公路隧道施工技术研究

周银加

随着我国交通建设的快速发展，隧道施工地质问题不断增多。公路是支撑公民经济发展的重要命脉，公路隧道是工程结构的重要组成部分，公路隧道方案在山区公路建设中应引起重视，公路隧道工程具有隐蔽性大，干扰因素多等特点，公路隧道运营中出现影响正常功能的各种质量问题大部分是在施工中埋下的质量隐患。研究隧道施工技术，掌握已有隧道成功经验与失败教训才能为工程建设提供参考资料。本文阐述了公路隧道工程施工特点，分析公路隧道施工常见质量问题，提出公路隧道工程施工关键技术与管理要点。

近年来随着经济的飞速增长，为了满足人们快捷出行需求，缩短路程降低运送成本，我国公路隧道建设进入快速发展关键时期，我国各地区地形地貌不同，公路建设中穿越山区丘陵需要采用隧道工程施工。隧道施工中受到地质水文与气候环境等因素的影响，围岩出现失稳会威胁施工质量与安全。我国公路隧道建设起步较晚，硐室开挖断面大，附属设施多运营环境要求高。隧道结构隐蔽工程内在质量问题难以发现，隧道修建中有些地方盲目追求施工进度忽视质量控制，采用科学的施工技术加强施工质量控制尤为重要。传统施工技术工艺存在局限性，需要根据新时期公路建设要求采用先进的施工技术加强质量控制，结合隧道实际情况编制可行性方案，确保各项工作有序推进。

一、公路隧道工程施工关键技术

隧道是开挖提供某种用途的地下空间，隧道在山岭地区可用作克服地形高程障碍提高车速节省时间。隧道工程成为解决拥挤城市与建筑问题的有效手段，掘进隧道成为技术可行的方案。随着我国经济高质量发展，公路交通发展提出更高的要求，大断面隧道扩建工程成为大势所趋，早期修建道路需要进行改扩建设计，部分隧道使用年限长出现衬砌掉落漏水结冰等现象，需要根据建筑物与线路特点选用增减与扩建方案。

1.公路隧道施工技术要点

隧道施工风险较大，出现暴雨天气容易造成滑坡泥石流等事故。高速公路建设周期长、规模大，隧道施工影响因素具有多元化特点，需要综合考虑人员、材料和设备等消除对施工质量的威胁。隧道施工中存在大量隐蔽工程加大了施工难度，要确保施工工序达标后开展下道工序。围岩随着时间变化发生改变，需要针对围岩情况制定施工方案。隧道开挖施工中要进行全面支护构建完善的支撑体系，恶劣的施工环境对施工人员提出更高的要求。公路隧道主要施工技术包括锚杆钻爆、边仰坡开挖与喷射混凝土施工等。图1 为混凝土喷射施工流程。

隧道施工明洞开挖效果影响后续施工作业情况，要确定明洞边坡与仰坡顶线，将截水沟设置在坡顶位置有效控制积水水害。按照由上至下的顺序保障开挖安全性，构建完善的防护体系防止仰坡暴露时间长影响力学性能，要合理调整锚杆间距、锚杆角度和锚杆长度增强支护稳定性。施工前要检测挖掘机性能状况，为及时获取边仰坡情况等需要设置相应监测点。钻爆处理是加快隧道施工进度的关键，施工使用炸药对边坡稳定性造成影响。针对隧道施工要选择可靠的爆破设备，制定可行的爆破设计方案保证良好的成孔质量，控制成洞质量，减少超、欠挖。专业爆破人员设置爆破炸药量与爆破点，做好装药量的计算工作，确保钻孔质量达标后装药堵塞。划分危险区域完成爆破后及时通风除尘排毒气。通过虚拟爆炸方式获得详细的爆破参数。锚杆施工技术应用有利于改善岩体力学性能，确保凿岩机的正确就位并及时清理施工中的杂物。应采用先短杆后长杆的方式提高施工灵活性，孔径超过锚杆直径10mm，水泥砂浆强度在M20 以上，止浆塞深度在30cm 以上。

