高速公路隧道机械化施工技术探讨

李兴春

(贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550000)

1 工程概况

本合同段起讫桩号为K29+000～K38+000，路线全长9.0 km，公路等级为高速公路。路线起于米董隧道中部(起点桩号YK29+000)，顺接第3合同段终点，出隧道后设沙河大桥(1-30+96+180+96+4-30 m T梁+刚构+T梁)，跨河至沙塌河南岸的巴栗，路线继续爬升在沙塌河南侧设隧道群横穿紫林山支脉至达头村董头附近，以特长隧道(5 168.5 m)向西横穿紫林山至独山县麻万镇拉林村，本合同段终点位于紫林山特长隧道中部(终点桩号YK38+000)。地处深度切割的中-低山区，线路通过区地形地貌基本轮廓受构造及地层岩性控制明显，呈近南北转西南向。两岸的砂岩地区受河流的切割，形成较典型的深切峡谷地貌。地貌类型主要有：构造侵蚀地貌、侵蚀河谷堆积地貌及构造剥蚀中高山地貌，其中路线通过区以构造侵蚀地貌及构造剥蚀中高山地貌为主。

2 高速公路隧道主要施工工艺

2.1 总体部署

对隧道前方地质与现场情况进行探测，若地质情况异常时，采用RPD150C多功能地质钻机进行地质预报，对前方岩石级别准确判断，制定行之有效的开挖方案。三臂凿岩台车主要是一种爆破钻孔赶作业工具，爆破后通过强排风与喷水降尘。使用装载车与挖掘机设备运输洞口碎渣，并放至指定地点。采用二衬防水板通过自动与人工配合安装、二衬混凝土施工采用智能分料全液压模板台车实施浇筑、自行式全液压仰拱栈桥用于仰拱施工作业。

2.2 地质预报

在对隧道地质超前预报期间，为了满足其要求，其预防方法选择在非物探方法基础之上，通过综合物探超前预报方法。非物探方法主要有超前钻探法、掌子面地质素面等，物探方法主要有地质雷达法、地震波发射法，主要以地震波发射方法为主，地质雷达法为辅，采用地震波发射方法使用TGP206对地质情况实施系统探测，以此对掌子面前方工程水文及工程地质采用地质雷达及其他方法实施短期预报，从而得到较为准确的地质情况。在一些情况下，还应进行超前地质钻探以及加深探孔，对于富水区应采用红外线对水实施探测，对于溶洞地质区还应采用基底物探方法。

2.3 机械化施工工艺

(1)隧道开挖

该高速公路开挖主要通过双侧壁导坑方法、环形开挖预后核心土方法以及上下台阶法等，通过超前小导管注浆支护开挖V级围岩，若软弱围岩无爆破时，使用挖掘机微台阶开挖方法，再通过人工进对掌子面进行钻眼、清孔、装药、微台阶开挖。三臂凿岩台车可采用三台阶法、上下台阶法，施工期间对掌子面进行钻眼、清孔、锚杆安装等。

(2)出渣施工

在出渣期间使用挖掘机装渣后送至指定位置，掌子面在出渣的过程中，其他作业面也需在同一时间作业，确保不同设备在不同工序中同步作业，不但能够提高作业时间，而且还可提高作业效率。

(3)三臂凿岩台车施工流程

该高速公路隧道配备了三臂掘进凿岩台车，采用了先导液压的控制方法，有3条钻臂、鹰式高臂座，可显著增大断面作业面积，凿岩机冲击频率约为60 Hz，钻臂所能覆盖的面积为为178 m2，较其他同类设备有较好的覆盖度，具有承载能力强、定位准以及劳动强度低等优势。作业流程为测量放线、炮眼布置、钻眼、装药联线、警戒、起爆、通风与洒水除尘、找顶、出渣、断面检测与分析。

(4)喷射混凝土施工

该隧道公路使用C25等级混凝土，由运输车运至现场，湿喷机械手喷射，使用ZTC30工程底盘式湿喷台车进行作业。设备具有机械手喷射范围大、行程长以及可靠度高等优势。

喷射混凝土喷射作业顺序为之上而下反复喷射，在进行阶段施工期间，上次喷射后需留300 mm的斜坡；若进行分片喷射，首先喷射壁面与钢架间混凝土，两钢架间次之。分层喷射期间，前层混凝土终凝后可对后一层混凝土喷射，需控制厚度，边墙厚度控制在7～10 cm，拱部控制在5～6 cm。

(4)仰拱作业

在进行仰拱作业期间主要采用自行式全液压仰拱栈桥，因该设备跨度较大，使用较为便利，在施工期间操作安全，移动期间具有较高灵活性。仰拱作业需根据围岩等级确定开挖长度，一般情况下将其长度确定为3.0～3.5 m。移动式仰拱栈桥主要有主梁与车道、前后坡桥、后桥行走与平移，仰拱模板与提高机构构成。栈桥纵向移动施工主要根据安装栈桥、栈桥定位、仰拱衬砌、更换位置循环仰拱施工。

(6)二次衬砌

在进行二次衬砌工序期间，首先进行钢筋与排水施工，同时铺设防水板。再使用衬砌模板进行液压模板台车的安装，以此进行模板混凝土施工。在泵送期间，应保证二衬混凝土浇筑高差需控制在500 mm以内，浇筑后的泵管使用抹布清洗喇叭口，确保有良好的密封性。每层管路建筑后应清洗管路，同时将工作窗关闭；混凝土达到一定强度时可脱模，在堵头模板拆除前做好拆模工作。

(7)水沟电缆槽施工

使用定型模板台车在进行电缆沟槽浇筑期间，需确保两侧对称，浇筑长度需确保相同。该高速公路隧道配套的水沟电缆槽台车使用整体钢模设计，模板强度大，且稳定性好，能够避免施工中跑膜情况。台车拼装后，需进行钢轨的安装，可减少拆模与拼模过程。

4 结 语

综上所述，公路隧道机械化施工是基建工程的未来发展趋势，目前我国公路隧道机械化施工具备不同施工技术与设备配套模式，能够满足不同施工工序的施工质量，较传统施工技术相比优势明显，如可提升施工作业效率、缩短施工进度，降低施工成本；可在多种复杂地质中施工，提高施工安全性。