浅谈某公路改建工程中隧道工程的施工要点
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林日荣 邹园丽1由 分享
摘要：全面介绍某公路改建工程隧道开挖与支护、防排水、二次衬砌、地质超前预测预报与监控量测等方面的技术，解决了地质超前预测预报、光面爆破、无滴渗防水、二次衬砌等多项技术难题。
关键词：公路隧道；施工技术；超前预测预报
1 工程概况
1.1 工程规模 项目桩号K15+900～K23+800，共长7.9km。其中隧道工程主要有：明洞开挖土石方11906m3、洞身开挖石方103046m3，明洞衬砌1644m3，初期支护喷射砼5402m3，二次衬砌模筑砼13892m3，注浆小导管20440m，管棚3690m，砂浆锚杆100215m、洞内路面2496m3。山坑隧道405米/半座、小黄操口隧道795米/座。
1.2 工程地质条件 项目位于王村口沉降盆地的南侧，主要受新华夏构造体系控制，岩浆活动和断裂构造较发育，褶皱不发育；中生代以后主要表现为脆性构造变形，并经历了多期构造运动，最终形成了一系列以北东向为主、其次近南北向、北北东向及北西向的断裂。
根据《中国地震动参数区划图》划分，路线所经地区地震动峰值加速度系数小于0.05g。地震动反应谱特征周期小于0.35s，相当于地震基本烈度小于Ⅵ度，本项目隧道按Ⅵ度设防。
2 工程施工技术
根据隧道工程特点，按照“新奥法”的施工原则，总体施工顺序：施工准备→测量放样→洞口防排水工程施工→明洞开挖防护→超前管棚施工→洞身掘进→洞身支护→二次衬砌→洞内路面整平层→洞内路面面层→洞内边沟→洞门工程→墙面瓷砖、拱部内墙喷涂、电器安装等→竣工验收。
2.1 洞口施工 土方施工采用机械化作业，石方爆破主要用浅眼台阶爆破法，底部和边坡用小炮松动爆破，以保护底板和边坡受破坏，倾角按设计边坡施工，预留保护层厚1.5~2m，在明洞拉槽开挖前结合路基情况事先做好排水工作，洞口环形截水沟先期完成。
2.2 洞身开挖 隧道现场监控量测是新奥法原理进行隧道设计和施工必不可少的手段，施工时要根据设计要求加强量测，及时反馈以便修正设计，指导施工。
①Ⅴ级围岩。Ⅴ级围岩条件较差，先进行超前管棚或超前小导管施工，开挖采用留核心土分部开挖法进行施工。开挖采用弱爆破并采用预裂爆破，严格控制炸药用量。施工中遵循管超前，弱爆破、严注浆，短开挖，强支护，早封闭、勤测量的原则。
先施工管棚超前支护，然后再开挖上部环形部，上部初期支护完毕后进行核心土开挖，最后进行下部开挖及支护。初期支护采用锚、喷、网、工字钢联合支护结构和每榀间距50cm钢拱架支撑，系统锚杆采用Ф25中空注浆锚杆，锚杆长4m，间距0.5m×1.0m，按梅花形布置，喷混凝土厚25cm，并通过施做钢架锁脚锚杆加固拱脚，使初期支护与围岩形成完整体系。开挖完成后立即喷射混凝土封闭围岩，然后打锚杆、挂网，钢拱支撑后，经分层喷射混凝土至设计厚度。②Ⅳ级围岩。采用上半断面长台阶法施工。短开挖、强支护、快衬砌，在上断面支护保证岩体稳定的条件下，再进行边墙扩大及底部开挖，上部开挖高度暂定为5m，施工时视实际情况调整，进尺一般控制在2m以下，并严格控制爆破药量，保证光面爆破效果。初期支护采用锚、喷、网联合支护结构和必要时设置超前锚杆，锚杆长3.0m，间距1.0m×1.2m，按梅花形布置，喷混凝土厚15cm，使初期支护与围岩形成完整体系。开挖完成后立即喷射混凝土封闭围岩，然后打锚杆、挂网，经分层喷射混凝土至设计厚度。
