如何确保大断面隧道贯通施工安全

袁润湿

摘 要：2021年是“十四五”开局之年，也是交通强国全面建设之年。随着国家国民经济提升，全国脱贫，全面建成小康社会，我国的道路交通发展突飞猛进，国、省干道，城市交通建设高质量发展，公路施工建设大断面长隧道已十分常见。但隧道施工仍然是高危行业，为贯彻落实2021年全国安全生产电视电话会议习近平总书记关于安全生产的重要指示精神，李克强总理重要批示要求。坚持以“人民至上、生命至上”安全施工理念。大断面长隧道贯通施工是隧道施工最重要的一个环节，隧道施工技术管理人员必须具备这方面的能力，确保隧道安全贯通。本文以云南省大理大南高速公路大断面公路隧道工程为例，阐述了大断面隧道贯通施工所采取的措施，保障了全线多个大断面公路隧道施工安全贯通，望能为后续此类工程的施工优化提供合理参考。

关键词：大断面;公路隧道;贯通施工

中图分类号：U455.4 文献标识码：A

0 引言

根据国家战略，发展西部。随着交通基础设施建设、城市化建设不断加快和扩张，中国的交通网不断延伸，道路交通工程将面临地形复杂、工程难度更大的调整，尤其是山区的高速公路建设，不可难免涉及到大断面隧道施工。特别是复杂地质大断面隧道施工更为困难。

这不仅要求隧道施工管理人员要具备较强的业务水平，还要有一定的地质学基础和丰富的隧道施工经验，更要在日常工作当不断分析总结应用，针对不同的地质围岩情况，制定可行的大断面公路隧道贯通施工方案，以确保隧道施工安全贯通、技术措施可行。

1 大断面公路隧道工程概况

大理大南高速公路建设共有大断面隧道7座，总长24 390 m。其中特长隧道1座，长隧道2座，中隧道4座。本文案例选取已贯通的碧清隧道为例。碧清隧道位于大理州巍山县庙街镇境内，隧道左洞起讫里程为ZK34+745～ZK35+940，长1 195 m;右洞起讫里程为K34+745～K35+995，长度1 250 m。隧道最大埋深158.15 m。

本隧道设计参数：1）双向6车道，设计速度：80 km/h;2）荷载标准：公路Ⅰ级;3）建筑限界净宽：0.75+0.5+3×3.75+0.75+0.75=14 m;4）建筑限界净高：5.0 m;5）隧道行人横洞建筑限界为行人横洞净宽2 m，净高2.5 m。

该隧道属大跨度分离式越岭长隧道。隧道位置属构造剥蚀中山地貌区，隧道区地形较为陡峻，地表植被发育良好。隧道区海拔高程1 765 m～1 945 m，隧道围岩以棕黄色泥岩、黄褐色砂岩、粉砂质泥岩为主，强风化～中风化，岩体富水性分布丰富，地质非常十分复杂，施工难度大。

2 大断面长隧道贯通施工原则

在大部分大断面公路隧道贯通施工过程中，隧道支护体系属于核心施工环节，在该体系中产生主要作用的是隧道围岩。简单讲围岩就是公路隧道的承载结构，能够与工程中各项加固措施相互配合工作，成为一个整体的支护结构体系。

在开挖大断面公路隧道时，尽可能不扰动围岩，这样做的主要目的是避免围岩本身的强度遭到破坏，自稳能力降低失稳。最佳的处理结果就是保障围岩能够在隧道开挖之后依旧保持原有的三维应力状态。想要达到此种施工效果，大断面公路隧道贯通施工，必须做开挖工作之前应做的防护，同时封闭围岩的节理，尤其是针对已经产生裂隙、收敛变形的位置，应尽可能通过补强支护的手段避免其产生松动和坍塌。

实际上在大断面公路隧道贯通施工过程中，围岩必然会产生一定程度的变形，若变形在合理范围内，属于合理情况。具体标准以围岩是否能够发挥其强度，并在公路隧道周边形成稳定的承载环，需要注意的是工作人员应对这样的变形落实合理控制工作，避免围岩变形过度导致隧道坍塌，诱发坍塌处地表产生严重沉陷。

一般情况下大断面公路隧道贯通工程中，支护结构的施工会分为两个步骤落实，即在隧道洞室开挖之后的第一时间做好初期支护工作，这样做的目的在于避免岩体产生早期变形的情况。支护工作做好后，施工人员需要待围岩稳固之后在落实下一步工作，即二次衬砌，在外层衬砌工作落实良好的情况下，围岩变形通常较为稳定，内衬作用就在于安全保障。

在落实大断面公路隧道贯通工作时，施工人员应尽可能做柔性初期支护，这样做的目的在于保障其能够与围岩紧密联系起来，达到共同承载隧道变形应力的目的。常规的大断面公路隧道贯通施工的初期支护都会选择超前小导管、工字钢支撑、径向锚杆以及钢筋网片、喷射混凝土联合的支护形式，如贯通段围岩较好，该支护安全可靠。

