高速公路隧道施工技术的应用措施

赵博 ZHAO Bo

（中交路桥建设有限公司，北京 100000）

0 引言

交通运输工作离不开高速公路系统的支持，只有确保高速公路的良好建设效果，才能创造安全舒适的出行环境，为交通运输行业及社会经济发展奠定保障。隧道工程的质量是决定高速公路总体质量的主要环节，相较于其他路段的施工而言存在较大的挑战，容易受到施工区域环境、气候因素和技术条件等影响，在任何一个环节出现的问题，都有可能导致工程投运后的风险升高，给人们的出行造成安全隐患。随着建设标准的不断提高，隧道施工中也有了明确的规定和要求，必须以技术控制为核心，构建完善的施工管理体系，从而降低项目的风险，为企业创造良好的利润。结合高速公路施工建设的基本特点，实现技术方案的不断调整和优化，增强实际知道效果。

1 高速公路隧道施工的特点

高速公路隧道周围环境较为复杂，如果对水文条件、地质状况和地形地貌等不够了解，则会给施工带来较大的难度。尤其是地质灾害的存在，使得施工风险性增大，比如围岩变化、瓦斯地层和泥石流等等。由于灾害发生的速度较快，因此难以及时响应，导致施工企业遭受严重的损失。在施工中缺乏对围岩稳定性的监测，缺乏切实可行的预报措施和支护措施，容易引发坍塌事故。此外，高速公路隧道施工中具有较多的隐蔽工程，如果上一道工序难以达到施工要求，则会对后续施工产生影响，补救措施的应用效果不佳，导致隧道的安全风险增大。随着时间的推移，外界环境状况会发生较大程度的改变，因此隧道施工具有时效性特点，必须结合当下情况制定施工技术方案[1]。

2 高速公路隧道工程建设中的施工问题

2.1 高速公路隧道工程施工的稳定性问题

高速公路隧道工程的稳定性问题是整个高速公路隧道工程施工技术中最重要的一个环节，工作人员在开展高速公路隧道工程修建工作的过程中，处理隧道工程稳定性问题的技术难度最高。比如：高速公路跨越式隧道工程施工中处理的不稳定、爆破的不稳定以及隧道工程加固结构的不稳定等情况，这些都会阻碍高速公路隧道工程施工进度的推进，情况严重时还会造成整个高速公路隧道工程施工搁置，因此一定要对高速公路隧道工程施工过程中出现的稳定性问题加以解决，采取有效措施实施高速公路隧道工程施工技术的优化处理，以此为基础加强整个高速公路隧道工程的稳定性。

2.2 高速公路隧道内的岩体问题

高速公路隧道内部的岩体是处于整体状态，由于高速公路隧道工程在实施开挖的过程中，很可能因破坏了掩体的整体性，进而造成岩土崩塌、掉落，最终导致隧道岩体形成断层。如果在高速公路隧道施工过程中造成的断层较大，那么这很可能会导致整个高速公路隧道工程施工的瘫痪，导致高速公路隧道工程施工无法正常进行，因此在处理高速公路隧道工程岩体问题时，一定要根据工厂施工的实际情况进行综合性施工考虑，对隧道工程施工技术的涉及范围要考虑的更加详细，既有避免高速公路隧道工程施工中发生岩体危害，同时又要充分保障高速公路隧道工程掩体的原始结构状态。

3 高速公路隧道施工的常用方法

3.1 分部施工

由于高速公路隧道施工现场具有复杂性的特点，因此在施工中可以采用分部施工的方式，有利于保障各项施工作业的协调推进，防止对工期造成影响。尤其是大纲现场存在较多的松散软弱地层时，分部施工的应用效果较好，在降低支护难度的同时，可以增强围岩的稳定性，防止造成大范围的安全事故，因此对于施工现场的防护作用显著。

3.2 超前支护

围岩的失稳是威胁设备及人员安全的主要因素，尤其是当周围环境发生较大变化时，容易造成滑坡、泥石流等自然灾害，严重限制了隧道施工的顺利开展。而超前支护施工的应用，则能够将钢板、锚杆和钢管等设置在围岩当中，实现对隧道开挖面的有效保护，改善围岩结构的力学性能。通过临时支撑体系的构建，能够有效保障良好的隧道掘进质量，避免塌落等问题出现在围岩结构当中[2]。管棚法在超前支护体系中较为常见，尤其是对于非粘性砂土层的改善效果显著，在实践工作当中可以辅以注浆加固法，提高支护施工的整体质量。

3.3 超前灌浆

如果高速公路隧道施工中存在较多的不良地质，则可以运用超前灌浆施工工艺进行处理，对于松散围岩可以起到良好的加固作用，使其稳定性得到改善。洞外灌浆法和洞内灌浆法是超前灌浆的两种基本形式，工作面存在一定差异。洞内灌浆法的应用较为普遍，应该以灌浆具体要求、地质状况和机械设备类型等为依据，确定合理的灌浆段长度，一般情况下要在50m以内。开外段长度不能超过灌浆段长度的80%，能够使水泥浆墙厚度达到设计要求，施工中的灌浆压力要在2MPa以内。

