浅谈隧道工程施工技术

卿明忠

（重庆覃家岗建设（集团）有限公司 重庆市沙坪坝区 400038）

浅谈隧道工程施工技术

卿明忠

（重庆覃家岗建设（集团）有限公司 重庆市沙坪坝区 400038）

隧道施工是市政工程施工中条件最艰苦，工序最繁杂，质量要求最高的施工活动。虽然因为设计要求不同、地质情况差异等原因，隧道施工采用的技术方法和施工顺序有所不同，但万变不离其宗，隧道施工技术还是有规律可循的。本文笔者通过一个隧道工程的施工，探讨一下隧道工程施工技术。

隧道工程；市政工程；施工技术

1 工程概况

重庆市城口县大东门隧道工程位于重庆市城口县县城，与环城路相通，交通便利。隧道全长约506.96m，采用单洞双向两车道的公路标准，设计车速60km/h。隧道洞口段存在浅埋，围岩破碎，稳定性差，易引发坍塌等不良地质病害，隧道区内地下水类型主要为基层裂隙水，地下水补给来源为大气降水。隧道轴线呈西北-东南向，与山脊走向近于平行。

2 施工方案

隧道施工采用大型机械化施工配套模式，形成钻爆，装运、支护、衬砌四条机械化作业线平行流水作业，实现隧道快速施工。洞口段、V级围岩采用留核心土环形开挖，Ⅲ级、Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖。隧道采用无轨运输方案，侧卸式装载机装碴，15t自卸汽车运碴。土方采用人工配合挖掘机开挖，石方开挖采用风钻打眼、等差光面爆破。装载机配合挖掘机进行装碴，自卸汽车运输。

2.1 钻爆设计

洞口加强段、V、Ⅳ级围岩采用松动爆破，Ⅲ级围岩采用全断面光面爆破。选用低密度低爆速、低猛度的炸药，采用乳化炸药，塑料导爆管非电毫秒雷管起爆。

2.2 爆破参数的计算

（1）周边眼间距：a=12d0，其中d0为孔径，单位cm。

（2）最小抵抗线：W=a/m，其中m为偶合系数。

（3）单孔药量计算：

计算公式：q=e×d×λ×k×a×w×L

式中：e-炸药换算系数；d-堵塞系数，一般取d=1；k-形成标准抛掷漏斗爆破炸药单耗量kg/m3；a-炮眼间距；w-最小抵抗线；L-炮眼深度；λ-部位系数。

掏槽眼采用两级斜形掏槽。周边眼采用间隔装药，其余眼采用连续装药结构。并在爆破施工中不断总结、修正爆破参数，使之达到最佳效果。钻孔结束后及时清孔，确保单孔装药质量。

3 隧道主要施工技术措施

3.1 明洞施工

隧道的入口和出口分别有4m（K0+044.07～K0+48.07）和19.41m（K0+531.62～K0+551.03）长的明洞施工。

（1）明洞开挖

开挖前进行边、仰坡测量放样和截水沟施工，洞口土石方开挖自上而下顺序分层进，并随挖随护。土方采用人工配合挖掘机开挖，石方开挖采用潜孔钻或风钻打眼、微差光面爆破。装载机配合挖掘机进行装碴，自卸汽车运输。明洞开挖后，应立即做好明洞边仰坡的防护。防护采用锚杆，钢筋网及喷射混凝土防护。隧道永久性边仰坡采用喷混植草的绿化防护形式。

（2）明洞结构施工

首先施工明洞仰拱及回填、拱墙脚部钢筋混凝土基础，仰拱分幅施工，以利于运输车辆安全通行，待混凝土达到设计要求强度后，拆模并进行施工缝凿毛，然后施工上部边墙及拱部钢筋混凝土。混凝土由两侧对称灌注。钢筋在洞外加工场下料成型、现场绑扎，混凝土采用自动计量拌和站生产，由混凝土运输车运输，泵送入模，插入式捣固器及附着式振捣器振捣密实，拱墙混凝土一次整体浇筑成型。

（3）明洞防水层施工

待拱圈混凝土达到设计要求强度后，施作明洞铺设防水层并回填。明洞段采用双层土工布夹防水板结构形式，防水层施工时将混凝土表面的外露钢筋头等杂物清理干净，将凹凸不平处修凿平整，用水泥砂浆将衬砌外表涂抹平顺，以免损坏防水层。具体施工顺序为，先逐环铺设一层土工布，然后逐环铺设防水板，防水板采用自动爬行热熔焊机焊接搭接头，最后铺设外层土工布。

（4）明洞回填施工

明洞防水层施工完毕后，紧跟着进行拱背回填。按设计从下至上，两侧对称进行施工。先采用浆砌片石回填6m高，沿隧道方向每隔4m做一道1m宽的干砌片石盲沟，然后人工采用蛙式打夯机分层填筑顶部碎石土和粘土层，夯实度满足设计要求，施工过程中应严格保护防水层不被破坏。当明洞回填完成后，要及时进行洞口及洞顶防护及绿化工作，避免雨水冲刷。

