高速公路隧道洞身开挖施工关键技术.pdf

理论研究 Theoretical Research 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 249 高速公路隧道洞身开挖施工关键技术 陈福勇（贵州省公路工程集团有限公司 贵州贵阳 550000）摘 要高速公路随带工程在实际建设过程中，洞身开挖施工将直接决定后续投入使用的效果，如出现问题不仅会影响到项目的综合效益，且可能会在使用中出现严重的安全事故，为此需要做好施工关键技术优化，保证每个细节都符合相关标准。下面将对高速公路隧道工程进行探讨，分析洞身开挖施工中的各项技术内容与难点，最后结合实例提出了具体策略，以期能够为相关人员提供参。关键词高速公路；隧道施工；洞身开挖；关键技术 1、高速公路隧道洞身开挖施工概述 1.1 高速公路隧道工程 高速公路隧道工程规模较大，在施工中需要着重关注人员、技术、材料以及设备等方面，防止因某一环节出现问题而造成建设影响，对整个项目的运行埋下安全隐患问题。同时，要预先明确目标，准确判断现有安全隐患，将各类问题处理置于核心地位，随后结合实际情况制定可行性计划，以此使工程准备、建设阶段、竣工阶段、交付阶段衔接，着重关注施工过程中的安全问题与质量问题，采用现代化技术进行优化1。1.2 隧道洞身开挖施工 为了避免洞身开挖中受到内在与外在影响因素的限制，多数高速公路隧道洞身开挖皆会结合现代化技术进行施工建设，最大限度的对围岩进行防护，直至满足设计标准，如台阶开挖法主要为正台阶法，此方法开挖主要强调工程的划分，能够适应大部分实际条件，所以其应用条件相对广泛；分布开挖法是将隧道设计开挖断面分成若干部分,并依照划分针对性的制定开挖工序,进而开始施工，此方法当中主要包括了环形开挖留核心土法以及单/双侧壁导坑法等。2、高速公路隧道洞身开挖施工分析 2.1 工程概况 奉建高速宝塔坪隧道的左幅长为 2104m，右幅长为2069m，隧道洞口位于半坡处，结构形式为浅埋、小净距和联拱，隧道位于建筑群之下 20-50m，周边围岩主要为强、中风化灰岩及砂岩夹页岩层，集中降雨状态下洞室内呈点滴状，根据设计资料将高差设置在 33.82134.983m 之间，隧道洞顶与既有建筑物基础底高差 1040m，在交叉段隧道施工时采取控制爆破措施。2.2 施工特点 隧道洞口开挖工期安排紧、施工难度大，为此要求配备先进高效的施工设备，对类、类围岩构造面提前设置，遵循“新奥法”原则采取“超前预测”获取相关信息参数，及时预测预报工程地质，不断优化工程项目组织管理，以此保证岩爆地质洞段符合预期要求。2.3 开挖重点 为保证洞口施工符合预期要求，隧洞内通风排烟采用正压通风，每 500m 增加 1 台 750 m3/min 轴流风机，隧洞内单头施工线路长，在开挖工作面离洞外变压器超过 500 m后输电线路压降开始变大，在适当位置安装调压变压器进行升压。隧洞施工中要求所有标段贯通，以此保证隧洞施工的准确性，采用激光全站仪、剖面仪等先进测量仪器，加强开挖前放样与开挖后复测，及时纠正隧洞轴线偏差，随后结合参数信息按照预期要求进行支护，施工过程中采用声发射法进行监测预报岩爆，通过降低岩体温度使岩体中积聚的能量得以释放。3、高速公路隧道洞身开挖施工影响分析 3.1 应力影响 隧道洞身开挖如地形起伏严重，则会影响岩石的自重应力场，当沟谷比较深时，凹口的应力集中比较规则，但应力会随岩性而变化，待沟谷较浅时便会导致应力集中起伏。如应力集中过于起伏，当隧道从沟谷下穿过时容易产生塌方，在此条件下引起的应力集中尤为显著，洞口周边的集中影响则会相应降低。3.2 地貌影响 高速公路隧道洞身开挖必然受到地表形态影响，且会在沟谷角点部位引起应力集中，在软弱地质段情况下，会受重力影响而形成初始应力场，但若软弱地质段受两侧影响，埋深部位会逐渐缩小，地形影响逐渐减弱，如深度只有 1.2m 左右时，这种应力集中形式会严重影响工程的建设质量。3.3 数值影响 高速公路隧道洞身开挖如破坏了原有力场的受力状态，会产生各类负面问题，常见问题如隧道围岩失稳等，从而影响到公路隧道施工的整体质量。因此，上述工程在施工过程中前考虑变形，开挖数值会受到外部因素影响，为此还需要分析开挖数值，使隧道开挖压力迅速释放，以此避免突发性地质灾害的出现。3.4 构造影响 高速公路隧道洞身开挖需要着重关注区域地质构造，如断层及其破碎带与两侧的岩体比较，会由于风化作用形成负地貌，包括沟谷、山梁鞍部等特征，此类地区的岩体在该部位比较破碎，且整体的力学强度低，可能会存在糜棱岩化、片理化岩石出现其他负面结构，后续开挖应对此理论研究 Theoretical Research 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 250 加大关注力度。4、高速公路隧道洞身开挖施工设计与改进 4.1 基础部分设计 高速公路隧道洞身开挖周边环境较为复杂，为此需要采用人工配合机械的方式完成建设，根据奉建高速宝塔坪隧道计划安排，要求加强施工工序衔接，派有经验的管理人员、技术人员管理2。