淺析隧道施工新技術

張良周　宋慶毅

摘要：目前我國基礎設施建設仍處于高速發展階段，公路、鐵路建設是其中重要組成，大多鐵路、公路線均有隧道工程。隧道工程作為公路建設中最為重要的一個環節，加強其施工管理可謂是極其重要的。但由于隧道施工需要綜合考慮地質、環境等多重因素，且具體施工技術難度較高，使得實際隧道施工必須要嚴格進行施工技術的控制。基于此，文章就隧道施工新技術進行簡要的分析，希望可以提供一個借鑒。

關鍵詞：隧道施工；新技術；應用

1.鐵路隧道工程的特點概述

1.1施工環境較為惡劣

鐵路隧道工程施工的環境大部分都較為艱苦，在具體施工過程中，極容易受到水文地質等因素的影響。同時鐵路隧道工程施工需要使用眾多大規格的機械設備，加之隧道內部空氣不暢以及光線的不足，使得工程項目的整體施工難度較大。同時具體施工過程中，還需要對隧道的坍塌、地下水涌出以及瓦斯氣體等惡劣環境等進行相應的防范，避免上述惡劣環境所帶來的人員傷亡事故。

1.2施工工序相對較為復雜

鐵路隧道工程施工通常需要多個工種和工序的完美銜接配合，且其主要在狹窄的工作面上展開大規模的進料、出渣運輸等活動，其施工難度非常大。因此，為確保鐵路隧道工程的施工進度和施工質量，需要對工程項目進行全面且科學的規劃。

2.隧道施工新技術的應用

2.1水壓爆破減塵技術

水壓爆破減塵技術即是利用爆破應力波對水的不可壓縮性，使經過水傳達到炮眼圍巖中的爆炸能量幾乎無損失，減少單位巖石的炸藥消耗量，減少溫室氣體及粉塵排放，并且有利于巖石破碎。炮眼中的水可以有效起到霧化減塵的作用，大大降低粉塵對環境的污染。

水壓爆破減塵優化措施如下：

1）水袋選擇優化。為提高水袋灌注質量，通過多次現場試驗，根據炮眼直徑42mm，確定袋壁厚0.8mm，袋徑35mm，袋長200mm，袋頭由平頭改為圓頭。另外封口溫度過低會導致封口不嚴，水量損失嚴重，經試驗，該地區水袋最佳封口溫度為240℃。

2）炮泥制作優化。炮泥加工直徑取36mm-38mm。炮泥中如砂過多，則炮泥成型較差；過少則炮泥比重小；水要適中，過少起不到粘合及降塵作用，過多則炮泥軟，不易搗固堅實。經檢測，炮泥四種成分的最優重量比例為粘土：砂：水：聚亞胺膠脂=0.75：0.11：0.08：0.06。

3）裝藥結構優化。清孔質量不能滿足時，易出現孔底欠挖，而且安裝過程中，孔底水袋搗入深度較深，力度與深度不好掌握，易搗破水袋。建議首先提高清孔質量，采用水壓清孔，其次將平頭水袋改為圓頭水袋，最后又在搗棍前端安裝橡膠軟頭。

2.2濕噴混凝土技術

1）噴射角及距離。通常情況下巖面和噴嘴應要求垂直，其邊墻在噴射作業時，要求將其噴射到頂端，需要先是噴嘴要向下10°才能再噴射作業；以直徑的方向來進行噴射隧洞拱起部位，若格柵或鋼筋網蓋住了其作業面，其噴頭就要輕微傾斜一下，但是角度調整限制在70°以內。在噴射過程中，噴嘴和作業面的角度不可以太小，避免使得混合料可能會在作業面上滾動，以導致形成了波形的噴面，也增大了其回彈量，從而也會破壞其噴射的效果；因此混凝土強度及回彈限值應以基準來對其噴射的間距進行設定，一般為0.6-1.2m。

2）噴射的順序和時間的間隔。噴射時，須按“邊墻-拱腳-拱頂”的順序由下而上分層分段噴射。分層進行噴射時，每層的厚度最多不能超過60mm；在噴射時，兩層之間的時差須限制在15-20min。在噴射之前，要對其找平施工面，噴頭需呈螺旋狀或s形來均勻進行噴射，每一圈均壓至前一面至少半圈，而且旋轉的直徑最好不要超過300mm，每一次噴射的距離需要根據其速凝的結果進行確定，以便讓噴出來的面層能相對光滑和平順；在下一層混凝土噴射開始前要保證上一層的混凝土達到了相對強度，每一次噴射混凝土的長度最好在3-4m。

