淺談公路隧道施工

淺談公路隧道施工

摘要：公路是國民經濟的重要命脈，由于其特有的靈活和優越性，發揮著其他運輸方式不可替代的作用，結合我國的具體國情，大力發展公路運輸是今后交通發展的重要領域。公路隧道是公路工程結構的重要組成部分之一。
關鍵詞：公路  隧道施工  技術
        0 引言
        隨著公路隧道建筑規模的擴大，兩車道隧道已遠不能滿足日漸增長的行車要求，三車道隧道已在實踐中得到大規模運用。隧道規模越大技術也相應復雜，因此，與過去一般公路隧道在設計、施工和運營管理方面均有質的差別，這帶給公路隧道建設者的是機遇更是挑戰。
        1 施工技術簡介
        隧道質量取決于工藝質量，工藝質量取決于開挖、初期支護及防排水質量等，初期支護和防排水質量等比較好控制可以加強監管，那么重點就是開挖質量，開挖質量又取決于鉆爆質量，就是說理論上沒有了超欠挖后續的初支質量就有了保證，因此說隧道質量的好壞很大程度上取決于鉆爆的質量，首先確定鉆爆的方案預裂爆破還是光面爆破首先我們從理論上來分析，由于v級圍巖巖體松散、裂隙較發育無法采用或實現光面爆破技術，那么必須熟練掌握預裂爆破技術及特點。
        2 預裂爆破
        進行石方開挖時，在主爆區爆破之前沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動波，控制其對保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術為預裂爆破。預裂爆破不僅在垂直、傾斜開挖壁面上得到廣泛應用；在規則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用預裂爆破。預裂爆破要求：①預裂縫要貫通且在地表有一定開裂寬度。對于中等堅硬巖石，縫寬不宜小于1.0cm；堅硬巖石縫寬應達到0.5cm左右；但在松軟巖石上縫寬達到1.0cm以上時，減振作用并未顯著提高，應多做些現場試驗，以利總結經驗。②預裂面開挖后的不平整度不宜大于15cm。③預裂面上的炮孔痕跡保留率應不低于80％，且炮孔附近巖石不出現嚴重的爆破裂隙。
        根據預裂爆破的特性、要求經過試驗和反復研究對鉆爆設計做了適宜的改動做到動態控制，主要技術措施、指標最后確定如下：炮孔直徑一般為50～200mm，對深孔宜采圍較大的孔徑。炮孔間距宜為孔徑的8～12倍，堅硬巖石取小值。不耦合系數（炮孔直徑d與藥卷直徑d0的比值）建議取2～4，堅硬巖石取小值。線裝藥密度一般取250～400g／m。分散藥卷的相鄰間距不宜大于50cm和不大于藥卷的殉爆距離。考慮到孔底的夾制作用較大，底部藥包應加強，約為線裝藥密度的2～5倍。裝藥時距孔口1m左右的深度內不要裝藥，可用粗砂填塞，不必搗實。填塞段過短，容易形成漏斗，過長則不能出現裂縫。一般情況來說開挖應盡量采用大斷面或較大的斷面開挖，以減少對圍巖的擾動，根據圍巖特征經過反復研究、現場考察、論證和試驗洞的開挖，由于斷面大開挖方法最后確定為雙、單側壁導坑開挖法，鉆爆方案確定為V級圍巖預裂爆破設計，IV級圍巖實踐光面爆破，實踐證明這兩種爆破方案均符合轄區隧道IV、V圍巖實際，按照此方案實施爆破，爆破效果較好。但要解決的問題是雙、單側壁導坑法二次擾動比較大，加之圍巖比較松散極易出現塌方，特別是淺埋段甚至會出現冒頂，方案是可行的，問題是要怎么去解決二次擾動問題，經過實踐和多次試驗證明二次擾動對圍巖、初支影響非常大，初支表面加上爆破震動效應的影響靠近掌子面處基本上都會出現開裂、變形，拱架接頭有的會應力扭曲，甚至出現掉拱，某種程度上來講雙、單側壁拱架是起到了簡支梁在中部給一個支點的反作用力的作用，是破壞整體受力的作用，如何加之利用導坑開挖優勢，取長補短又要確保質量安全呢，首先我們經過理論分析圍巖受力情況，單、雙側壁是分部開挖、分階段受力（持續受力）、整體持續收斂的一個過程，經過反復試驗發現二次擾動其實如果控制在圍巖變化（拱頂下沉、周邊收斂、位移）在一定的范圍內時，擾動是對圍巖、初支影響最小，在這區段進行下部接腿、成環或導坑中部接拱最為可行也是最安全的，對初支的影響可以忽略不計，其次就是必須要嚴格開挖步序，必須是兩內側壁先行，后續工序跟進循序漸進的工藝，遇到比較軟弱圍巖時（如流沙、斷裂層）側壁導坑也須遵循“短進尺，弱爆破，強支護，早封閉”的原則。
        3 明洞施工及洞門施工
        洞口邊、仰坡和明洞開挖與支護應自上而下分層開挖，而且要洞外、臨防、排水要先行，使地表水通暢，避免地表水沖刷坡面。必要是采取人工修坡，防止超挖，減少對洞口相鄰地段的擾動；開挖暴露的邊坡及時施作設計的防護，降低圍巖暴露而風化，支護要緊跟，轄區內都為高邊、仰坡，如果不及時安全無法保證，況且會浪費很多的人力物力，明洞襯砌必須檢查、復核明洞邊墻基礎的地質狀態和地基承載力，滿足設計要求后，測量放樣，架立模板支撐，綁扎鋼筋，安裝內外模板，先墻后拱整體澆注襯砌混凝土，集中拌和泵送入模，插入式振搗器配合附著式振搗器搗固密實。洞門施工對于削竹式洞門，同明洞同時施作，削竹斜面按坡度安裝木模板，用角鋼將斜面端模與邊模固定成整體。明洞防水層與回填：明洞襯砌完成后強度達到50％方可拆除外模，鋪設防水層，回填要對稱每層不大于30cm，兩側高度差不得大50cm，回填至拱頂后，再分層滿填至完成，做好表面隔水層。

