塌方。由于这种方法施工难度较大，当面对的情况较为复杂时，可以采取另一种用浆墙浇筑洞口的方法来辅助完成作业，它需要在地上挖出大约2.5m 的深度，加上帷幕注浆法进行。最后一步是封闭，即让施工对象维持好环形且向外的状态，可以利用混凝土处理好加固工作。各项工作都准备好后，为了让施工更具可靠性，小孔被拉上工作面，之后进行注浆，使之达到层层加固的效果。但在其中需要注意的是，小孔的布局要按照一定的规则，一般长度大约2.5m 并且以梅花的形状排列开，大多数施工中优先选择抗拉性更强的玻璃纤维材质的锚杆，不易在施工过程中折断，以减少不必要的问题发生[3]。

4 洞口施工方法的应用

在进行公路隧道洞口的施工质量控制时，首先需要全面清理施工现场，确保施工区域整洁无障碍。同时，进行施工放样工作，准确标示出洞口的尺寸和位置。在明确尺寸标准后，使用M7.5浆砌片进行墙基的开挖，同时做好砌筑作业的准备工作。接下来，需要明确模板的安装位置，并进行测量以确保坡度的准确性。此外，混凝土的强度要求不低于70%，只有在满足这个要求的情况下，才能跳过回填明洞拱顶这一施工环节。为了保证分层压实工作的顺利进行，当回填高度接近拱顶高度时，需要特别注意对称分层夯实，确保压实的厚度低于30cm。在进行回填明洞拱顶施工之前，除了做好充分的准备工作外，还需要实施完整而严密的防水措施。选择防水材料，按照设计要求进行施工，确保防水层的完整性和可靠性。在整个施工过程中，施工人员需要严格按照设计图纸和技术规范进行操作，保证施工的准确性和符合要求。同时，还需要进行现场监测和质量检验，包括对混凝土强度、墙基尺寸等进行检测，以确保施工质量的合格性。

5 监控量测

收集不同工期阶段的数据，勘探工程周围地质状况，通过分析岩围以及初期支护受力分布状态去预判围岩变形程度，从而及时反馈险情，这是围岩监控量测起到保障安全、引导施工的重要作用。其中，水平位移量测、拱顶下沉和拱顶地表下沉以及恶劣路段等情况需凭借经验科学判断，之后额外地进行洞顶山体勘测补充。

6 公路隧道洞口施工质量控制

（1）在施工前，必须详细研读隧道洞口的设计图纸、技术规范和施工方案，确保施工符合设计要求和相关规范。特别要关注洞口的几何尺寸、坡度、倾斜度、弯曲半径等参数。对于洞口的几何尺寸，包括洞口的宽度、高度和曲线半径等，需要严格按照设计要求进行施工，以保证洞口的通行能力和安全性。此外，坡度和倾斜度也是关键参数，对于陡坡或倾斜地形的洞口，需要采取适当的设计和施工措施，确保洞口的稳定性和可行性[4]。

（2）进行充分的地质勘察和土质分析，了解洞口地质条件和土壤特性，以便采取适当的施工措施和防护措施。地质勘察是对洞口周边地质情况进行详细调查和分析，包括地层结构、岩性、地下水位等。通过地质勘察，可以了解地质条件的复杂性，如是否存在岩溶、断层、地下水涌出等问题。土质分析则是对洞口周边土壤的性质进行测试和评估，包括土壤的稳定性、可塑性、抗剪强度等。根据地质勘察和土质分析的结果，可以采取相应的施工措施和防护措施。对于地质条件复杂的洞口，如存在岩层松散、地下水涌出等问题，可能需要采取加固措施，如喷射混凝土、锚杆支护等，以保证洞口的稳定性和安全性。

（3）选择合适的施工材料和设备，确保其质量符合标准要求。例如，选用适当的混凝土材料、钢筋和支护材料，使用符合标准的施工设备和机械设备。

（4）按照设计要求和施工方案进行洞口结构的施工。包括洞口的开挖、支护、喷射混凝土、防水处理等工序。施工过程中要严格控制开挖尺寸、洞口几何形状和倾斜度等参数，确保洞口结构稳定和符合要求。

（5）对洞口结构进行质量检验和测试，确定洞口尺寸、倾斜度、弯曲半径等的测量和检查。洞口结构的质量检验是确保施工符合设计要求和相关规范的重要环节。在施工过程中，需要进行洞口尺寸的测量和检查，确保其符合设计图纸中规定的几何尺寸要求。同时，倾斜度和弯曲半径也需要进行测量和检查，确保其满足设计要求。

（6）在洞口施工现场要做好管理和安全控制工作。施工现场的管理和安全控制是确保施工顺利进行和保障工人安全的重要工作。首先，施工人员需要接受相关的安全培训，了解施工现场的安全规范和操作规程，并掌握相关的防护知识和技能，以确保施工人员的安全意识和安全行为。其次，需要设立合适的警示标志和安全通道，明确施工区域和非施工区域，避免人员和车辆混乱，保证施工现场的秩序和安全[5]。此外，还需要根据施工现场的实际情况，制定安全措施和应急预案，做好风险评估和控制，确保施工过程中的安全。