4 高速公路隧道施工技术的应用措施

4.1 制定技术方案

首先，应该做好施工作业线的合理规划。应该结合高速公路隧道施工任务的特点确定作业线，确保良好的施工秩序，降低外界因素的威胁。应该首先开展中导洞施工并控制掘进距离后完成中墙浇筑施工，对混凝土强度进行检测确保其达到标准值后开展左右洞施工。应该针对围岩的变形情况进行综合分析，通过二次模注衬砌和修改二次衬砌设计参数等方式做好有效防护。应该对掌子面和左右洞二次衬砌的间距加以控制，通常在25-35m左右[3]。其次，应该对风水电作业等加以控制。保障隧道内部良好的通风效果，根据现场环境情况提供足够的水源，同时针对水源的硫化物含量和酸碱度等进行检测。由专业人员布置现场施工电路，通过漏电保护开关来保障人员安全。在某高速公路隧道施工中采用了混凝土喷射施工工艺，能够真正保障隧道的稳定性，提高了整体支撑效果。在本工程当中使用了气密剂，透气系数在10-10cm/s以内，混凝土的用水量误差在1%以内，砂、水泥和气密剂搅拌时间在1-1.5min左右。混凝土喷射施工流程如图1所示。

图1 混凝土喷射施工流程

4.2 初期支护施工

4.2.1 超前小导管施工

在超前小导管制作中应该严格控制材料质量，通常选择热轧无缝钢管，其壁厚和外径分别为5mm和50mm，小导管长度在500cm左右。一端设置成锥头，运用钢箍对钢管另一端进行处理，止浆段长度在400mm左右，注浆孔一般为4排，孔径和间距分别为8mm和150mm。按照设计图纸明确孔眼位置，为钻孔施工奠定保障，孔深、中导洞小导管纵向间距、左右洞小导管纵向间距分别为500cm、320cm和250cm[4]。在注浆前应该做好清孔处理，采用牛角泵进行压浆施工，压力控制在0.7-1.0MPa之间，确保压力持续稳定时间在15min左右后停止施工。

4.2.2 系统锚杆施工

Φ25mm中空注浆锚杆和φ22mm螺纹钢砂浆锚杆在高速公路隧道施工中的应用较为常见，分别适用于左右洞施工和中导洞、进出口成洞面施工当中。完成下料后运用套丝机套出12cm长螺纹，完成混凝土初喷施工后采用梅花形布置锚杆，确保其孔位的正确性。在钻孔过程中应该对其垂直度进行监测，针对内部碴屑可以使用高压风机进行清除，通过螺栓和垫板等对砂浆锚杆加以固定，防止在注浆中造成倾斜。在应用中空锚杆施工时，注浆压力最大不能超过1MPa，最小不能低于0.5MPa[5]。完成安装后应该做好有效的保护措施，防止锚杆头受到损坏。

4.2.3 钢拱架施工

在1:1胎模中放置型钢，确保型钢的良好压制效果。将A3钢板设置在连接单位中，有效连接中隔墙和钢拱架，同时采用双面焊接的方式增强与中隔墙钢板的连接效果。在样台中对单元构件进行试拼处理，轮廓误差应该在3cm以内，在平放钢拱架时，应该确保其翘曲高度不超过2cm[6]。为了保障钢拱架的良好加工效果，可以采用水准仪和经纬仪进行测量，同时做好各个控制点的标注，比如拱脚、拱顶和边墙等等，通过定位锚杆来辅助施工。钢纤维混凝土的喷射厚度在3cm左右，并做好各个单元的有效连接。锁脚锚杆应用于钢拱架当中，可以确保拱脚的良好稳定性，长度在3.5m左右。

4.3 洞身开挖

4.3.1 中导洞开挖

对临时支护效果进行检查后开展中导洞开挖施工，保障首榀钢格栅拱架嵌入后具有良好的稳定性，并采用钢筋连接洞外钢格栅。完成钢筋网的挂设后及时喷射混凝土，构建洞口棚架，小导管应用过于钢格栅外侧时，其倾角在10°左右，在开挖前4h应该确保注浆完成。0.5-1.2m为循环进尺的合理范围，并在开挖过程中由专业人员对水平情况和中线情况进行检查，防止造成较大的误差。采用C20混凝土进行初喷，其厚度在5cm左右[7]。在设置锚杆时采用梅花形，并且确保其孔位的准确性，钻孔过程中借助于风动凿岩机，保持良好的垂直度。对孔内杂物进行清理，运用C30水泥砂浆，砂浆锚杆的长度在250cm左右。借助于U型钢筋对拱架进行处理，纵向连接筋的环向间距和钢格栅的纵向间距分别在100cm和80cm左右。在施工中可以运用两台阶开挖法，台阶长度在4m左右，通过人工和机械配合的方式提高施工效率。在完成上台阶的开挖后要做好支护处理，防止对下台阶开挖造成影响。

