公路長隧道施工開挖和支護(hù)難點(diǎn)及措施

胡添強(qiáng)

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司， 四川 成都 610200)

1 公路長隧道施工開挖和支護(hù)難點(diǎn)

1.1 長隧道工程基本情況

以某公路工程為例，位于中游河段，公路工程周圍有攔河壩、泄水建筑物、發(fā)電引水系統(tǒng)水電站。長隧道全長9.5 km，沿線上共布置了4條施工支洞，將斷面設(shè)計(jì)為圓形，開挖直徑為6 m，將鋼筋混凝土的襯砌高度設(shè)置為0.4 m。在開挖隧洞的作業(yè)中擬采用鉆爆法，主要分為上下2層。在進(jìn)行混凝土襯砌的施工作業(yè)中，采取的是全圓鋼模臺車，進(jìn)行一次性施工。為保證并進(jìn)一步加快施工進(jìn)度，將一條施工支洞增設(shè)于長隧道工程中，隧道的斷面由全圓斷面改為馬蹄形[1]。

1.2 隱性工程和不可控因素過多

公路長隧道工程屬于地下工程，封閉性較強(qiáng)是絕大部分地下工程都具備的特征，隱性工程量較大。在正式施工過程中，完成一道施工工序之后，難以立即開展下一道施工工序，工程進(jìn)展無法延續(xù)。除此之外，發(fā)現(xiàn)地下作業(yè)的安全隱患有一定難度，即便能夠及時(shí)發(fā)展其中存在的質(zhì)量問題，也會受到施工環(huán)境的限制作用，難以盡快采取補(bǔ)救措施，對工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。地下環(huán)境存在著諸多隱性因素。比如在某次勘測活動中，受到地下暗流、圍巖、斷裂巖層、地下溶洞的影響。所獲得的勘察數(shù)據(jù)對隧道工程的幫助是有限的，實(shí)現(xiàn)對施工狀況的全面掌控有一定難度。就開挖明洞施工而言，在把握地下環(huán)境的變動時(shí)有一定難度，在多種不可控因素的影響下，會在明洞的頂部或者是壁部發(fā)生土質(zhì)松動的情況，引發(fā)塌方，此時(shí)施工人員的人身安全就無法得到保障。

1.3 隧道工程地質(zhì)復(fù)雜

隧道工程地質(zhì)復(fù)雜加大了施工難度，如明洞位于崩坡基物與基巖接觸帶，洞身段圍巖軟弱，巖體為強(qiáng)風(fēng)化，圍巖穩(wěn)定性比較低。隧道工程地質(zhì)復(fù)雜加大隧道開挖和支護(hù)的難度，主要有三方面的表現(xiàn)：①公路工程洞線較長，在展開隧道施工的過程中，采取的施工方法是多個作業(yè)面相向施工，此時(shí)對作業(yè)數(shù)據(jù)的精確度有較高的要求，需要測量工作的配合才能實(shí)現(xiàn)，從實(shí)際的工作情況來看，實(shí)現(xiàn)對測量活動的全面掌控有一定難度；②通常情況下，隧道工程的地質(zhì)都比較復(fù)雜，在施工的過程中有出現(xiàn)塌方的可能性，比如某公路工程途徑圍巖，其中有些巖石風(fēng)化程度已經(jīng)很高，穩(wěn)定性也比較差，加大了施工難度;③隧道開挖的斷面并不大，這就意味著施工作業(yè)面也會比較狹窄，具體的施工周期比較短，導(dǎo)致混凝土襯砌施工難度加大。

1.4 施工條件復(fù)雜惡劣

在公路工程建設(shè)中，隧道是其中重要的組成部分，其中也會有很多長隧道。就隧道工程本身而言，具有一定不可控性，性質(zhì)也比較特殊，因此隧道施工難度較大，也比較復(fù)雜。地下環(huán)境不穩(wěn)定，經(jīng)常會在勘測過后產(chǎn)生一些變化，實(shí)現(xiàn)對施工外部環(huán)境的動態(tài)把控有一定難度。隧道施工空間比較小，工程作業(yè)也比較繁瑣復(fù)雜，其中涉及到很多交叉工程，除了開挖、支護(hù)以外，還有防水、排水、預(yù)埋件。在隧道圍巖這樣的惡劣的環(huán)境中施工，意味著施工難度大，施工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求難度也比較大。

