隧道施工技术质量工序控制研究

权高峰

（中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710075）

0 引言

近年来，伴随我国在基建领域不断加大投入，高速公路建设规模由原来的平原逐步向山岭地区扩大，但与此同时,技术难度较大、规模较大的高速公路隧道也越来越多，因此要求一线的建设者不断学习，形成自身宝贵的经验财富，现就高速公路隧道施工技术、质量控制的关键环节作出分析论述。

1 工程概况

哨房隧道总长2318m，其中左幅ZK72+444～ZK73+594，长1150m；最大埋深约为90.67m。右幅K72 + 413～K73 + 581，长1168m；最大埋深约为94.25m，设两个行人横孔和一个汽车横孔。地处以构造剥蚀地貌为主的区域，地形起伏不大，隧址区高程2758～2789，进口坡度较为平缓，10o～15o之间，坡向26o，出口侧地形较陡，纵向坡度约25o～30o，坡向约206o。

2 总体施工方法

新奥法施工原理遵循“先探测、后开挖、预支护”的原则，工序“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、勤量测、强支护、早封堵”的原则。

2.1 洞口施工

2.1.1 洞口浅埋段

（1）浅埋段的洞口开挖应先进行观测是否存在偏压。

（2）预先施作洞顶截水沟，边坡防护开挖同步进行。

2.1.2 洞身深埋段

开挖方法：V 级围岩掌子面掘进采用三台阶预留核心土法；Ⅳ级围岩掌子面掘进采用上下两台阶法；Ⅳ级围岩区段掌子面掘进循环进尺不超过2 榀，Ⅴ级围岩掌子面掘进循环进尺不超过1 榀。

2.1.3 洞口排水系统

洞口截水沟采用人工开挖砌筑，洞口及边仰坡开挖在进洞前施工，洞口截水沟距坡顶开挖线一般大于等于5m。

2.1.4 洞口边仰坡开挖与防护

边仰坡开挖后及时清除松动石块与浮土并及时按设计进行锚喷、挂网的支护措施。

2.2 隧道管棚施工

洞口段超前支护采用直径Φ108 大管棚。现场采用单节长度4m 或6m 直径为108mm，管壁6mm 的热轧无缝钢管，采用全孔压入式压注水泥浆，外插角控制为1o～3o打设。管内设置4 根φ22 的加劲钢筋笼。

2.3 明洞施工

2.3.1 明洞开挖

采取挖掘机横向分层纵向分段进行施工，同时根据围岩情况适时采取弱爆破和人工配合机械刷坡。

2.3.2 洞门施工

洞门端墙C25 钢筋混凝土现浇，洞门墙在洞口衬砌施工完成后及时施作，墙表面需施作防水涂料，涂料施工完后及时施作2cm 厚1∶3.2 水泥砂浆保护层。

2.4 暗洞开挖

2.4.1 开挖方法

隧道主要采用三台阶法和上下台阶法及全断面开挖法。

2.4.2 V 级围岩段开挖支护

开挖与支护采用三级台阶预留核心土法，拱顶120o范围采用注浆小导管注浆锚固超前支护，上掌子面预留核心土，纵向长度3～5m，大于上开挖断面的一半以上，及时架设钢拱架，在拱脚处打设锁脚锚杆，中下台阶左、右侧开挖掘进错开3～5m,进行平行施工。见图1三台阶预留核心土法施工工序示意图。

2.4.3 Ⅳ级围岩段开挖支护

（1）采用上下台阶法(参考Ⅴ级围岩开挖掘进方法）。

（2）台阶法施工步骤：开挖上台阶—Ⅰ上台阶拱部初期支护—开挖下台阶—Ⅱ下台阶边墙初期支护—Ⅲ下台阶仰拱初期支护，Ⅳ级围岩台阶法施工工序见图2。

2.5 洞身初期支护

2.5.1 超前小导管施工

采用热轧无缝钢管在工厂根据设计下料尺寸集中加工。除尾部1m 范围外管壁其他部分预留直径8mm 的注浆孔，呈梅花形布置，并焊加紧箍。超前注浆小导管纵向水平搭接长度根据围岩情况而定，外插角按照前进方向扇形5o～15o控制，环向间距30cm，采用气腿式风钻仰角15o成孔，采用不小于43.2 强度的水泥按照水灰比1∶1 进行配置水泥单液浆。

2.5.2 型钢拱架制作、安装

（1）拱架安装：加工场集中加工—场内定位拼装—运至掌子面并测量定位—进行拱架节点拼接—采用高强螺栓固定。

（2）拱架预先在场内按照设计要求同比例放样图进行试拼，确保各项指标满足安装要求后，按照固定顺序编号运至掌子面，利用机械拼装架设。

（3）拱架节段间连接板必须严丝合缝，纵向逐榀连成一体，每榀拱架与初喷混凝土喷射面密贴。

（4）单元受力节点之间连接板四周采用高强螺对穿连接，拱脚、边墙脚处采用配套的槽刚分节段支垫且纵向将钢架连接成整体。

（5）边墙及拱架尺寸按5cm 施工误差和预留变形的一半计算，仰拱仅考虑5cm 施工误差。

2.5.3 锚杆施工

（1）φ22 砂浆锚杆。锚杆孔成孔采用气腿式风钻，手动安装。高压风清孔，后退式注浆。

（2）Φ25 中空注浆锚杆L=3.5m，间距SF5a100×60cm（SF5b100×80cm），呈梅花形布置。

（3）锁脚锚管或锁脚锚杆

锁脚锚管采用φ42mm×4mm 注浆小导管，长度4.2m，压注1∶1 水泥浆液。锁脚锚杆L=3.5m,直径Φ 22 的早强砂浆锚杆。锁脚的外露头部分与初支钢拱架采用U 型筋双面焊接，将锁脚与初支型钢拱架连成整体受力。