2.3 防排水层施工 ①排水工程：在衬砌与喷锚层之间设隧道专用复合防水卷材，复合防水卷材能使漏水能从衬砌背面通过排水滤层排至墙角，再由墙角处衬背纵向盲沟集水，通过横向排水管引出。衬背纵向盲沟采用?覫100mmHDPE打孔波纹管，盲沟应设置在防排水层外面，固定在喷锚层面上。在衬背土工布排水层与原衬砌之间设环向排水盲沟，环向盲沟采用?覫50mmHDPE打孔波纹管，一般间距为V级围岩2m，IV级围岩5m，III级围岩10m。②防水工程：在衬背面设置隧道专用防卷材，土工布设置在防水卷材与原衬砌层之间，其兼作衬砌背排水层及缓冲层。为了防止柔性防层由于施工原因而可能出现局部地防水失败，故二次衬砌做成自防水砼结构。采用低碱性膨胀水泥砼。自防水结构抗渗标号要求达到S8。
2.4 隧道二次衬砌 本隧道设计要求砼强度等级为C25，抗渗指标为S8。为保证二次衬砌质量，提高工效，二次衬砌采用自行式全断面钢模台车配砼输送泵泵送入模。衬砌用砼采用商品砼，震捣采用插入式震捣器配合附着式震捣器。钢模台车长度为12m，段间施工缝嵌以设计院确定的橡胶止水带型号。
2.5 仰拱、铺底等施工 排水沟等先行施工，仰拱与铺底同时施作，距开挖工作面相距50~100m，实践证明，及时施作仰拱，起到早闭合、防塌方效果，同时能保证洞内道路的畅通，对搞好洞内排水、搞好文明施工、防止隧道基底软化等都是非常有利的。仰拱施作，势必影响到车辆的通行，为此采取防干扰简易平台做为过渡通道，以保证掌子面正常施工。
3 地质超前预测预报
在施工过程中，现场施工的地质工作者应严密注意围岩开挖情况，通过探测手段，预测开挖工作面前方几米至几十米，甚至上百米的围岩工程地质和水文地质条件，结合掘进中地质条件的变化，及时提出预报，以便有准备地做好各种预防和施工措施，保证隧道施工的顺利进行。
4 施工监控量测
根据施工技术规范和设计要求，对隧道下列项目进行量测：隧道内目测观察、隧道拱顶下陷量、隧道仰拱顶隆起量、隧道内空变位、钢支撑内力、喷砼内力、地表沉陷。采用相关地下工程新奥法围岩观测数据信息处理系统软件进行分析与数据处理。
参考文献：
[1]杨渡军．公路施工技术[M]．北京：人民交通出版社，2007.
[2]徐海军．公路施工技术与管理[M]．北京：人民交通出版社，2007.
关键词：公路隧道；施工技术；超前预测预报
1 工程概况
1.1 工程规模 项目桩号K15+900～K23+800，共长7.9km。其中隧道工程主要有：明洞开挖土石方11906m3、洞身开挖石方103046m3，明洞衬砌1644m3，初期支护喷射砼5402m3，二次衬砌模筑砼13892m3，注浆小导管20440m，管棚3690m，砂浆锚杆100215m、洞内路面2496m3。山坑隧道405米/半座、小黄操口隧道795米/座。
1.2 工程地质条件 项目位于王村口沉降盆地的南侧，主要受新华夏构造体系控制，岩浆活动和断裂构造较发育，褶皱不发育；中生代以后主要表现为脆性构造变形，并经历了多期构造运动，最终形成了一系列以北东向为主、其次近南北向、北北东向及北西向的断裂。
根据《中国地震动参数区划图》划分，路线所经地区地震动峰值加速度系数小于0.05g。地震动反应谱特征周期小于0.35s，相当于地震基本烈度小于Ⅵ度，本项目隧道按Ⅵ度设防。
2 工程施工技术
根据隧道工程特点，按照“新奥法”的施工原则，总体施工顺序：施工准备→测量放样→洞口防排水工程施工→明洞开挖防护→超前管棚施工→洞身掘进→洞身支护→二次衬砌→洞内路面整平层→洞内路面面层→洞内边沟→洞门工程→墙面瓷砖、拱部内墙喷涂、电器安装等→竣工验收。
2.1 洞口施工 土方施工采用机械化作业，石方爆破主要用浅眼台阶爆破法，底部和边坡用小炮松动爆破，以保护底板和边坡受破坏，倾角按设计边坡施工，预留保护层厚1.5~2m，在明洞拉槽开挖前结合路基情况事先做好排水工作，洞口环形截水沟先期完成。