公路隧道施工中喷射砼包括潮喷与湿喷，湿喷施工技术可以提高混凝土喷射支护性能。为提升砼喷射效果需要对强度厚度等指标有效控制，保证开挖断面有效尺寸，提高围岩与混凝土的黏结性；混凝土规格性能需要符合工程施工规定标准。公路隧道施工中要贯彻安全第一的施工理念，对施工作业面进行通风，依照最多人的计算方法根据公式Q=q·m·k 计算通风量。Q 为隧道施工洞内通风量m3/min，k 为风量备用系数1.15,m 为隧道施工洞内工作人员数量；q 为施工中每分钟每人呼吸需要的空气量3m3/min。

2.公路隧道施工控制措施

公路隧道施工中要注意加强技术交底，创新施工技术强化施工监督，施工前要帮助施工人员了解技术应用要点，引入先进的VR 技术构建三维立体模型，提高施工人员对施工技术的理解。如在光面爆破施工中要做好超前地质预报工作，根据实际情况确定爆破参数。钻眼施工中根据设计图纸精准定位为后续装药爆破提供保障。要加大先进技术的投入，超前地质预报系统可以融合红外线等对隧道施工区域地质情况评估。机械手湿喷砼技术应用可以优化作业环境，水压爆破技术施工应用可以降低爆破施工的风险，在掌子面附近设置降尘水幕或配备降尘水炮机。

公路隧道施工质量控制要做好施工供电，通风防尘与供水等准备工作，隧道施工中应利用区域地方电网，配备220v 照明设备与380V 动力设备。施工中应遵循《公路隧道施工技术规范》相关准则操作，将各类电气安装到恰当位置。公路隧道施工作业通常根据结构设计方案，利用相关仪器监测围岩情况，随着围岩变形稳定进行二次模筑衬砌施工作业。围岩发生超过预定变形情况必须对二次衬砌设计参数适当修改。洞内采用爆破掘进方式施工产生大量粉尘，必须利用湿式凿岩施工方式减少粉尘浓度。隧道施工中可采用压入施工方式利于通风，采用轴流风机对隧道洞口送风。隧道进洞口办公生活区位置修筑高位水池，运用管道输送办公生活区，满足施工人员生活用水。

公路隧道施工受到多方面因素的影响，工艺质量受开挖与初期防护的影响。隧道施工中钻爆质量是造成隧道质量问题的重要原因，对软岩土质应在主爆破区爆破前爆破出宽度适宜的裂缝进行预裂。公路隧道超前小导管施工措施包括制作小导管，确定管壁四周孔眼位置钻孔，安装导管注浆。公路隧道特殊地段施工要做好涌水渗水地段施工，处理塌方地段施工方案准备。积水是影响隧道施工的重要因素，需要加强对积水的及时处理。可用混凝土喷射施工工艺做好封闭，通过集水井或临时水沟设置排出低洼位置的积水。洞口上方设置截水沟，可以通过防水砼强化边坡坡面。初期支护环节应构建防护体系，注意对围岩的有效防护避免造成扰动和损伤。

二、公路隧道工程施工问题分析

近年来我国公路建设迅速发展，大量公路隧道的建设极大地缩短行车距离促进了地方经济的发展，公路隧道项目具有投资大建设工期长等特点，其地层条件不确定性突出加大了施工技术难度。隧道工程由于地质构造复杂不可预见因素较多，隧道工程地下结构施工地层复杂，发生严重的隧道塌方严重影响工程质量安全，为企业造成巨大经济损失。隧道工程施工受到设计施工等多方面因素的影响，需要加强对公路隧道施工关键环节与重要因素控制，有效保证工程施工质量安全。

我国幅员辽阔各地经济发展不平衡，近年来我国公路交通方面投入巨大，隧道方面不断地增长。公路隧道勘察设计与施工运营等系列技术日趋成熟，国家投入大量的科研经费对隧道建设问题进行深入研究，我国公路隧道在标准规范、施工工艺等方面综合技术不断进步。近些年我国交通事业飞速发展，隧道方案在穿越山岭方案比选中得到广泛应用，目前隧道工程快速发展与技术工艺不协调产生各种问题，建设中管理问题包括工程建设单位资金未到位开工，隧道前期可研论证不够充分盲目追求工程进度，项目总包形式不能适应工程建设需要，业主单位在隧道建设中有意规避风险。

