公路长隧道施工开挖和支护难点及措施

胡添强

(四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司， 四川 成都 610200)

1 公路长隧道施工开挖和支护难点

1.1 长隧道工程基本情况

以某公路工程为例，位于中游河段，公路工程周围有拦河坝、泄水建筑物、发电引水系统水电站。长隧道全长9.5 km，沿线上共布置了4条施工支洞，将断面设计为圆形，开挖直径为6 m，将钢筋混凝土的衬砌高度设置为0.4 m。在开挖隧洞的作业中拟采用钻爆法，主要分为上下2层。在进行混凝土衬砌的施工作业中，采取的是全圆钢模台车，进行一次性施工。为保证并进一步加快施工进度，将一条施工支洞增设于长隧道工程中，隧道的断面由全圆断面改为马蹄形[1]。

1.2 隐性工程和不可控因素过多

公路长隧道工程属于地下工程，封闭性较强是绝大部分地下工程都具备的特征，隐性工程量较大。在正式施工过程中，完成一道施工工序之后，难以立即开展下一道施工工序，工程进展无法延续。除此之外，发现地下作业的安全隐患有一定难度，即便能够及时发展其中存在的质量问题，也会受到施工环境的限制作用，难以尽快采取补救措施，对工程的整体质量产生不利影响。地下环境存在着诸多隐性因素。比如在某次勘测活动中，受到地下暗流、围岩、断裂岩层、地下溶洞的影响。所获得的勘察数据对隧道工程的帮助是有限的，实现对施工状况的全面掌控有一定难度。就开挖明洞施工而言，在把握地下环境的变动时有一定难度，在多种不可控因素的影响下，会在明洞的顶部或者是壁部发生土质松动的情况，引发塌方，此时施工人员的人身安全就无法得到保障。

1.3 隧道工程地质复杂

隧道工程地质复杂加大了施工难度，如明洞位于崩坡基物与基岩接触带，洞身段围岩软弱，岩体为强风化，围岩稳定性比较低。隧道工程地质复杂加大隧道开挖和支护的难度，主要有三方面的表现：①公路工程洞线较长，在展开隧道施工的过程中，采取的施工方法是多个作业面相向施工，此时对作业数据的精确度有较高的要求，需要测量工作的配合才能实现，从实际的工作情况来看，实现对测量活动的全面掌控有一定难度；②通常情况下，隧道工程的地质都比较复杂，在施工的过程中有出现塌方的可能性，比如某公路工程途径围岩，其中有些岩石风化程度已经很高，稳定性也比较差，加大了施工难度;③隧道开挖的断面并不大，这就意味着施工作业面也会比较狭窄，具体的施工周期比较短，导致混凝土衬砌施工难度加大。

1.4 施工条件复杂恶劣

在公路工程建设中，隧道是其中重要的组成部分，其中也会有很多长隧道。就隧道工程本身而言，具有一定不可控性，性质也比较特殊，因此隧道施工难度较大，也比较复杂。地下环境不稳定，经常会在勘测过后产生一些变化，实现对施工外部环境的动态把控有一定难度。隧道施工空间比较小，工程作业也比较繁琐复杂，其中涉及到很多交叉工程，除了开挖、支护以外，还有防水、排水、预埋件。在隧道围岩这样的恶劣的环境中施工，意味着施工难度大，施工质量达到标准要求难度也比较大。

2 公路长隧道施工开挖和支护难点的有效措施

2.1 对隐性因素和不可控因素的把握

洞体塌方在公路长隧道建设中是一个非常严重的问题，隧道修建区域内的地质较为复杂，周边存在的水系会影响到山体的稳定性，此时隧道山体有可能会出现漏水、渗水的不良情况，甚至可能塌方。对公路长隧道工程的整体质量造成不利影响，正式投入使用之后，存在一定安全隐患。所以要对公路施工作业中的排水问题引起重视[2]。对公路长隧道的防水技术展开研究，并与施工的设计要求和隧道内部的结构组成相结合，提高长隧道内防水和排水的项目施工质量，防止隧道内部发生渗水或者是漏水的不良情况，提高公路的质量水平和安全性。

