对当前高速公路隧道施工技术的分析与探究

彭熙建，黄华龙

（浙江省宏途交通建设有限公司，浙江杭州 310051）

1 高速公路隧道建设概述

在我国当期的高速公路施工中，部分工程由于受工程所处地理环境的限制需要开设隧道，施工人员需要做好隧道建设施工的选址。在高速公路隧道选址时需要遵守基本原则即必须与公路总体设计相协调、相适应（交通量、公路等级等），隧道位置应选择在稳定的地层中。越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越。沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压。选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。当地的工程地质与水文地质条件、地形地貌条件、气象条件，一般而言是隧道方案主要考虑的问题。另外，还有工程的难易程度、经济、工期要求，甚至还有政治、经济、军事与地区发展都有关。越岭隧道的位置主要以选择垭口和确定隧道高程为主要依据。隧道建设采用直线或大半径曲线为好；优选考虑在路线总方向上或其附近的低垭口，展线好，隧道较短；虽远离线路总方向，但垭口两侧有良好的展线条件；工程地质和水文地质条件良好的垭口。越岭隧道标高的选择（在山体中何位置），尽可能地把隧道埋于较好的地层中；洞口位置处于较好的水文地质、工程地质处，便于施工场地的布设。寒冷地区，隧道宜设在多年冻土上限和多年积雪线标高以下，以保持施工和运营安全。隧道条件应考虑施工期限和施工技术条件；考虑远景规划，在不多增加工程造价的情况下，宜尽可能地把标高降低一些。越岭方案的选择以选择越岭垭口为重点，从而解决越岭垭口、隧道高程和两侧展线这三个既相互联系又相互制约的问题。

2 高速公路隧道施工技术探析

2.1 高速公路隧道施工需做好施工方案的制定

在高速公路隧道施工之前，施工人员需制定科学的施工方案，根据隧道所处的地理环境选定科学的施工方案。隧道进出口的明洞段根据地形、地质情况全部采用明挖法施工，然后进行洞顶截水沟的砌筑，避免雨水对洞门的冲刷，然后进行洞顶仰坡的挂网喷锚护坡作业。进出口洞口加强段的围岩采用正台阶法开挖，必要时留核心土。初期支护采用Ф25自钻式中空注浆锚杆、喷射钢纤维混凝土、钢拱架进行。IV类围岩段采用全断面光面爆破开挖，洞身按新奥法设计，采用复合式衬砌，初期支护采用Ф25中空注浆锚杆、喷射钢纤维混凝土进行。初期支护施工中采取短开挖、强支护、早封闭、勤量测，各施工工序紧跟，不能脱节，加强围岩监控量测和超前地质预报，确保施工安全。详见隧道支护参数表：由隧道进口向出口施工，先开挖明洞段的土石方和截水沟的开挖砌筑，以及仰坡的开挖、锚喷挂网作业，然后进行洞口加强段的上弧导坑的开挖、初期支护，再进行下导坑的开挖、初期支护，上下导坑的距离相距在60 m左右，最后进行防排水板的铺挂和二次衬砌的浇注，衬砌距离开挖面保持在50 m左右。

2.2 高速公路隧道施工技术

在高速公路隧道施工时施工人员需要严格按照施工方案进行科学施工。高速公路隧道施工技术主要包括以下几个方面。

2.2.1 洞口施工

施工人员在洞口段采用边坡、仰坡自上而下分层开挖，施工机械以挖掘机为主，尽量不采用爆破，保证不扰动原地层；洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层人工钻眼爆破，运输采用自卸车，挖方弃往指定的弃碴场。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，修建供水、供电设施及材料堆放场地和机械停放场地，合理布置。边仰坡防护、边仰坡开挖按设计坡度一次整修到位，并分层进行边仰坡挂网喷锚防护，以防围岩风化，雨水渗透而坍塌。以稳定边仰坡。刷坡防护到路基面标高。隧道洞门在进洞施工正常后，适时安排施工。综合考虑地形地质条件及洞口美化等条件。进洞施工前，先将洞外排水系统做好，再行进洞，以防对洞门造成威胁。明洞拱、墙与洞内相邻的拱、墙衬砌时，应同时施工连成整体；洞门及洞口附近的排水、截水设施应配合洞门施工尽早做好，并与洞外排水系统连通，以免地表水冲刷坡面。洞门仰坡和边坡宜在进洞前刷好，坡度的施工允许偏差为5%；洞口土石方宜采用控制爆破施工，不得使用集中药包爆破，以免影响仰边坡的稳定。

2.2.2 隧道明洞施工

明洞边墙基础必须置稳固的地基上。遇有地下水时，须将地下水引离边墙基础。凹形地段或外墙深基部分，施工时本着先难后易的原则，可先开挖、砌筑最低凹处，逐步向两端进行，以利利用施工查明基础情况。边墙基础挖至设计标高后，核对地质承载力是否与设计要求相符。若地基承载力不足时，可考虑采用沉井基础或挖孔桩基础进行地基加固。明洞开挖采用全部明挖法，若施工需要或工程师要求，也可采用拱上明挖拱下暗挖法进行开挖施工，但无论哪种方法开挖，均实行爆破药量控制。明洞开挖前，预先做好洞顶防水、排水设施，防止地面水冲刷而招致边坡、仰坡落石、塌方。内模采用定型钢模板，外模和挡头板模板采用定制的木模加钉铁皮，挡头板内，外弧线在现场按实际比例放样后，精确加工。泵送混凝土灌注，灌注时其模板支撑必须牢靠，防止跑模造成砌衬侵入限界。施工人员在进行拱圈施工时拱架一般在立柱上架设，立柱基底坚实，若在松软路肩上，则设纵向卧木，并将各立柱纵向联结成整体。拱架采用特制大跨度钢拱架，组合钢模安装拱部内模。