2.5.4 钢筋网加工及安装

（1）钢筋网需要被混凝土完全包裹，初喷混凝土后再铺挂。

（2）钢筋网加固端预留一定长度作为钢筋网片间搭接接头，网片间每个交叉点和搭接段进行焊接或绑扎。

2.6 隧道防排水施工

2.6.1 隧道防排水设计

对地表、地下及岩层间错综复杂的水系统按照设计要求进行妥善处理，洞内衬砌、仰拱处按照设计频次设置横纵排水管，最终完善防排水系统。

2.6.2 隧道施工排水

（1）环向、横向、纵向排水管施工

盲管由纵向盲管、环向盲管（DN75HDPE 单壁打孔波纹管）、PVCDN75 检查口和“T 型接头”组成；环向盲管一般每隔8～12m 敷设；纵向盲管采用HDPE双壁波纹管沿纵向布设于左、右墙角水沟底上方；横向盲管与隧道排水沟相接，纵向排水管外裹一层土工布，全线贯通。

（2）土工布+PVC 防水板施工

设计为SFma(明洞)衬砌采用400g/m2土工布+PVC 防水板+400g/m2土工布（I）。二次衬砌前1-2 施工循环预先铺设防水板，采用1.5mm 厚的PVC 防水板。防水卷材铺设采用无钉方案，板材之间的接缝由专用热粘接机焊接。

（3）止水带、止水条施工

衬砌施工缝（间隔12m 设一道）、变形缝（间隔80m 设一道）置橡胶止水带和膨胀橡胶止水条。

2.7 二次衬砌施工

2.7.1 衬砌钢筋安装

安装前先按弧度进行预弯，先外圈，后内圈；先主筋，后连接筋、箍筋的顺序安装，保证纵向成一条线，横向成一平面。

钢筋支架及L 型定位筋在设计位置施作完成后，钢筋间距在定位筋相应位置上标出环向主筋安装点，绑扎第一层钢筋，二层参照一层。

二层衬砌钢筋设置5cm 厚保护层垫块，间距100cm×100cm。

二焊接主要采用单面或双面搭接焊，（焊缝长度≥10d 或5d）；环向主筋一正一反错开1/2 接头与仰拱预埋筋单面焊接。

2.7.2 二次衬砌施工

二次衬砌采用防水C30 混凝土模浇筑施工，采用全液压轨道12m 整体式台车，从组装、打磨严格控制其强度、刚度、稳定性，严控二衬浇筑的时间，同时满足安全步距的要求下缩短与掌子面的距离，保证衬砌混凝土结构厚度和衬砌背后的密实性。检查方法：拱顶预留观测孔(或回浆孔)、挡头板模板设观测孔、拱顶埋设检测钉、摄像探头通过观察孔检查等。

3 要点控制

3.1 隧道超欠挖控制

3.1.1 隧道开挖轮廓

开挖应按严格设计轮廓线预留沉降量规定进行，原则上不得欠挖。拱墙脚以上1m 内，是二次衬砌的关键位置，衬砌断面不能出现欠挖。

3.1.2 围岩变形

若围岩变形较大，按照监测及检测预报结果预留支护下沉量预留支撑沉降量在施工过程中动态调整，确保厚度。

3.1.3 超欠挖控制

开挖断面尺寸以设计衬砌轮廓线为基准，将预留变形量适当放大。预留变形量可采用类比法，主线V：150mm，IV：车人行通道120mm，IV：80～100mm，Ⅲ：40mm。

3.1.4 爆破控制

（1）提高钻孔技术水平

提高钻孔人员的操作水平和责任心及保证钻机的性能。

（2）完善爆破技术

对现场爆破各种参数进行动态调整；实时监控爆破器材（雷管和炸药）选用及专业人员装药方法；通过地质超前预报及超前水平探孔作业的对比分析，及时调整钻爆参数及工艺工法。

3.2 隧道地质超前预报与现场监控量测

3.2.1 隧道超前地质预报

超前地质预报，是实际施工中分析预警突发地质灾害和降低灾害的重要手段之一，对于隧道设计参数的优化极为重要。

3.2.2 隧道现场监控量测

隧道施工变形主要量测周边位移及拱顶下沉、地表下沉、整体位移、底鼓、土体深层水平位移、围岩内部位移。

4 质量技术控制经验

4.1 隧道洞口支护

优先做好洞口排水系统，仰坡进行喷锚支护，必要时进行地表预加固，确保洞口围岩稳定，洞门端墙及时施作。

4.2 隧道开挖支护

洞身开挖时，应根据超前地质预报的围岩级别，采取相应的施工方法。过程中根据现场掌子面围岩进行动态调整开挖及支护参数。

4.3 隧道衬砌

衬砌浇筑全部采用全液压轨道衬砌台车，以保证衬砌后混凝土的外观质量。

5 结语

随着工程建设技术不断革新，新的技术、工艺、工法层出不穷，其根本目的就是满足发展的需要，任何工程建设都是通过一道道不起眼却不能忽视的工序完成的。本文通过对隧道施工工序成套技术的研究，在实践中不断创新、总结工序质量控制经验，通过工序微创工艺不断提高隧道工程质量。