3）回彈量調整。在噴射過程中，會受到配筋、巖石或骨料之間的相互摩擦與相撞，從而使被噴射面上的物料掉落下來，稱為回彈量。由于受到混凝土噴射的地方、水灰比、水泥摻量、空氣壓及骨料的配比和最大粒徑等確定了其回彈量的大小。噴射混凝土的前期若回彈量相對大一些，在它變成塑性之后，粗骨料容易進入時回彈量就會縮小，因此需通過改變噴射混凝土的厚度以改變其回彈量；再者因混凝土的回彈材料中多以粗骨料為主并且水泥的摻量較少，所以它不能再新利用，從而降低了其最后的混凝土噴射的效果和質量。

4）整平。噴射混凝土平整有利于增加混凝土的耐久性和結構強度。如果對其強加振搗和整平就會物極則反，產生一些不好的情況，有可能會損壞鋼筋和混凝土之間的粘結度而且容易在混凝土里面出現裂縫現象。但是靠噴射時自然而然形成的則又會太粗糙，而且會對后期的二襯施工進行鋪設防水板產生一定的影響。

2.3隧道支護技術

中長、大鎖腳鋼管技術是一種抑制初支下沉變形的加強技術，應根據現場圍巖情況、初支變形情況對鋼管直徑、長度、數量、施作時機等技術參數及時調整。實踐過程中要用到潛孔鉆機進行成孔、安裝作業，考慮到潛孔鉆機使用成本，當淺埋軟弱圍巖需加強段落長度越長時經濟效益越可觀。當然，該項技術在其他類似的不良地質條件下，也可考慮作為一項常規的洞身初支加強技術。

通過設置縱向工字鋼托梁加強初支的整體連接并對下設的鋼管鎖腳起到鎖定作用，長、大鎖腳鋼管與常規的φ42*3.5mm鋼管鎖腳相比，極大地增加了鎖腳對初支下沉變形的抵抗力。在淺埋軟弱圍巖進洞施工中，采用較常規的三臺階預留核心土法，輔以打設較大鋼管鎖腳和設置工字鋼托梁控制初支變形，與傳統的“CD”法或“CRD”法相比，其工藝簡單、質量可控、成本低廉、進度快速。

3.隧道施工新技術的應用實例

某隧道全長7079m，進口設計高程4377.01m，出口設計高程4232.83m，該隧道初期支護采用的是C25噴射混凝土。在高寒高海拔地區公路隧道中的噴射混凝土施工中關鍵就是要保證噴射混凝土的強度及抗凍耐久性和抗滲耐久性。

3.1噴射工藝參數控制

噴射工藝參數的控制也是噴射混凝土施工中的一項關鍵技術，噴射壓力、噴射角度以及噴射距離等都是對噴射混凝土施工有重要影響的參數。噴射工藝參數不僅影響噴射混凝土的強度，而且還影響對噴層厚度的控制。噴射混凝土時須嚴格控制好噴射壓力，壓送壓力過高和過低都會導致回彈率增加。如果壓送壓力過低，混凝土自搗固的效果不足，回彈率增加。為降低噴射回彈量，濕噴混凝土的噴射壓力一般控制在0.3MPa-0.6MPa。噴槍與噴射面的距離間隔一般以1.0m-1.5m為宜。

3.2噴射厚度控制

如果噴射混凝土的厚度達不到設計要求，起不到控制圍巖過度變形的作用，會引起噴層開裂和剝落，以至影響工程的安全使用。影響噴射混凝土厚度的因素主要有：

1）回彈率：隧道拱部噴射混凝土時回彈率大，施工操作難，導致拱部混凝土噴層經常達不到設計厚度。為了防止這種情況的出現，拱部的噴射混凝土可以采用模噴的辦法來施工。

2）加強施工管理。施工過程中可通過埋設標志來控制噴射混凝土的厚度，以確保最小厚度滿足設計要求。根據《公路工程質量檢驗評定標準》的規定頻率加強對噴射混凝土的厚度檢測。

3.3密實度控制

初期支護背部與圍巖之間如果存在空洞，初期支護與圍巖將無法共同作用，極大的影響隧道的安全使用。密實度的控制主要包含兩個方面：一是對于超挖引起的孔洞的回填，應采用模筑混凝土或噴射混凝土進行回填密實，堅決杜絕使用干砌片石及其他填充物進行回填。二是噴混凝土時應注意噴射角度及風壓做到密實、無空洞，尤其是鋼拱架背后要特別注意。

3.4平整度控制

噴射混凝土的表面平整度直接關系到防水板的鋪設質量、二襯混凝土與初期支護之間的空洞率等質量問題。保證平整度合格最基本的措施是光面爆破參數設計合理，保證光面爆破效果。在光面爆破效果良好的基礎上，噴射混凝土過程中應做到噴射厚度均勻一致，這樣平整度方可滿足要求。如果開挖輪廓線超欠挖嚴重，對欠挖部位及時進行處理。

總之，隨著隧道工程建設的增多，各種新技術逐漸運用到施工中來，從而有效的提高了施工質量與效率。與此同時，還應當進一步加以新技術的研究，從而更好的促進隧道工程建設水平的提升。