公路隧道工程洞口施工工艺探讨——以G355蒙山至金秀公路屋庙山隧道为例

韦家华

（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001）

公路是我国交通运输中的主要组成部分，对推动我国经济建设做出了巨大贡献。在实际操作中，受施工环境因素的影响，公路工程在遇到地形复杂的山区时，需要进行隧道施工，这也说明隧道施工是影响整个公路施工质量的重要组成部分。隧道洞口的施工，关乎整个隧道的施工是否能够安全顺利地进行，是保障隧道施工质量及施工周期的基础和前提。深入分析公路隧道洞口的施工工艺，对保障公路施工项目的顺利进行和安全施工具有重大意义。

1 工程概况

G355蒙山至金秀公路№1标段位于广西境内，是连接梧州市蒙山县和来宾市金秀县的重要基础交通设施，也是广西普通公路国省道网规划布局方案G355线福州至巴马公路的一部分。路线全长为29.327 km，根据不同路段，设计速度为40～60 km/h，设计路基宽度为8.5～10 m，设计荷载为公路Ⅰ级，路面为沥青混凝土。

屋庙山隧道位于金秀县三合村，设计隧道为单洞双向行车中长隧道，起止桩号K31+825～K33+242，设计长度为1 417 m，进洞路面设计高程约为722.55 m，出洞路面设计高程约为732.17m，最大埋深约为407 m。隧道平面采用圆曲线和直线的组合线形，纵面采用单向坡。考虑到行车舒适性及连贯性，并综合评价了隧道建成后的运营及管理，结合现有线路的设计时速，设计时速为40km。

2 隧道洞口施工技术方案

屋庙山隧道洞口的施工流程如图1所示。

图1 屋庙山隧道洞口施工流程

屋庙山隧道进口下穿X647县道，洞顶埋深只有7.5 m左右。在设计中已采用27 m长超前大管棚穿越县道横跨段落，且在钢花管中插入钢筋笼以增强管棚的刚度；县道横跨段落的洞身衬砌采用加强型衬砌S5-P（长约为20 m）。在施工过程中须加强洞顶沉降、围岩变形、初支型钢内力等的监控量测，并在K31+825～K31+865段二衬混凝土达到设计强度前禁止重型车辆在洞顶上方的X647县道上通行或架设贝雷桥跨越隧道。隧道采用接长明洞的进洞方案，洞口段的施工工序如图2所示。

图2 洞口段施工工序

洞口施工前，通过修筑排水沟或者场地连接水沟，将沟谷流水进行排流，确保进洞施工安全。

2.1 截水沟、排水沟、水渠的施工

屋庙山隧道设置洞外排水沟、水渠、洞顶截水沟3种形式。在洞顶距离仰坡坡顶3～5 m的位置设置洞外排水沟或水渠，洞顶1.5 m处设置洞顶截水沟。截水沟采用C15素混凝土浇筑。采取测量放样→开挖截水沟基坑→截水沟检查→模板支护→截水沟现浇的施工工艺流程。

截水沟基坑的位置保证距离开挖边线3～5 m外，主要开挖施工使用机械进行，然后配合人工进行辅助清理工作。需要注意的是，基坑的开挖必须严格按照施工图纸进行，验收合格后，方可进行浇筑作业。浇筑作业采用不超过5mm中砂骨料、含泥量在5%以下的现浇混凝土进行。为了保障施工质量，要求混凝土的坍落度在50～70 mm之间，因运输、储存等环节而导致参数不合格的混凝土一律不准使用，确保混凝土的和易性和流动性。

