探究公路隧道設計及施工技術

文/刁進東 大連市市政設計研究院有限責任公司 遼寧大連 116000

1、前言

近十年來我國的公路隧道建設得到了迅猛的發展，每年以60萬延米的速度不斷增長，因此對隧道的設計也提出了更高的要求?？v觀國內外隧道設計的研究成果是十分豐富的，因此國內公路隧道設計的理論體系也非常多。目前，我國公路隧道設計已經與國際水平接軌，并且在施工技術方面的成就也有了很大的進步。我國國土面積之大，不同地區的地質環境會有所不同，所以在隧道建設中采用的施工技術也各不相同。本文以福建公路為例，對其隧道設計與施工技術進行深入分析，旨在促進我國公路隧道設計與施工技術的共同發展，并打造高質量的隧道工程。

2、公路隧道設計

2.1 隧道襯砌設計

本路段隧道襯砌結構主要根據圍巖的地質條件及施工條件分為淺埋和深埋段復合式襯砌、明洞襯砌。除Ⅴ級圍巖土質的隧道可以使用礦山法原理進行設計以外，其他襯砌均使用新奧法原理進行設計施工；通過工程類比等計算方法確定襯砌設計支護參數；在圍巖比較差的地段，其襯砌應向圍巖較好的地段延長10m左右，并且在主洞與車行橫通道交叉地段設置加強段襯砌，襯砌材料均使用鋼筋凝土；明洞襯砌的拱墻、仰拱鋼筋混凝土強度為C25。

2.2 通風與照明設計

一方面，根據相關設計規范并結合當地的自然環境，本隧道通風設計為射流風機誘導式通風；另一方面，本隧道考慮到其長度應設置電纜槽。隧道內供電采用380/220V的三相四線系統以及380V動力設備。

2.3 防排水設計

（1）洞內防排水。為了能夠有效將襯砌背后的積水排出，本隧道內沿著巖面環向設置透水管，透水管和墻底部縱向排水管（Φ10Omm）相連，并且每30m布設一處橫向引水管，把縱向排水管里的水引入到側溝內，再由側溝從引水道排向隧道外；（2）洞外防排水。在隧道進口端洞外的側溝布設5%的反坡排水，并且在距洞口外1～2m處地面設一處深3m、寬4m的橫向盲溝來攔截路面水；（3）明洞防排水。明洞采用黏土隔水層及外貼式防水層；（4）隧道防排水。隧道防排水采用“防、截、排、堵”相結合的防滲方案。在施工前根據掌握的資料結合地形對地下出水情況進行分析和水量計算，制定最佳的排水措施。除此之外要對該公路隧道內部的出水位置、水量大小、變化規律以及水質成分等做好相關的勘測與記錄，達到邊墻和拱部不滲水、道床不冒水不積水的效果。

3 、公路隧道施工技術與方法

3.1 施工測量

（1）測量隊組織隧道控制測量，繪出隧道以及隧道內各設備位置示意圖和線路樁點。沿隧道方向每100m處設臨時水準基點，每150m處設導線控制點，同時核對線路的中線是否準確；（2）施工現場的所有測量儀器標準統一并派專人保管維護。如果在測量中儀器參數不符合規范要及時校準或更換，保證測量數據無誤；（3）記錄各項測量數據并匯報給監理部門；（4）得到批復后開始進行洞口邊的仰坡施工的放樣測量。

3.2 隧道開挖

（1）開挖方法與進尺控制。隧道進出口的開挖方法均采用正臺階法。上部臺階長為5m，先對上半段面施工并做好支護工作，使用風鉆進行鉆孔，下部開挖使用鉆孔臺架風鉆進行鉆眼，兩者每循環進尺不超過1m。遇到Ⅲ級圍巖開挖則采用全斷面法，鉆眼使用液壓鑿巖臺車，循環進尺控制在3m以內；（2）爆破作業。該段工程使用非電導爆系統。每個鉆孔區域由專人負責，裝藥也由專門的爆破技術人員負責。在這一過程中，技術人員必須對爆破技術非常熟練，能夠正確使用炸藥的用量以及雷管的段數。在鉆孔之前要確定開挖斷面的中線以及水平輪廓，鉆孔要以“準、平、直、齊”為標準并滿足相關精度要求（各孔誤差均已不超過3cm為準）。完成鉆孔以后對符合標準的孔填裝炸藥，不符合標準的應重新鉆孔方可開始裝藥爆破。在填裝炸藥前要將炮孔清理干凈，以免爆破受到其他物質的影響。隧道進出口根據設計做好相關加固工作后，Ⅴ級圍巖使用微臺階法開挖，錨、噴、網及型鋼支護。待開挖完畢初噴混凝土4cm厚度，然后布設錨桿及掛網，最后架立鋼架并噴射15cm厚的混凝土，尤其是鋼架處要加厚噴層，確保鋼架穩定和整體受力。

3.3 支護作業

支護作業是隧道施工中的重要環節，其中分兩次噴射混凝土，每完成一次爆破要及時清理圍巖并采用濕噴機開展初噴作業，在最短的時間內將開挖面封閉以防止圍巖變形。下一步是出碴作業，出碴完成后是鉆爆車進場，要先對錨桿進行鉆孔，錨桿鉆孔的深度誤差控制在20cm內。然后針對出噴不合格的地方進行混凝土補噴，新噴混凝土要根據要求進行灑水維護。需要注意的是在Ⅴ級圍巖地段安裝錨桿時也要安裝鋼型鋼架，以此確保隧道施工的安全與質量。支護作業應遵照工程施工標準實施，相關人員負責全程監控與指導。

3.4 隧道襯砌

該隧道的襯砌形式是整體式襯砌，所以使用襯砌臺車對拱墻一次襯砌。襯砌模型使用樣式簡單接縫嚴密的金屬大模板。根據設計制作定擋頭板。灌注則使用混凝土輸送泵。施工當中，拱墻兩側同時進行灌注，兩側高度誤差控制在1m內。隧道Ⅴ級圍巖需要考慮防震因素，所以全斷面襯砌要使用鋼筋混凝土，其他位置可以使用素混凝土。鋼筋的安裝與使用要按照設計和標準嚴格實施，另外還需要注意以下三點：（1）低溫混凝土配合比和用量都要符合設計與施工標準；（2）隧道基底的虛碴、積水和雜質必須及時清理干凈，尤其是混凝土不得導入積水基坑；（3）達到一定時間后拆除模板，對襯砌進行養護，養護時間為兩周。

結語：

隨著社會經濟的進步，公路隧道在設計及施工和運營管理方面都日益成熟，但是與此同時，新技術、新材料以及新工藝的研究與應用也層出不窮，使得設計與施工在一定程度上難以同步發展，所以為了有效解決這一問題，在今后的公路建設中需要不斷地完善與改進。本文針對福建某公路隧道建設進行了分析，希望能夠為公路隧道的建設起到積極的促進作用。

[1]李剛,楊飛雪.公路隧道洞口工程施工技術探討[J/OL].工程技術研究,2017,(11):57-58(2017-11-23).

[2]鄧會鵬,徐暉.新奧法施工技術在公路隧道工程中的應用[J/OL].交通世界,2017,(28):72-73+75(2017-11-14).