公路隧道施工技术与质量控制研究

（浙江交工国际工程有限公司，浙江杭州 310051）

1 公路隧道工程施工方法

1.1 明挖法

明挖法隧道施工是挖开地面进行隧道主体结构建设，再回填基坑恢复地面。明挖法施工主要施工流程包括围护结构的施工、内部土方开挖和结构施工、防水施工以及管线施工。围护结构施工是重点，常见的围护类型包括地下连续墙和水泥搅拌桩，其中，连续墙施工是利用挖槽机械在地下挖出沟槽，再浇筑相应的材料形成具有防水、挡土和承重功能的连续地下墙体。

1.2 暗挖法

隧道工程暗挖法施工中包含矿山法、盾构法和隧道掘进机法。其中，矿山法是一种比较传统的施工方式，其基本原理是隧道开挖后受到爆破的影响使岩体破裂形成松弛状态后形成了岩土坍落的现象。目前，较常用的是浅埋矿山法，即使用锚喷支护，将衬砌和围岩当作相互作用的整体，可有效发挥围岩自身的承重功能，可使锚喷衬砌起到加固围岩的作用。该方法主要施工流程包括人工或机械、爆破开挖，锚杆初期支护，防水板注浆施工和二次衬砌施工。

盾构法采用盾构机具进行开挖施工。盾构是一种圆形钢结构的机械，在开挖过程中利用该机械的切口环部切入地层，再利用其支撑环部分承受主要施工荷载，设置多台推进盾构千斤顶和其他机械进行辅助推进，最后盾尾部分进行铸铁管片安装和钢筋混凝土管片安装保护。盾构法施工主要适合用在松软地层中，具有施工简便、对地层的影响较小且安全可靠的优势，能准确控制周围岩层变化，减少超欠挖的现象。隧道掘进机法施工是在整个隧道断面上，采用连续掘进的方式，利用掘进机械的强大旋转力度和掘进力度对地层进行切割，再将碎石通过铲斗铲入皮带运输机上运输出去。机械本身带有可伸缩的支撑结构，在切割地层的过程中可以实现对周围岩层的支撑，减少岩层扰动。该掘进方法的优势是对岩层扰动少，可以准确控制掘进断面，减少超挖的现象且操作速度较快，对操作人员的要求较少，可改善作业施工的环境，降低劳动强度，有利于维护一线人员的人身安全，同时还可缩短工期、提高工程效率和效益。但该方法成本较高，需要大量大型设备的配合，且占地较大，不适合用在短隧道和曲线半径较小的隧道掘进施工中。

2 公路隧道工程施工技术要点

2.1 隧道洞口施工

在隧道洞口段施工时，应遵循减少对岩体扰动的原则提升洞口段岩体和边坡的稳定性，尽可能避免大挖、大刷，及时设置洞门和排水系统。在爆破时需严格控制药量，控制超欠挖，减少对围岩结构的扰动。在开挖断面尺寸符合设计要求后，及时完成初期支护，控制其中围岩的变形量和速度，对存在的异常情况应及时处理。同时可采用地表预加固、围岩预加固的措施，提高洞口的稳定性和质量。

2.2 洞身开挖施工

公路隧道工程施工断面较大，对围岩扰动较大，采用扁平断面形式满足公路对界线的要求，围岩经常处在不利的受力状态中，洞身的开挖难度较大，须采取必要的质量控制措施。比如，控制开挖断面的规整度、控制断面尺寸、超欠挖等方式确保隧道洞身的开挖质量。其中，隧道开挖断面尺寸应根据围岩的情况设置，应当符合设计的要求，如果围岩较软且受力较大时，围岩变形增大，应根据实际数据预留围岩变形量和支撑沉落量。

2.3 初期支护

初期支护包括系统锚杆安装、工字钢安装及喷射混凝土支护等。

根据锚杆类型、规格及围岩情况选择拱部专用锚杆机钻孔，侧墙及拱腰部位采用一般气腿式凿岩机钻孔。钻孔应圆而直，孔口岩面应整平，使岩面与钻孔方向垂直。所有锚杆须安装垫板，当锚杆不垂直岩面时可用垫片调整，垫板密贴岩面，锚杆安装后外露长度不得超过100 mm。锚杆应有锚头、垫板、螺母、止浆塞等配件。

螺母应在砂浆初凝后拧紧，使垫板与喷射混凝土面紧密接触。锚杆施工28 d后按总数的1%，且不少于3根做拉拔力试验，拉拔力不小于180 kN。

钢拱架按设计要求加工，弧形圆顺。为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚渣及杂物。每侧安设2根锁脚锚杆将其锁定，底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。钢架按设计位置安设。在安设过程中，当钢架和初喷层之间有较大间隙应用混凝土预制块楔紧，钢架背后用喷混凝土填充密实。钢架纵向连接采用钢筋，环向间距按设计要求，钢架落地接长在单边交错进行，接长钢架和上部钢架通过垫板用螺栓牢固准确连接。