2.2 边、仰坡开挖及防护施工

屋庙山隧道明洞和洞门应在雨季之前完成，边、仰坡的开挖必须按照自上到下的顺序进行，且要在施工过程中做好支护工作，避免塌方。明洞段清方后的洞脸、两侧清方边坡临时支护，具体措施如下：在岩壁上钉入锚杆，在上面挂铁丝网，然后喷射混凝土。具体数据如下：φ22药卷锚杆，长度3.5m，间距1mx1m，梅花形布置；φ8钢丝网，间距@20 cm×20 cm；C25混凝土，喷射厚度10 cm。边坡应根据开挖后实际地质情况视边坡的稳定性，增减注φ22药卷锚杆（如图3、图4所示）。

图3 屋庙山隧道进口端洞口防护设计图

图4 屋庙山隧道出口端洞口防护设计图

施工时，要严格按照图纸进行，测量放样出洞口边坡的开外线，标记出开挖范围。

开挖施工采取人机搭配的施工方式进行，即机械进行主要开挖施工工作，人工配合进行整边、修边等辅助工作。开挖时，采取由上而下的顺序进行，逐层施工，形成洞面。遇到地质结构复杂难以开挖的情况，如巨石、硬土层等，需要采取爆破施工进行地质松动处理。但在爆破施工时，为了保障周围地质结构的稳定性，要尽量避免对其造成过大的破坏。根据周围地质的实际情况确定炮眼的布置和装药量，切记勿过量装药。开挖后坡面应稳定、平整、美观，没有大面积凹凸区域。为了保障边、仰坡的稳定性和安全性，要在施工过程中做好支护工作，并进行实时监测，发现问题及时停止施工进行处理。

边、仰坡开挖施工完成后，要及时对暴露的施工面进行挂网、锚喷施工，具体施工工艺如下。

（1）锚杆施工及钢网片挂设。锚杆孔的直径略大于锚杆的直径，约为1.5 cm，要保障锚杆能够顺利进入；孔位偏差±15 cm，采用凿岩机进行钻孔施工，并且要确保孔深度在锚杆有效长度以上且深度超长值在10 cm以下。锚杆孔施工完成后，立即进行清孔作业，然后方可进行锚杆的安装固定。安装前，必须对锚杆进行除锈、清污以及调直等工作。安装时，在锚杆孔内进行灌浆，并将处理好的锚杆插入其中。锚杆插入后，若无砂浆溢出，则需要拔出锚杆重新灌浆，若有砂浆溢出则说明正常。

锚杆安装固定好后，在岩面喷射一层混凝土，然后开始进行挂网作业。铺设时，保障钢筋网与岩面的间隙在3 cm之内，且要根据岩面的起伏进行相应调整。在锚杆上固定好钢筋网后，还要进行焊接固定，焊接长度要大于钢筋直径的30倍。钢筋网的网格间距、尺寸偏差控制在±1cm以下，要符合设计图纸的相关要求。需要注意的是，钢筋在使用前要进行相关的清理工作，保障钢筋的清洁度。

（2）喷射混凝土。要做好混凝土喷射的准备工作，如清理杂物、检查钢筋网是否合格等，发现问题及时采取措施。准备工作完成后，开始进行混凝土喷射作业。需要注意的是，混凝土进料时要加入速凝剂；喷射作业时，必须保证厚度均匀，表面平整，保障施工质量。

混凝土喷射采取从上到下，分片、分段的施工原则，分段长度最大为6 m。作业时，喷头垂直，并控制好喷头与岩面之间的距离，不可太近也不可太远，保持在0.6～1.2 m之间。混凝土喷射厚度为10 cm，分两次进行，第一次喷射的厚度要略低于第二次，本工程采用的方案是第一次厚度为4 cm，第二次厚度为6 cm，第二次喷射必须要在第一次喷射混凝土完全凝固后进行。最终完成的混凝土平均厚度必须在10 cm，最小厚度在0.5 cm。作业完成后，养护至少7d，发现表面有裂缝、脱落等情况时，需要采取相应的措施进行补救。