2.2 有效应对地质复杂的施工环境

实际施工中可能会遇到断层、溶洞，为确保隧洞贯通的精度，正式施工前应委托专业机构完成施工掌控网的部署，定期展开复核校验的工作，提高现场指导的质量，专门聘请专业测量工程师。在一些必要情况下，使用红外探水仪和地质雷达，充分发挥先进钻孔技术的优势，精准判断出熔岩的具体方位、地下水的含量和流向，具体的操作符合测量方法的要求。根据超前地质预报数据得出的软弱围岩，并配合控制手段平面导线测量和工程控制测量。应用折线法，对直线隧道中线、曲线隧道加以调整。在贯通误差的操作中，应依据实际情况进行。在调整中线的工作中，应该从曲线两端向贯通面延伸，将长度比例作为重要依据。测量工作采用精密导线的方法进行，涉及到贯通误差的问题，规范调整运用坐标增量平差来进行。对高程贯通误差加以调整，此时会用到贯通位置附件的水准点高程，在之后调整高程的工作中，要用到进出口分别引测的高程平均数来完成。

2.3 对围岩段展开S-Va型的施工方法

S-Va型施工方法这段即“在完成了开挖工作之后，就需要立即开展初期和临时的支护工作”，对S-Va型的施工方法展开分析，在施工的过程中采用的是环形开挖留核心土法，该施工方法应用于V级围岩浅埋偏压的项目，另外对洞口段的施工也可以采用这一施工方法。在完成了开挖工作之后，就需要立即开展初期和临时的支护工作。做好长隧道开挖轮廓线的工作，采用五寸台法完成放样，使用CAD软件，绘制出放样的横断面图，做出内轨顶标高线和起拱线。起拱线也就是基准线，每隔50 m向拱顶方向绘制一条水平线，为每条水平线标出从隧道中线开挖到边线的距离。使用全站仪中的对边测量模式，把开挖轮廓线上的各点测出。施做仰拱可将隧道封闭，呈环形状。在实施支护工程的初期阶段，需要对上下断面分界展开加固施工的操作，对下半不左右两边的位置展开交错开挖施工作业。从实际情况来看，复杂的地质因素会对施工产生不利影响。因此月计划施工为36 m，同时还要把施工的循环时间控制在20 h内。针对IV级的围岩较差段，应采取台阶法施工。开挖时对上半断面使用钻孔台车，完成钻孔工作。按孔深尺寸调整好钻床进给挡块，控制好深度标尺，避免钻深误差，及时排屑。出碴作业使用的是装载机，就下断面的施工活动而言，要用到气腿式风钻，完成钻孔作业。装碴作业使用挖掘机，运输使用自卸汽车，展开洞身开挖工作的同时就需要立即实施初期支护，做好围岩封闭工作，在全断面开挖工组施工完成后才能展开下一步的施作仰拱的作业。施工完成之后，确保隧道是一个封闭环。该段施工作业月进尺为54 m，同样将循环时间控制在20 h内。

2.4 对工程的实际情况有综合性考虑

将工程的实际情况考虑在内，做好初期勘测工作，设计出合理的隧道工程图纸方案，并选择合适的施工机械设备。前期的开挖工作使用的是钻爆技术，以隧道修建区域的现场实际情况为依据。就钻爆施工技术而言，会用到硝铵炸药，在完成爆破之后，进行机械开挖。炮眼间距一般为1.0～1.2 m，合理布置辅助炮眼，在周边眼与掏槽眼之间能均匀分布，这样布置的目的是使爆破出的石块块度符合装渣标准。保证周边炮眼与辅助炮眼的眼底处于相同的垂直面，把掏槽炮眼的深度增加10 cm。该技术危险性较强，现场需进行有效的安全防护布置[3]。分析施工现场情况，进行勘察情况的统计分析，制定科学合理的施工方案。配备一些专业的监督人员，实现全程的监督防护，重点勘察现场是否有碎石、落石，避免现场的施工人员人身安全受到威胁。明洞施工技术专业性较强，对技术水平有很高的要求。做好对修建区域的检测工作，包括仰坡和仰坡周边的情况，对该地区地质条件的变化规律有一定了解，并将当地的天气变化情况考虑在内，以此来预测并制定出有效的防范计划，设计出补救方案。该工程开挖断面比较小，就意味着施工作业面会较为狭窄，而且施工工期也非常短，需要将限制混凝土成型的因素考虑在内。施工为达到快速生产的目的，采取了规模施工的手段，并将混凝土衬砌分为三个部分。首先进行浇筑的是底板的位置，之后完成对两侧直边墙混凝土的浇筑工作，并对施工缝完成缝间冲毛的处理，将定型组合钢模板应用其中。

3 总 结

公路工程关系到国民经济的稳定发展，在该工程领域中，长隧道工程不仅是其中较为关键的一部分，同时也是容易出现问题的一部分，针对公路长隧道施工开挖和支护难点，要做到有效应对地质复杂的施工环境，实现对隐性因素和不可控因素的科学把握，可对围岩段展开S-Va型的施工方法，除此之外还应对工程的实际情况有综合性考虑。

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