洞内喷射混凝土支护，一般是分初喷和复喷前后共2次进行，所有喷射混凝土均应采用湿喷。初喷是在开挖（或部分开挖）完成后立即进行，紧跟掌子面，尽早封闭岩体面表层，防止暴露在空气中风化剥落，初喷厚度不小于4 cm。复喷支护混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成锚喷支护受力层，以抑制围岩有限变形钢拱架安装后应尽快进行喷混凝土作业，以使钢架与喷混凝土共同受力。喷射混凝土应保证混凝土强度，所有原材料必须检测合格，喷射结束后及时进行养护，养护时间不少于7 d。

2.4 二次衬砌施工

在二衬施工中，首先，作业应在有效开挖的基础上做好各种材料的制备，尤其是钢筋材料，使用的二衬钢筋材料应绑扎好再预埋在左右洞仰拱中。在隧道洞身的内部合理设置排水管和排水盲管。其次，要求使用大块钢模板再确定模的长度，根据隧道的实际选择规格。此外，在进行顶部和中部洞室支护施工时，须确保接触紧密确保支护的质量，洞身二次衬砌施工，还应对初期支护作业遗留的问题进行解决，并进行环向排水管施工。

2.5 隧道防排水施工

公路隧道一般在山地地区，其地形崎岖、地势较陡，且面临较为复杂的地下环境，因此，在施工时易出现隧道渗水的问题。

如何将施工废水和地下水有效排除是隧道施工质量控制的重点和难点之一。根据山地地形地势条件，可采用“疏、排、堵、截”等多种处理措施降低地表水对隧道结构的影响，铺设复合防水板、设置抗渗能力较强的防水混凝土、在施工缝上设置橡胶止水带等，提高隧道防排水的能力。

3 公路隧道工程施工质量控制措施探究

3.1 对施工原材料的质量控制

在原材料控制上应确保施工所用的材料来源和运输成本。隧道施工使用的钢材、水泥和防水板等均与高等级公路建设规定的材料等级相同，应选择优质的石灰岩作为粗骨料，细骨料则使用坚固性和耐力较好的中粗砂。混凝土喷射施工所用的外加剂一般要做和水泥的相容性试验，要求外加剂最佳添加量应控制在水泥重量的2%左右，混凝土喷射施工所用的骨料级配须控制在合理范围。其次在进场前必须做好质量检测工作，禁止不符合施工质量要求的和不合格的材料进入现场。比如，对钢筋的要求是表面无裂纹不能有凸起或油污，对水泥的要求是其稳定性、氧化镁和三氧化硫初终凝的时间必须符合要求，应控制进场水泥的质量。此外，还应采取分类管理的措施强化现场对材料的保管，做好防潮防火等措施，确保材料的完整性。

3.2 加强施工过程监测工作

在监测时要求快速埋测量点并尽量靠近工作面，测试元件应具有较好的防震防冲击波的能力。测量的数据应确保准确可靠和直观，以便于计算。测试的元件须有足够的精确性，能准确测量开挖、支护等方法以及支护结构刚度对围岩产生的影响，做好物理力学分析，确保围岩结构安全稳定。

在施工过程中应注意：首先，应以完善的监管制度和组织机构为基础开展管理工作，在管理中不断提升监测水平，采取科学合理的监控技术措施，尽可能实现每一个项目目标。其次，应采取动态化的监管手段，做好对公路隧道工程施工全方位、全过程、全要素的监控，及时发现各类安全隐患问题并采取措施加以解决。

3.3 做好技术要点把控

第一，提高测量放线的精确性，精准判断明洞和仰坡顶线的位置，精准判断截水沟应设置的位置。第二，采取分层施工的做法做好挖掘工作，按照从上至下的顺序逐层开挖。第三，应根据隧道工程实际做好支护施工，进行支护结构的优化调整。第四，在施工前应详细调查，分析隧道施工对周围环境的影响，针对施工中可能出现的问题提前制定方案，控制施工中各种不利因素，以保证公路隧道的施工质量和安全。第五，在每一道工序完成后须做好检查，确保其达到要求后再进行下一道工序的施工。

3.4 对不良地质地段隧道以及隧道塌方问题的处理

对水文地质复杂且地下水丰富的施工地段，为确保隧道正常施工作业，须提前对围岩水文地质进行分析预测，再选择科学合理的开挖与支护方式。为避免塌方和冒顶的问题应提前预测，根据预测的结果制定解决方案避免问题扩大造成安全事故。对破碎松散的和流沙软弱地层，应制定预防措施并做好迎接设备、材料准备。在不良地段进行隧道施工最关键的是要治理地下水以预防涌水现象，注意观察地形地质和地下水的变化，仔细检查支护和衬砌结构的状态，对异常情况及早处理。如果已经出现了塌方事故则需立即采取紧急措施，对没有塌方的地段加固以免影响扩大。应检查防水和排水的工作，检查塌方范围和形状，分析原因并及早处理。

4 结语

综上所述，随着社会经济与隧道施工技术的快速发展，公路隧道工程取得了较大进步，但其特殊的地下环境决定了隧道工程施工难度较大，为了确保工程的质量，需要对复杂的地形地质条件进行分析，再采用先进的施工技术进行改良和施工防护，采取科学合理的施工方案和技术方法，确保公路隧道工程的质量和效益。