（5）洞门施工

洞门基础开挖采用人工配合挖掘机进行，检查地基承载力满足设计要求后进行洞门混凝土浇筑，洞门采用定制模板。

3.2 暗洞施工

暗洞施工因地质情况不同分为三种情况，第一种为V级围岩，共37（K0+048.07～K0+085.07），采用φ108-40m管棚超前支护。第二种为Ⅳ级围岩，共57m（K0+085.07～K0+120.07；K0+ 509.62～K0+531.62），采用φ42-3.5m超前小导管超前支护。第三种为Ⅲ级围岩，共5389.55m，不需要超前支护。

（1）管棚施工

钢管直径为φ108，壁厚5mm。将钢管分成3m、4m、5m和6m四种长度。除尾部和端部钢管外，其余钢管连接部位加工成丝口，丝口长度8cm。为保证注浆效果，除尾部200cm为无孔带肋钢管外，余均为有孔钢管，孔径为φ10mm，间距15cm，梅花型布置；钢管前端加工成尖锥状，长度15cm。

施工顺序：施作混凝土套拱→钻机就位→钻孔→扫孔→插入钢管→孔口密封处理→喷混凝土封闭→管棚钢管注浆→进入开挖支护循环。

①按设计要求进行混凝土套拱施工，套拱采用I20b工字钢加工成钢拱架，钢拱架架立纵向间距为1m，共架立2榀。并在钢拱脚处各打4根长4m的锁脚锚杆两组，以确保要管棚施工时钢架的稳定。在钢架上焊φ150mm的无缝钢管作为导向管。②采用钻机从导向管钻进，并顶进长管棚钢管，开孔时低速低压。钻机纵轴方向准确定位，保证孔向正确，每钻完一孔即顶进一根钢管，注一孔浆。钢管节采用丝扣连接，为确保同一横断面内接头数量不超过50%，相临钢管的接头错开量不小于1m，施工前先确定本次顶入长度，编排好每孔管节顶入顺序，并做详细交底。孔深阻力大时，采用机械顶进。注浆压力控制在0.5～1MPa，终压2～2.4MPa。注浆时做好记录，根据压力状况和跑浆情况确定终止时间。

（2）φ42超前注浆导管施工

按设计要求进行混凝土套拱施工，套拱采用I18工字钢加工成钢拱架。采用手持风钻钻孔，钢管沿隧道周边以10～20°的外插角打入围岩，注意控制钻孔角度，发现偏差超过要求时，立即纠正。每钻完一孔即顶进一根钢管，注一孔浆。注浆采用水泥浆液，注浆压力控制在0.5～1MPa。注浆时做好记录，当每孔注浆量达到设计注浆量或达到设计压力并持续2min后，可以结束注浆。注浆完毕后，清除管内浆液，用水泥砂浆紧密充填。

（3）暗洞开挖及出碴

V级围岩采用留核心土环形开挖，Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，上台阶风钻钻眼，下台阶采用液压凿岩台车钻孔；Ⅲ级围岩采用全断面法开挖，人工风钻钻眼。开挖采用非电毫秒雷管起爆，光面爆破技术。严格控制超欠挖，钻眼前画出开挖轮廓线，标出炮眼位置，保证测量精度，严格控制周边眼外插角和装药量。台阶法施工立钢拱架地段，上台阶安装拱架时安设锁脚锚杆，下台阶应左右错开进行开挖，左右相距不小于10m，防止上台阶钢拱架拱脚同时悬空导致围岩失稳，发生坍塌。以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为进洞施工和软弱破碎围岩的开挖指导方针。

隧道采用无轨装碴运输系统。台阶法施工时，采用挖掘机配合装载机装碴，全断面时采用两台侧卸式装载机同时装碴，自卸汽车运碴。进、出碴分道行驶，定时定点对运输车辆进行检查，保证车辆工况良好。在交叉道处要设置安全和照明设施，必要时组织专人指挥车辆通行，防止产生安全事故。

（4）初期支护

初期支护锚杆采用φ25-3.5m（Ⅳ、Ⅲ级围岩）和φ25-4m（V级围岩）两种中空砂浆锚杆，钢筋网片采用φ6，网格20cm×20cm。喷射C20混凝土为25cm。

锚杆施工序：测量放线→钻孔→清孔→安装锚杆→注浆→安装垫板、螺母→施加拉力。按设计要求，在初喷面上准确画出锚杆孔位，按孔位钻孔，孔位偏差±50mm，深度偏差±50mm。锚杆与岩面垂直或与组合状岩层节理面垂直。装锚杆前先用高压风清孔。锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈除油。安装时锚杆位于孔中心。注浆压力控制在0.5～1MPa，排除孔内气体，确保孔内浆液饱满。然后安装垫板，水泥砂浆达到设计强度后拧紧螺帽施加拉力。