隧道工程施工中存在技术方面诸多问题，设计阶段存在勘察单位技术力量不全盲目参与隧道勘察设计工作，隧道设计形式采用新奥法，许多设计单位套图设计导致支护不足。隧道工程建设中关键技术问题论证不充分，如竖井、斜井对工程施工进度的关系问题等。隧道工程大量修建使得工程质量受到人们的关注，由于我国隧道建设起步较晚，公路隧道方面技术难度大、要求高，隧道运营后出现许多工程病害问题，如净空缩小与二次衬砌开裂等。质量问题往往造成安全问题产生。当前隧道建设施工中存在大量质量问题，体现在由于掌子面前方地质超前预报工作不够精准，开挖中存在突水、溶洞等不良地质地段不能发现；隧道开挖中超挖造成支护与衬砌材料浪费；隧道支护中存在喷射砼厚度不足等质量问题。

当前隧道施工中存在行业间的竞争，一些承包商在利益驱使下偷工减料，隧道施工中存在问题原因较多，主要包括二次衬砌模板台车施工单位自行设计缺乏严格设计标准依据。未针对掌子面前方地质状况采取相应的预报方法。开挖施工质量对后续施工产生很大影响，施工单位为追求工程进度盲目加大工程量，隧道开挖中超、欠挖现象明显。现代隧道埋深大，隧道施工具有很大盲目性，经常出现地质灾害增大隧道质量问题概率。目前使用超前地质预报方法重视不足。隧道施工多采用喷锚支护，锚杆加工质量与长度与现行规范存在很大差距。

三、公路隧道施工管理

现阶段我国隧道工程建设迅速发展，目前我国是世界隧道最多的国家。我国公路隧道工程设计施工方面多借鉴铁路隧道经验理论，隧道围岩地质情况复杂多变难以准确测定，施工中不确定性大的不良地质情况需要采取合理的方法处理。近年来我国公路隧道建设规模不断扩大，运营环境要求不断提高，原有隧道施工质量控制方法滞后。隧道施工技术发展同时施工质量管理受到人们的重视，公路隧道施工质量管理直接影响工程质量与造价，需要结合公路隧道特点加强施工质量管理。

公路隧道工程质量问题与设计施工等多个环节紧密相关，施工建筑材料质量控制与工艺质量控制等是关键环节，公路隧道施工管理需要重点加强施工材料检测。公路隧道地下工程结构物要经受围岩压力等考验，使用建筑材料在耐久性、耐腐性等方面要求较高，建材要满足经济方便施工等各种要求。建材质量控制要选择质优价廉的生产厂家与供货方；工程建筑材料使用前必须经过试验，满足抽检频率要求，公路隧道施工材料包括砂浆石材与混凝土钢材等，常见建筑材料大部分已有成熟的检测方法，对近年来逐渐应用的防水层等材料市面品牌繁多，为材料选用带来一定影响。公路隧道建筑材料研发是长期的过程，对材料检测评价是与时俱进的任务。

目前公路隧道施工主要采用新奥法，以利用围岩支承能力为基点，通过控制围岩变形松弛减小围岩应力。新奥法相比传统矿山法符合地下工程实际，如何确保新奥法施工方法有效是隧道施工方研究的主要方向。一些隐蔽工程只能在施工中进行质量控制。目前对隧道施工过程工艺质量检测相关方面研究未形成统一检测评价标准，公路隧道竣工质量测评分为检查施工单位质量保证资料与工程部分项检测，需要借鉴现有规范规程提出质量检测方法内容与评价指标，对公路隧道质量进行控制。我国进入公路隧道建设重要时期，公路隧道施工质量控制是工程建设关注的热点问题，公路隧道施工质量检测方法包括声波反射法、超声回弹综合法与地质雷达法等，需要综合采用多种方法检测确保工程质量。

四、结语

公路隧道是我国公路的重要部分，近年来我国隧道建设取得长足发展。随着经济的快速发展，公路隧道建设进入新的时期。公路建设中遇到隧道修建问题，隧道施工质量安全是工程建设的关键问题。新奥法是公路隧道修筑的重要方法，现场监测在新奥法施工中得到广泛应用。公路隧道施工质量可以通过施工检测控制，由于围岩非均质不连续等特性，受到地应力等多种因素的影响，围岩变形具有非线性与突变性，可以通过现场监测结果预测围岩稳定性与支护结构安全性。公路疏导运营中出现影响功能的质量问题，必须对施工中进行质量检测，为隧道正常运营创造条件。