2.3 孤石处理

根据现场孤石位置相应上提截水沟位置，保证截水沟拦截地表径流，防止影响孤石稳定性。进口端左洞孤石分布较为集中，同时体积、倾角较大，处理方案选择完全消除方式。进口端右洞孤石分布范围较广，且粒径不一，自山脚至山顶均存在不同程度分布，选择全部消除处理方式施工难度极大，同时存在较大安全风险且影响后续隧道套拱及洞口管棚施工。综合上述因素，根据多方现场踏勘研究及方案比选决定，对隧道洞口短路基顶部至隧道开挖明暗交界面区域孤石全部采取消除处理。对明暗交界面位置沿山体沟谷往上坡面的具有明显向下滚动趋势的孤石同样采取解除处理的方式。对冲沟沟槽区域的孤石采用C25砼灌注加固，在底部设置C25现浇挡墙进行反压防护，同时在隧道左侧轮廓线以外采用108钢花管竖向注浆加固。为了确保施工的安全，施工全过程按要求设置观测点，对孤石区域进行沉降位移监测。

2.4 超前长管棚施工

为了保障施工的安全性，屋庙山隧道洞口段采用超前长管棚预支护，具体工艺如下。

2.4.1 钻孔

①钻孔时，钻机必须保持与孔口管平行。②钻孔的直径要略大于管棚直径，通常为2～3 cm，以便管棚能够顺利插入。③钻进时做好实时监测，确保钻孔不产生倾斜情况。④给孔位做好编号，按先单后双的顺序进行钻孔作业，防止串孔、漏风。

2.4.2 加工及安装管棚钢管

（1）30 m长管棚钢管安装顺序：由3 m+6 m+6 m+6 m+6 m+3 m=30 m和5×6 m=30 m两种组成间隔布置，管棚与钢管的连接长度要在15 cm以上，连接方式为丝扣连接。

（2）钢管上要设置直径1 cm、间距15 cm的注浆孔，并以交错的方式进行开孔。需要注意的是，管口段2.5 m范围不设注浆孔。

2.4.3 注浆

管棚注浆的参数要根据实际情况进行试验确定，浆液为添加水泥浆液5%的水玻璃。注浆时，要确保浆液扩散半径保持在50 cm以上。

2.5 洞门施工

隧道进口的洞门为端墙式，出口的洞门为削竹式。在明洞浇注、洞顶回填完成后，立即施工，其施工采用大块钢模作为内外模进行混凝土浇筑施工，以确保洞门外立面美观，同时要将洞门的排水接入到顺端墙背后的排水沟，确保排水系统无误。

（1）基坑开挖。因基坑小，且有部分在边坡上开挖，拟采用人工配合机械开挖，按设计要求，明洞地基以及端墙地基的承载力分别要保持在250 kPa以上和350 kPa以上，如达不到要求，需进行基底处理。

（2）模板安装。采用拼装式钢模板，螺栓连接，模板拼装前，必须进行模板的清理工作，确保模板不生锈、无污物，表面清洁干净，并涂刷一层脱模剂，保障脱模的顺利进行。待混凝土强度超过2.5 MPa后，进行脱模作业，脱模时间一般要超出混凝土浇筑完成的12h以上。

（3）混凝土浇筑。混凝土宜分层浇筑，分层厚度控制在30 cm为宜，布料时需来回移动泵机出料口，避免赶浆。根据现场实际情况选择振动棒的直径以及振捣方式，具体为：选择直径φ50mm的振动棒以30 cm间距振捣，然后用直径φ35 mm的振动棒振在模板和钢筋附近以15 cm间距进行复振捣。需要注意的是，在模板附近振捣时，要控制振捣器距离模板保持在其有效作用半径的一半以上。混凝土浇筑完毕后，进行至少7d的洒水养护。

（4）洞门墙面装饰。为避免隧道洞身长期施工过程中损坏，洞门墙面的装饰，拟在全隧道各项工程基本完成后才最后施工。施工顺序如下：搭架→清洗→凿毛→装饰→清理。脚手架拟采用钢管架及门式钢架，施工中注意搭设牢固；墙面装饰要保证均质密实、内实外美，无裂缝、空鼓、座浆饱满、砌缝平直、圆顺，墙面平整。