2 公路長隧道施工開挖和支護(hù)難點(diǎn)的有效措施

2.1 對隱性因素和不可控因素的把握

洞體塌方在公路長隧道建設(shè)中是一個非常嚴(yán)重的問題，隧道修建區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)較為復(fù)雜，周邊存在的水系會影響到山體的穩(wěn)定性，此時(shí)隧道山體有可能會出現(xiàn)漏水、滲水的不良情況，甚至可能塌方。對公路長隧道工程的整體質(zhì)量造成不利影響，正式投入使用之后，存在一定安全隱患。所以要對公路施工作業(yè)中的排水問題引起重視[2]。對公路長隧道的防水技術(shù)展開研究，并與施工的設(shè)計(jì)要求和隧道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組成相結(jié)合，提高長隧道內(nèi)防水和排水的項(xiàng)目施工質(zhì)量，防止隧道內(nèi)部發(fā)生滲水或者是漏水的不良情況，提高公路的質(zhì)量水平和安全性。

2.2 有效應(yīng)對地質(zhì)復(fù)雜的施工環(huán)境

實(shí)際施工中可能會遇到斷層、溶洞，為確保隧洞貫通的精度，正式施工前應(yīng)委托專業(yè)機(jī)構(gòu)完成施工掌控網(wǎng)的部署，定期展開復(fù)核校驗(yàn)的工作，提高現(xiàn)場指導(dǎo)的質(zhì)量，專門聘請專業(yè)測量工程師。在一些必要情況下，使用紅外探水儀和地質(zhì)雷達(dá)，充分發(fā)揮先進(jìn)鉆孔技術(shù)的優(yōu)勢，精準(zhǔn)判斷出熔巖的具體方位、地下水的含量和流向，具體的操作符合測量方法的要求。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)得出的軟弱圍巖，并配合控制手段平面導(dǎo)線測量和工程控制測量。應(yīng)用折線法，對直線隧道中線、曲線隧道加以調(diào)整。在貫通誤差的操作中，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行。在調(diào)整中線的工作中，應(yīng)該從曲線兩端向貫通面延伸，將長度比例作為重要依據(jù)。測量工作采用精密導(dǎo)線的方法進(jìn)行，涉及到貫通誤差的問題，規(guī)范調(diào)整運(yùn)用坐標(biāo)增量平差來進(jìn)行。對高程貫通誤差加以調(diào)整，此時(shí)會用到貫通位置附件的水準(zhǔn)點(diǎn)高程，在之后調(diào)整高程的工作中，要用到進(jìn)出口分別引測的高程平均數(shù)來完成。

2.3 對圍巖段展開S-Va型的施工方法

S-Va型施工方法這段即“在完成了開挖工作之后，就需要立即開展初期和臨時(shí)的支護(hù)工作”，對S-Va型的施工方法展開分析，在施工的過程中采用的是環(huán)形開挖留核心土法，該施工方法應(yīng)用于V級圍巖淺埋偏壓的項(xiàng)目，另外對洞口段的施工也可以采用這一施工方法。在完成了開挖工作之后，就需要立即開展初期和臨時(shí)的支護(hù)工作。做好長隧道開挖輪廓線的工作，采用五寸臺法完成放樣，使用CAD軟件，繪制出放樣的橫斷面圖，做出內(nèi)軌頂標(biāo)高線和起拱線。起拱線也就是基準(zhǔn)線，每隔50 m向拱頂方向繪制一條水平線，為每條水平線標(biāo)出從隧道中線開挖到邊線的距離。使用全站儀中的對邊測量模式，把開挖輪廓線上的各點(diǎn)測出。施做仰拱可將隧道封閉，呈環(huán)形狀。在實(shí)施支護(hù)工程的初期階段，需要對上下斷面分界展開加固施工的操作，對下半不左右兩邊的位置展開交錯開挖施工作業(yè)。從實(shí)際情況來看，復(fù)雜的地質(zhì)因素會對施工產(chǎn)生不利影響。因此月計(jì)劃施工為36 m，同時(shí)還要把施工的循環(huán)時(shí)間控制在20 h內(nèi)。針對IV級的圍巖較差段，應(yīng)采取臺階法施工。開挖時(shí)對上半斷面使用鉆孔臺車，完成鉆孔工作。按孔深尺寸調(diào)整好鉆床進(jìn)給擋塊，控制好深度標(biāo)尺，避免鉆深誤差，及時(shí)排屑。出碴作業(yè)使用的是裝載機(jī)，就下斷面的施工活動而言，要用到氣腿式風(fēng)鉆，完成鉆孔作業(yè)。裝碴作業(yè)使用挖掘機(jī)，運(yùn)輸使用自卸汽車，展開洞身開挖工作的同時(shí)就需要立即實(shí)施初期支護(hù)，做好圍巖封閉工作，在全斷面開挖工組施工完成后才能展開下一步的施作仰拱的作業(yè)。施工完成之后，確保隧道是一個封閉環(huán)。該段施工作業(yè)月進(jìn)尺為54 m，同樣將循環(huán)時(shí)間控制在20 h內(nèi)。