同时，鼓励作业队加快工程建设速度，在施工中注意检查底部超欠挖情况，从施工设计方面入手，满足小断面长距离引水隧洞的施工方法，最终该项目开挖部分按预期要求顺利完工。4.2 施工方案调整 上述工程隧洞的断面小、距离长，因此在开挖时便进行整体控制，在围岩开挖时进行初期的支护，把洞径扩大为 3.5m3.5m，提高通风、灌浆、衬砌等施工的整体效果。在进行试验开挖时，要求循环施工 1.11.2m，对通风、排烟等方面明显会受到施工断面的限制，为此对高压电缆、低压电缆、照明灯具等方面加大了关注，从而避免影响洞内的空气质量，保证最终的施工效果。4.3 施工方法选取 上述工程预先确定各项参数，按照要求制定隧道洞口开挖施工线路，为上游面的施工通风创造基础条件，在完成后结合实际进行了爆破的设计，按照规定要选用循环进尺进行开挖，通过进尺与循环时间协调提高挖掘效率。为了满足施工需要，该工程采用800mm 的通风管进行接力通风，供风量为 500m3/min，为引水隧洞提供良好的通风效果，切实帮助隧洞实现有效挖掘。5、高速公路隧道洞身开挖施工要点 5.1 规范单位行为 高速公路隧道洞身开挖施工是保证后续建设安全的基础部分，为此在工程施工之前要开展调研全面搜集相关信息，合理选择各类技术。工程在施工阶段，为了避免出现技术应用不合理、操作不当等情况，需要通过预防管理协调参建设主体部分，对建设单位在施工期间的行为进行动态化约束，保证开挖施工作业能够得到进一步规范，避免后续投入使用出现病害问题。5.2 健全安全体系 要想保证开挖施工方案有效落实执行，在洞身施工中需要将标准规定贯穿于全过程，密切关注各项交叉作业，做好质量控制、目标控制、任务控制等，以“他控原则”为基础，确保施工作业的合理性，避免建设发生安全问题。同时，在洞口开挖施工之前需要检测单位对土地进行研究，结合实际情况合理选用各类关键技术，针对具体地质条件制定应用方案，从而确保工程项目的施工质量。5.3 做好检测控制 高速公路隧道洞口参数指标是判断其功能的主要条件之一，为满足道路后续投入使用的要求，需要做好检测控制工作，注重各类现代化技术应用，通过全过程现场监管进行优化，避免在竣工后出现病害问题。6、高速公路隧道洞身开挖施工关键技术应用策略 6.1 施工准备工作 宝塔坪隧道共计安排 1 个施工队，先开挖斜井，再开挖主洞，然后在从中向进口端掘进，严格按工期安排贯通，确保路线半幅贯通及节点目标。该隧道进口端有一中石化加油站，采用冷开挖方式进行开挖施工，出口端有 26 米为连拱隧道，在 K5+489K5+589 段下方 35.06 米，有一在建市政宝塔坪隧道，施工时需机械开挖。在完成横洞洞口的边坡防护、排水后进洞。针对不同围岩级别，采取不同的方法开挖，且进口端隧道的二次衬砌再开始隧道内装饰和路面的施工。6.2 做好测量放线 洞内导线控制网采用全站仪进行测量，每排炮后进行洞室中心线、设计开挖规格线及控制点的测放，直线段各放样点相距 1.2m，画出整个边缘轮廓线，放出造孔施钻的方向线，误差允许偏差为50mm。开挖过程中，在沿洞边缘弯曲的外半径圆周线上每隔 2.5m3.0m 设计控制点，严格控制孔口套管的直径，确定各孔口套管之间的对应位置，辅助使用临时支撑措施避免出现施工偏差。6.3 洞挖石方技术 洞口开挖按进出口两个工作面组织施工，爆破采用中深孔爆破，浅钻孔(0.81 m)，隧洞洞渣排渣要求预先设定5t 自卸有轨出渣线路，应用中可牵引 8m3梭式矿车运输，最后运到堆渣场集中堆放。实际施工中类围岩破碎不稳定，为此采用喷锚挂网架设钢支撑联合支护，以现场施工条件以及工程质量要求为准，在设计孔位上做好标记，保证开挖过程的安全性和稳定性。6.4 钻孔施工 钻孔作业过程以“逐节钻进”的方式进行，上述工程在作业时辅助使用泥浆护壁，并预先使用高压风进行清理，钻孔偏差在合理范围内，在正式钻孔前应维持现场的低压低速状态，使用测斜仪来提升钻孔位置精度，实际厚度以15cm 为佳，从而降低事故的发生概率。在作业时需要实时监测钻机运行状态，辅助使用泥浆护壁的方式，将钻进速度控制在合理范围内，结束后详细检查孔位偏差,其对应的孔位偏差土 50mm，并将钻孔偏差也应控制在该范围内。6.5 反压回填技术 为了进一步改善隧道洞口段支护结构的力学特性，在ZK9+350ZK9+375 段进行反压回填，隧道浅埋侧增设重力式挡土墙，采用粒径不大于 25 mm 碎石类土进行回填，利用小型振动夯实机碾压夯实。结束语：公路隧道洞口开挖施工会受到内在与外在因素的影响，为此在实际建设中必须要合理应用各类现代化开挖施工技术，提前采取措施预防灾害发生。同时，施工人员要结合实际了解施工现场情况，细化各项流程与操作，从而维持周边围岩的稳定性，不断提高工程建设质量，为后续其他项目施工做好铺垫。参考文献：1李科.高速公路隧道洞身开挖施工与初期支护措施J.工程技术研究,2021,6(10):110-111.2邹祎.隧道洞身开挖爆破施工技术研究J.工程技术研究,2019,4(23):43-44.