2.6 明洞施工

屋庙山隧道的明洞在蒙山端，长度为10 m。施工前，做好准备工作，主要是保障排水系统畅通，确保施工安全。洞与仰坡同时开挖，采取分层作业的方式从上到下进行，并做好随挖随护工作。

开挖过程中，需要根据实际情况确定挖掘方式，包括地质、地形等，通常采用人机搭配的方式进行，即机械主要挖掘，人工配合辅助清理。在部分机械无法到达的陡峭地带则选择完全由人工开挖，挖至符合设计要求后，清理坑内杂物，排出积水。

承载力检测合格后绑扎明洞仰拱钢筋，立端头及仰拱顶面模板（端头模板一次立到仰拱填充高度），仰拱混凝土达到设计强度后，拆除模板，然后进行仰拱填充混凝土的浇筑，仰拱及填充混凝土强度达到设计强度100%且龄期≥7 d后开始明洞拱圈衬砌施工。

屋庙山隧道的明洞外模以及挡头板模板用的是木模搭配铁皮，内模用的是衬砌台车。进出口端墙式洞门与明洞同时浇筑，利用台车和钢模组合施作。洞门砼浇筑完成拆模后在不影响质量前提下，可对洞门砼进行整修装饰，确保出露部分线形流畅、外观美。洞门施工时注意留滴水线。

明洞回填。明洞拱脚至隧道轮廓起拱线以上4m范围内进行混凝土回填，选用C15混凝土，然后在混凝土上回填碎石土。作业时要严格按照相关规定进行，控制两侧回填土的高度，差距保持在50 cm之内；碎石土回填黄夯实后，在上面回填黏土，厚度为30 cm左右，主要作用为隔水，并与边、仰坡做好搭接和封闭工作，确保不渗漏。若回填作业采用机械进行，必须确保拱圈混凝土强度达标，并采用人工回填夯实，高度超出拱顶至少1.0 m后，然后机械才能入场施工。

3 隧道洞口施工注意事项

在进行隧道洞口施工的过程中，除了要严格按照设计图纸进行，还要把握施工工艺要点和难点。为确保施工质量和施工安全，还需要采取以下几项措施：将环保的理念贯彻在隧道进洞施工的全过程，采取一切措施减少对周边环境的影响，尽可能降低对原有地貌的破坏程度；洞口施工根据当地的气候情况进行调整，避开雨雪等恶劣天气，进暗洞位置可根据实际情况调整；施工过程中应随时监测、检查边仰坡的变形形态，一旦发现有安全隐藏存在或者趋势，则应立即停止施工并制订应对方案，保证施工安全；边仰坡开挖不得掏底开挖或上下同时进行，当地质条件不良时应采取有效措施稳定边仰坡；成洞面要求必须保留核心土；明洞浇筑时要检查洞口与外墙面的状态，二者应该相互协调；洞口段基底地基容许承载力如小于300 kPa，则采用C15混凝土换填基底；洞口施工的过程中，如果出现滑坡、坍塌等特殊情况，必须制订相应的方案并执行。同时，将坡度适当放缓，增加现场作业的安全性。

4 结语

通过以上对G355蒙山至金秀公路屋庙山隧道洞口施工工艺的分析可以看出，公路隧道洞口的施工工艺环环相扣，相辅相成，其中任何一环出现问题都有可能影响其他环节，从而影响整个洞口的施工。因此，在公路隧道洞口的施工过程中，必须严格按照设计图纸进行，把握施工技术要点，克服难点，确保在工期内能够安全完成施工作业任务，提高施工质量，从而让公路项目在投入使用后提高安全稳定性能，减少交通事故的发生，为我国的经济发展做出贡献。