2.4 對工程的實(shí)際情況有綜合性考慮

將工程的實(shí)際情況考慮在內(nèi)，做好初期勘測工作，設(shè)計(jì)出合理的隧道工程圖紙方案，并選擇合適的施工機(jī)械設(shè)備。前期的開挖工作使用的是鉆爆技術(shù)，以隧道修建區(qū)域的現(xiàn)場實(shí)際情況為依據(jù)。就鉆爆施工技術(shù)而言，會用到硝銨炸藥，在完成爆破之后，進(jìn)行機(jī)械開挖。炮眼間距一般為1.0～1.2 m，合理布置輔助炮眼，在周邊眼與掏槽眼之間能均勻分布，這樣布置的目的是使爆破出的石塊塊度符合裝渣標(biāo)準(zhǔn)。保證周邊炮眼與輔助炮眼的眼底處于相同的垂直面，把掏槽炮眼的深度增加10 cm。該技術(shù)危險(xiǎn)性較強(qiáng)，現(xiàn)場需進(jìn)行有效的安全防護(hù)布置[3]。分析施工現(xiàn)場情況，進(jìn)行勘察情況的統(tǒng)計(jì)分析，制定科學(xué)合理的施工方案。配備一些專業(yè)的監(jiān)督人員，實(shí)現(xiàn)全程的監(jiān)督防護(hù)，重點(diǎn)勘察現(xiàn)場是否有碎石、落石，避免現(xiàn)場的施工人員人身安全受到威脅。明洞施工技術(shù)專業(yè)性較強(qiáng)，對技術(shù)水平有很高的要求。做好對修建區(qū)域的檢測工作，包括仰坡和仰坡周邊的情況，對該地區(qū)地質(zhì)條件的變化規(guī)律有一定了解，并將當(dāng)?shù)氐奶鞖庾兓闆r考慮在內(nèi)，以此來預(yù)測并制定出有效的防范計(jì)劃，設(shè)計(jì)出補(bǔ)救方案。該工程開挖斷面比較小，就意味著施工作業(yè)面會較為狹窄，而且施工工期也非常短，需要將限制混凝土成型的因素考慮在內(nèi)。施工為達(dá)到快速生產(chǎn)的目的，采取了規(guī)模施工的手段，并將混凝土襯砌分為三個部分。首先進(jìn)行澆筑的是底板的位置，之后完成對兩側(cè)直邊墻混凝土的澆筑工作，并對施工縫完成縫間沖毛的處理，將定型組合鋼模板應(yīng)用其中。

3 總 結(jié)

公路工程關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，在該工程領(lǐng)域中，長隧道工程不僅是其中較為關(guān)鍵的一部分，同時(shí)也是容易出現(xiàn)問題的一部分，針對公路長隧道施工開挖和支護(hù)難點(diǎn)，要做到有效應(yīng)對地質(zhì)復(fù)雜的施工環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對隱性因素和不可控因素的科學(xué)把握，可對圍巖段展開S-Va型的施工方法，除此之外還應(yīng)對工程的實(shí)際情況有綜合性考慮。

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