3 大斷面公路隧道贯通施工

3.1 施工方案

根据施工进度和周边地表周边环境以及隧道围岩地质情况编制隧道贯通方案。碧清隧道根据右洞掘进的实际情况决定选择在YK35+405处贯通，洞顶覆盖厚度为140 m，贯通段围岩级别为Ⅳ级，初期支护为SF4b，符合设计贯通条件。

具体实施方案如下：

（1）进口与出口分别建立三等GPS平面控制网和二等高程控制网，洞内采用四等平面控制网和四等高程控制网，为确保隧道能按设计准确贯通，测量人员在贯通前先用GPS对洞外控制点进行静态复核，达到精度要求后，再复核并精确控制洞内导线测量。

（2）在两端洞内施工测量放样中，用全站仪严格控制隧道的平面位置和高程，满足隧道贯通的精度要求。并根据《工程测量规范》GB 50026-2007对控制点的精度做贯通误差估算。

（3）超前地质预报工作，本隧道贯通施工使用的超前地质预报和隧道多功能水平地质钻报告结合的方式，同时还针对隧道内与地面实际情况结合起来，采取先探后掘的方式施工。即在超前预报过程中没有发现明显异常和危险的情况下才能落实后续施工。

3.2 贯通段施工及保障措施

3.2.1 掌子面按台阶法开挖

出口端按两台阶法掌子面施工到YK35+425处时，改为三台阶法施工10 m到YK35+415，停止向前掘进，施作超前注浆小导管，加强初期支护后，采用素喷混凝土封闭掌子面;进口端掌子面按二台阶法开挖施工，在与对向掌子面距离10 m时，改为CD法进行开挖，加强锁脚小导管，超前支护采用双层小导管，超前小导管在与对向小导管形成多层网状支护后，稳步向前推进;先施工C单元导洞贯通，经测量消除贯通误差后，再进行D单元施工部分施工，最后全断面再逐步向前扩挖，直到全部贯通。

3.2.2 保障措施

（1）根据现场隧道掌子面地质情况，贯通段10 m围岩级别为Ⅳ级围岩，支护参数为SF4b，初支采用I18工字钢，间距100 cm;超前支护采用4.5 m长Φ42*4注浆小导管，钢拱架锁脚小导管按设计施工，临时支撑钢拱架采用I18工字钢，加打2根4.5 m长Φ42*4锁脚注浆小导管，临时支撑拱架与钢拱架连接用连接板戴螺栓进行牢固连接。

（2）施工按照超前地质预报及目前两个掌子面实际围岩揭露情况，开挖要严格控制药量，尽量多采取人工配合机械的开挖方式，减少对围岩的扰动;开挖完毕后立即锚喷支护封闭围岩。开挖过程中设专人观察围岩、初期支护及先行洞的变化情况，及时进行施工预警，科学有序的组织好工序衔接，避免窝工。

（3）施工中超前小导管、锁脚小导管必须要严格按设计注浆要求进行施工，要安装注浆闸阀，注浆材料采用水泥浆，浆液水灰比为0.5：1～1：1，注浆压力：0.5 MPa～

2.0 MPa，强度不低于M20。

（4）我国针对公路隧道施工曾有文件规定，当隧道双向开挖接近贯通时，贯通施工遵循“浅眼、轻药、弱爆破、短进尺、强支护”，初支紧跟工作面，尽快封闭成环，减少围岩暴露时间”的原则进行开挖施工。

（5）最后是监控量测工作，按照施工要求，该工程的監控量测能够为隧道贯通工程的稳定程度提供良好保障。在合理的监控量测工作辅助下，得到的数据能够真实反映出工程中围岩的实际收敛变形情况，工作人员只需要对数据进行合理分析和处理，即可保障整个工程的安全系数。该工程的整个监控量测工作都委托给了第三方机构，机构在接近隧道贯通时加大了监控测量的频率，保障工作人员能够实时获得围岩的变形数据，达到合理检测变形趋势的目的，确保施工安全。

4 结束语

综上所述，大断面公路隧道贯通施工目前已属于常见施工工艺，但处理不当也会引起隧道坍塌，发生安全事故。为满足国家高质量发展，促进地方经济快速增长，最小限度破坏生态，倡导交通快捷。在地址和水文条件允许的情况下，修建大断面隧道已经成为首选。从业人员只有不断总结大断面隧道贯通施工经验，创优相关施工技术，才有能力为我国道路交通事业以及城市化发展需要修建大断面隧道施工安全保驾护航。

参考文献：

[1]张俊儒，徐剑，龚彦峰，等.单跨5车道公路隧道工法优化及施工力学特性研究[J].隧道建设（中英文），2021（5）：831-840.