2.2.3 隧道洞身开挖

开挖和二次衬砌可同时施工，控制工期的作业为开挖初期支护，二次衬砌不控制工期。开挖及初期支护每循环进尺3.0 m，每循环作业时间25 h。开挖和二次衬砌可同时施工，控制工期的作业为开挖初期支护，二次衬砌不控制工期。开挖及初期支护每循环进尺4.0 m，每循环作业时间24 h。每天进度4.0 m。隧道洞身穿过III、IV类围岩，根据围岩类别分别进行爆破设计，为避免对围岩的扰动和对地表的影响，采用微差松动爆破技术施工。施工人员需要做好爆破的准备工作。理论和实践证明，炸药爆速对爆破质点震动速度有直接影响，爆速越高，爆破产生的震动越大，综合该隧道的地质特点，选取用爆速低于3000 m/s的乳化炸药。为实现微差爆破采用国产Ⅱ型系列非电毫秒雷管（15段）。爆破震动与同段齐爆的炸药用量密切相关，采用非电微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管的起爆时间，使爆破震动波形不成叠加。这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破震动的有害效应。在掏槽眼，掘进眼、底眼或周边眼中，每段起爆药量较大的段别雷管，间隔时差设计为200 ms，即跳段设置。可使爆破震动速度降低30%。隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键，也是产生最大震动的部位。工程中采用直眼掏槽，Ⅳ类采用楔形掏槽。为了减小震动、飞石，保证洞内初期支护及作业安全，采用降震设计，堵塞长度不小于20 d（d为炮眼孔径），并保证堵塞材料质量，避免飞石溢出，降低噪声，减弱震动。放出开挖断面中线水平和断面轮廓线，根据爆破设计图标出炮眼的位置。符合设计要求后进行钻孔，再按炮眼布置图检查合格后装药连线爆破。爆破后由专人进行清理危石，检查开挖面和衬砌地段，如发现险情或隐患，应采取措施及时处理。

2.3 高速公路隧道施工中支护和防排水技术

在高速公路隧道洞身开挖施工完成后，施工人员需要进行科学的支护工作，以保证隧道内的安全。然后需要进行防排水施工。隧道施工防排水，其施工综合性强、技术难度大，也是施工的一道关键工序。结构防水是根据工程地质和水文地质条件、隧道结构特点、施工方法和使用要求等因素进行设计和施工，采用“防、排、堵相结合”的综合治理原则。关键处理好施工缝、变形缝等薄弱环节的整体防排水方案，确保隧道不渗漏水。在隧道中设置中心深埋水沟排泄地下水，中心水沟的顶部标高位于冻结线以下，充分利用地温，以防止水沟中的水流冻结。明洞段衬砌采用外贴防水层防水，顶面回填粘土隔水层。洞身段二次衬砌与初期支护之间采用橡胶防水板与土工布复合防水层防水，环向透水软管集引水经由纵向排水管、横向引水管将水引到中心水沟中排出。施工缝、变形缝、沉降缝均设中埋式橡胶止水带止水。洞内两侧布置排水边沟，将路面水排出洞外。隧道中心水沟出水口采用保温包头。洞门上方设置截排水沟，截排地表水。

隧道施工中初次支护是承担施工阶段全部地层荷载（包括土、水压力）的主要结构，必须有足够的强度，刚度和抗渗性，限制围岩变形，控制地表下沉。提高喷射混凝土的密实性，减少它的收缩变形裂缝，防止渗漏是施工的关键。为了达到喷射混凝土防裂抗渗，施工中必须把好用料级配关，控制水灰比，选择好施工工艺。施工人员需要做好防水层施工，防水层采用无纺布和5FP-VEA防水板。无纺布和防水板应具有耐老化、耐细菌腐蚀、有足够强度及延伸率。防水层应在二次衬砌灌筑前进行，施作地点应在爆破安全距离以外。防水层施工完成后，必须严加保护，否则极易损坏，导致防水质量下降乃至完全失效，故要求各方面予以重视和密切配合。二次衬砌的钢筋头上加塑料套，防止搬运和安装钢筋时碰破防水板。在没设保护层处（如拱顶、侧墙）进行其他作业时不得破坏防水层，焊接钢筋时必须在此周围用石棉板遮挡隔离，以免溅出火花烧坏防水层。在灌注二次衬砌模注混凝土时，振捣棒不得直接接触防水层以免破坏防水层。振捣棒引起的对防水层的破坏不易发现，也无法修补，故二次衬砌模注混凝土施工时应特别注意。不得穿带钉子的鞋在防水层上走动，对现场施工人员加强防水层保护意识教育，严禁损坏。

3 结语

随着经济和社会的快速发展，高速公路隧道施工的新技术和新工艺不断涌现。高速公路隧道施工人员需要及时采用新工艺结合工程所处地质条件进行科学、高效的施工。通过科学的施工技术的利用来保证工程建设的质量和提高施工的效率。

[1]贾宝林.青兰高速公路鼓山隧道施工技术[J].重庆建筑，2010.

[2]王坤.某高速公路双连拱隧道施工技术[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2012.

[3]刘尚雨.高速公路隧道路面调查研究[J].科技创新导报，2011.

[4]万云.论高速公路隧道工程施工技术探讨[J].科技创新导报，2009.