钢筋网在洞外加工成片，生锈的钢筋按要求进行除锈，钢筋网施工时钢筋网紧贴初喷面，用电焊焊于锚杆尾部。并与钢架、锚杆和拉杆焊接。钢筋网安装要牢固，随岩面起伏铺设，网片搭接长度不小于10cm，混凝土保护层不小于20mm，喷混凝土时网片不产生晃动。

喷射混凝土采用湿喷机作业，混凝土由洞外自动计量拌和站集中拌料，汽车运到工作面。喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，用水或高压风将岩面粉尘和杂物清理干净，设置控制喷混凝土厚度的标志。喷射作业从拱脚或墙脚自下而上、分段、分片、分层喷射至设计厚度。先初喷混凝土厚度4～5cm，在钢架、锚杆，网片等安装完后进行复喷混凝土作业，喷至设计厚度。

（5）防水层施工

隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，使隧道建成后达到洞内干燥的要求。具体措施为在初期支护与二次衬砌之间敷设350g/m2土工布+1.2mm的EVA防排水板，作为第一道防水措施，防水层敷设范围为自拱部至边墙下部引水管；拱部及边墙二次衬砌采用P8的防水混凝土，作为第二道防水措施。二衬施工缝采用橡胶止水条止水，沉降缝设橡胶止水带止水。

基面处理及环向盲沟安装及防水层施工使用简易作业台架，超前于二衬作业约两个循环。施工前先进行基面处理，主要检查初期支护后断面的尺寸，截除外露的锚杆头和钢筋网头及尖锐物，显著凹凸的初期支护表面分层喷射找平或用1：1的水泥砂浆抹平，确保铺设表面圆顺及保证防水层与喷层能密贴。

排水管的施工按设计布置纵、横向及环向排水管并固定好，用麻筋临时堵塞横向排水管的两端，防止在浇注混凝土时堵塞管道，拆模后及时清除断头麻筋。安装后的排水管应达到方向平顺，排水通畅，管内无杂物。中心排水沟随同仰拱拣铺底一起施工。有仰拱段，在仰拱施工完毕后，采用组合钢模板浇注混凝土管基座，待混凝土达到强度后，安装中心排水管和铺级配碎石。

防水板铺设用无钉铺挂施工工艺。在基面处理完毕后，先铺设土工布，贴上衬垫，然后用射钉枪钉上射钉进行锚定，拱部衬垫密度3～4个/m2，边墙2～3个/m2，最后铺设防水板，防水板铺设采用手动专用熔接器将防水板与衬垫连接，防水板之间的搭接采用自动爬行焊机热熔粘结。防水板搭接长度不小于10cm，接缝施工完毕后进行充气检查，充气压力为（0.1～0.15）MPa，并保持1min。防水板铺设应连续、均匀、平顺，紧贴岩面，防水板接缝与衬砌施工缝错开长度不小于100cm。

（6）二次衬砌

施工顺序：仰拱及填充→边墙基础→拱墙衬砌。

仰拱、隧底填充及边墙基础依次先于衬砌浇注，以利于支护结构整体受力，同时利于文明施工。混凝土运输车运混凝土，插入式振捣器振捣。仰拱、隧底填充浇注时分左右幅施工，保证隧道内施工车辆的正常通行，减少对掌子面施工的影响。仰拱与边墙基础衔接处捣固密实并凿毛，按要求预留接茬钢筋。

拱墙衬砌采用12m液压整体衬砌模板台车。混凝土在洞外混凝土拌合站拌合，混凝土搅拌运输车送运往洞内，混凝土输送泵灌注，机械振捣；钢筋混凝土衬砌灌注前做好钢筋的布设工作，钢筋角隅要加强振捣，灌注前按图纸规定预留沟、槽，管洞或预埋构件。所有衬砌作业均采用混凝土输送泵作业。混凝土自模板窗口由混凝土梭槽，由下向上左右对称灌注，倾落自由高度不超过2m。在混凝土浇筑过程中，观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，及时采取措施进行处理，混凝土灌筑作业间断时间不得超过2h，否则按接缝处理。为防止二次衬砌与防水层之间形成空隙，采取在拱部二次衬砌背后压浆的施工措施进行处理。混凝土脱模时间由工地中心试验室确定。脱模后混凝土洒水养护，养护期不小于14d。对隧道运营期间的通信、监控、供电、照明、通风、消防等设施在安装时所需的各种预留预埋管件，应按图纸所示的位置准确设置。

4 结束语

众所周知，隧道施工是一个综合的、系统的施工工程，以上只是隧道施工主要的施工技术措施。在每一个施工环节还必须根据施工特点，采用适当、可靠的测量工具加强施工全过程的测量工作，将误差控制在规范允许的范围之内，并且将测量工作作为工程的核心任务，贯穿始终。除了测量之外，每一个分项工程，都必须遵守相关国家和地方规范的规定，因地制宜地采取相应措施，确保各项指标满足设计及规范要求，从而保证工程质量达到预期的目标，保证工程的使用功能和耐久性。

U455.1

A

1673-0038（2015）24-0308-03

2015-5-22

卿明忠（1973-），男，工程师，大专，主要从事建筑、市政工程施工工作。