2.2 洞身开挖 隧道现场监控量测是新奥法原理进行隧道设计和施工必不可少的手段，施工时要根据设计要求加强量测，及时反馈以便修正设计，指导施工。
①Ⅴ级围岩。Ⅴ级围岩条件较差，先进行超前管棚或超前小导管施工，开挖采用留核心土分部开挖法进行施工。开挖采用弱爆破并采用预裂爆破，严格控制炸药用量。施工中遵循管超前，弱爆破、严注浆，短开挖，强支护，早封闭、勤测量的原则。
先施工管棚超前支护，然后再开挖上部环形部，上部初期支护完毕后进行核心土开挖，最后进行下部开挖及支护。初期支护采用锚、喷、网、工字钢联合支护结构和每榀间距50cm钢拱架支撑，系统锚杆采用Ф25中空注浆锚杆，锚杆长4m，间距0.5m×1.0m，按梅花形布置，喷混凝土厚25cm，并通过施做钢架锁脚锚杆加固拱脚，使初期支护与围岩形成完整体系。开挖完成后立即喷射混凝土封闭围岩，然后打锚杆、挂网，钢拱支撑后，经分层喷射混凝土至设计厚度。②Ⅳ级围岩。采用上半断面长台阶法施工。短开挖、强支护、快衬砌，在上断面支护保证岩体稳定的条件下，再进行边墙扩大及底部开挖，上部开挖高度暂定为5m，施工时视实际情况调整，进尺一般控制在2m以下，并严格控制爆破药量，保证光面爆破效果。初期支护采用锚、喷、网联合支护结构和必要时设置超前锚杆，锚杆长3.0m，间距1.0m×1.2m，按梅花形布置，喷混凝土厚15cm，使初期支护与围岩形成完整体系。开挖完成后立即喷射混凝土封闭围岩，然后打锚杆、挂网，经分层喷射混凝土至设计厚度。
2.3 防排水层施工 ①排水工程：在衬砌与喷锚层之间设隧道专用复合防水卷材，复合防水卷材能使漏水能从衬砌背面通过排水滤层排至墙角，再由墙角处衬背纵向盲沟集水，通过横向排水管引出。衬背纵向盲沟采用?覫100mmHDPE打孔波纹管，盲沟应设置在防排水层外面，固定在喷锚层面上。在衬背土工布排水层与原衬砌之间设环向排水盲沟，环向盲沟采用?覫50mmHDPE打孔波纹管，一般间距为V级围岩2m，IV级围岩5m，III级围岩10m。②防水工程：在衬背面设置隧道专用防卷材，土工布设置在防水卷材与原衬砌层之间，其兼作衬砌背排水层及缓冲层。为了防止柔性防层由于施工原因而可能出现局部地防水失败，故二次衬砌做成自防水砼结构。采用低碱性膨胀水泥砼。自防水结构抗渗标号要求达到S8。
2.4 隧道二次衬砌 本隧道设计要求砼强度等级为C25，抗渗指标为S8。为保证二次衬砌质量，提高工效，二次衬砌采用自行式全断面钢模台车配砼输送泵泵送入模。衬砌用砼采用商品砼，震捣采用插入式震捣器配合附着式震捣器。钢模台车长度为12m，段间施工缝嵌以设计院确定的橡胶止水带型号。
2.5 仰拱、铺底等施工 排水沟等先行施工，仰拱与铺底同时施作，距开挖工作面相距50~100m，实践证明，及时施作仰拱，起到早闭合、防塌方效果，同时能保证洞内道路的畅通，对搞好洞内排水、搞好文明施工、防止隧道基底软化等都是非常有利的。仰拱施作，势必影响到车辆的通行，为此采取防干扰简易平台做为过渡通道，以保证掌子面正常施工。
3 地质超前预测预报
在施工过程中，现场施工的地质工作者应严密注意围岩开挖情况，通过探测手段，预测开挖工作面前方几米至几十米，甚至上百米的围岩工程地质和水文地质条件，结合掘进中地质条件的变化，及时提出预报，以便有准备地做好各种预防和施工措施，保证隧道施工的顺利进行。
4 施工监控量测
根据施工技术规范和设计要求，对隧道下列项目进行量测：隧道内目测观察、隧道拱顶下陷量、隧道仰拱顶隆起量、隧道内空变位、钢支撑内力、喷砼内力、地表沉陷。采用相关地下工程新奥法围岩观测数据信息处理系统软件进行分析与数据处理。
参考文献：
[1]杨渡军．公路施工技术[M]．北京：人民交通出版社，2007.
[2]徐海军．公路施工技术与管理[M]．北京：人民交通出版社，2007.