     4 洞口V級圍巖淺埋、破碎段的開挖與支護 
        進洞方式 ：洞口段覆蓋層薄、地質條件差，當開挖深度至起拱線時，先施作進洞導向墻及大管棚，待明洞襯砌完成后，接長管棚尾端，搭接于明洞上，使管棚尾端形成一個固定支撐，在大管棚的保護下開口進內側壁，兩內側壁導坑的進尺也要錯開前后（5～10m）。如果是小間距還必須設置預應力對拉錨桿。V級圍巖破碎帶開挖與支護：上斷面內側壁導坑先進，進尺0.7m，立即對圍巖面初噴，順圍巖安設第一層Φ8的鋼筋網片，并連接成整體，架設主動及臨時支護的型鋼拱架，并用Φ25鋼筋將拱架與上一榀連接成整體，打孔送入Φ25中空錨桿并壓注漿，安設第二層鋼筋網片，分層噴護至設計輪廓線，注意每榀拱架背面的密實情況，進尺約5~10m后，下斷面的導坑開挖支護，同時外側壁導坑也可開挖，當下斷面成環進尺約20～35m后，核心土上部弧形導坑開挖支護接拱，進尺3m～5m后可開挖中部及支護，最后下部隧底與先前的左右導坑的下斷面完全結合封閉成環，共分七部開挖支護，所有工序必須嚴格遵循開挖支護步序，必須是兩內側壁先行，后續工序跟進循序漸進的工藝。同時必須要有監控量測的數據為基礎，應力的重新分配或轉換，將增加支護與地層的位移、沉降、變形，拆除前后應加強洞身變形及支護受力的監控量測，
        5 IV級圍巖段的開挖與支護
        本區段IV級圍巖根據圍巖的節理發育、走向和圍巖的風化脆弱程度情況我們將其區分為兩種情況對待，一種為IV級一種為IV級加強段，為了節約成本和發揮最大的時間效應，開挖方法也有所調整準IV級為上下臺階留核心土開挖法－正臺階開挖，IV級加強段為CD工法工序開挖－單側壁開挖法；鉆爆開挖均采用實踐光面爆破，為了進一步搞好光面爆破，提高爆破效率，實現安全快速開挖，提前實現獨頭施工貫通，施工與監理單位共同成立了一個光面爆破技術專題小組，在認真總結Ⅲ級圍巖爆破實踐的基礎上，研究探討IV圍巖全斷面光爆技術，施工過程中效果甚好，特別是上下臺階法施工，炮眼殘痕率達95%，特殊地段拱部釬痕率達85%，邊墻達80%，局部最大超挖量為10㎝，欠挖量為8㎝，IV級圍巖實踐采用光面爆破取得的有關技術參數及效果，爆破專題組通過多次爆破實踐，反復修正爆破參數，最終確定IV類圍巖的鉆爆方案。
        6 Ⅲ級圍巖段的開挖與支護
        隧道Ⅲ級圍巖因巖性較IV、V級圍巖更穩定，施工相對更易于完成。通常Ⅲ級圍巖均采用臺階法開挖，利用多功能作業臺架，人工鉆爆開挖，采用光面爆破，每循環進尺3～3.5m，應注意：臺階長度不宜超過隧道開挖寬度的1.5倍，臺階不宜多分層；上臺階施工時，應采取有效措施控制其下沉和變形；下臺階應在上臺階噴射混凝土強度達到設計強度70%后開挖。當機械化程度較高，各隧道施工工序能及時完成時，也可采用全斷面施工，施工過程中必須確保系統錨桿的施工質量。根據Ⅲ級圍巖的巖性，通常鉆爆開挖均采用實踐光面爆破，要求殘留炮孔痕跡，應在開挖輪廓面上均用分布。炮孔痕跡保留率：硬巖不少于80%，中硬巖不少于70%。相鄰兩孔之間的巖面平整，孔壁不應有明顯的爆破裂隙，相鄰兩孔之間出現的臺階形誤差不得大于150mm。具體炮眼的深度、角度和間距應按具體爆破設計要求確定，應符合具體爆破精度規定。施工支護緊隨開挖面及時施作，支護采用錨桿、錨桿掛網、噴射混凝土或錨噴聯合支護的方式。
參考文獻：
[1]JTG F60—2009《公路隧道施工技術規范》.
[2]JTG D70—2004《公路隧道設計規范》.

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