4.3.2 左右洞开挖

对中墙混凝土的强度进行检查，确保达到设计值的70%后开展左右洞的开挖工作，运用两台阶分步平行开挖的方式，可以提高施工的便捷性。按照环形导坑和中核的顺序开挖，严格控制台阶的长度在5-10m之间，中核和拱顶间距在1.6-2.0m之间。中槽开挖时应该预留平台，下部和上部宽度分别为4m和2m[8]。仰拱开挖得到设计尺寸后实施混凝土喷射施工，其厚度在5cm左右，通过环形支护的方式增强结构稳定性。应该对左右洞的一次开挖尺寸加以控制，通常要在1m以内。

4.4 二次衬砌施工

4.4.1 中隔墙施工

对钢支撑接头钢板进行预埋，同时设置纵向排水管和环形排水盲沟，防止地下水和地表水对主洞施工造成影响，创造良好的施工作业环境。运用大块钢模设置模板，立模长度在9m左右，运用两节段模板进行施工。为了保障模板的稳定性，可以采取外拉内顶的方式，确保隔墙一次浇筑成型，避免在施工中出现较长时间的中断，以提高浇筑质量。针对临时支护体系和顶部的间隙进行及时填充，保障良好的密实性。为了改善混凝土的施工效果，可以运用适量的早强剂，模板拆除时应该确保强度在2.5MPa以上并及时开展养护施工。覆盖和洒水养护措施较为常见，应该确保混凝土表面良好的湿润性，养护时间在14d左右，预防构建裂缝等问题。

4.4.2 左右洞二次模注衬砌

对围岩的变形情况进行监测，确保其处于稳定状态后开展左右洞二次模注衬砌施工。在设置纵向排水管、环向排水盲沟和横向排水管的过程中，应该对初期支护效果进行严格检查，防止其中存在大量的钢筋头、渗漏水和锚杆头等情况，确保平整度达到要求。运用EVA防水板和土工布进行防护，以改善结构防水性能。对钢筋进行加工和绑扎后，完成管线和构件的预埋。针对台车的位置进行复检，确保标高及中线位置达到设计值，采用泵送混凝土的方式一次浇筑成型。对插入式振捣器的性能进行严格检查，确保插入深度和振捣时间的合理性，以改善混凝土的和易性。FS防水剂的应用，可以改善混凝土的缓凝状态和高流态性能，其用量在水泥的6%左右，施工中的坍落度不能超过15cm。模板拆除时应该确保强度达到2.5MPa以上并及时进行洒水养护。二次衬砌施工如图2所示。

图2 二次衬砌施工

4.5 不良地质地段隧道及隧道塌方

在施工过程中如果对高速公路隧道工程中不良地质条件的判断不够清楚，处理措施运用的不够妥当，那么这样均会造成高速公路隧道工程的塌方、冒顶等状况，对已经完成的高速公路隧道工程支护结构造成严重损坏。

对于设计中显示可能有不良地质情况的高速公路隧道工程：其一，应该充分做好相应的预测和预报工程。在保证高速公路隧道工程施工安全的前提条件下，制定出一套切实可行的隧道工程施工方案并制定专项施工设计。其二，高速公路隧道工程施工活动的开展需要通过破碎松散、软速膨胀、承压涌水、流沙流泥等多种地质地段，在正式开始高速公路隧道工程施工之前，应该对高速公路隧道工程图纸所提供的工程地质和水文地质等诸多资料进行详细的分析和全面了解，并以此为基础制定与之相对应的预防性施工措施，在施工的过程中备足相关的应急机具和施工材料。其三，对于高速公路隧道工程施工中的不良地质地段，应该预先采取治水措施，运用短开挖、弱爆破、强支护以及早衬砌等多种措施进行施工，以此来保证高速公路隧道工程施工的稳步推进。在开展高速公路隧道工程施工的过程中，应该切实加强对工程施工现场的监控和量测，经常观测高速公路隧道工城的地质和地下水变异情况，仔细检查施工现场中支护和衬砌的受力状况，密切注意高速公路隧道工程施工中的地形和地貌变化，以防止在隧道工程施工的过程中突然性事故的发生。

5 结语

高速公路隧道施工具有复杂性、风险性、隐蔽工程多和时效性等特点，必须对各个阶段的施工技术加以严格控制，使其达到国家和行业技术标准要求，才能防止隧道工程出现质量问题。在实践工作当中，通常会采用分部施工和超前支护、超前灌浆等方法，以降低外界因素对施工的影响。应该在制定技术方案的基础上，对初期支护施工、洞身开挖和二次衬砌施工等过程的技术要点加以把控，从而消除其中的隐患，为隧道施工的顺利进行奠定基础。