改建隧道施工技術(shù)及質(zhì)量控制探討

黃志發(fā)

摘要：改建隧道施工涉及到的內(nèi)容比較多，施工過程具有一定危險因素和不確定因素，容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全問題。文章結(jié)合百色隧道工程實(shí)例，探討改建隧道施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：改建隧道工程;施工技術(shù);質(zhì)量控制

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.033

文章編號：1673-4874（2019）07-0105-04

0引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，交通事業(yè)也得到了快速的發(fā)展，許多原有的公路已經(jīng)無法適應(yīng)交通發(fā)展需求，迫切需要進(jìn)行改建，而隧道工程施工是公路改建工程中的重要組成部分。但由于改建隧道工程巖層性質(zhì)多異，工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，施工工藝復(fù)雜，施工存在不確定因素較多，施工質(zhì)量控制難點(diǎn)多，施工過程中容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全問題。因此，確保隧道施工質(zhì)量和施工過程的安全，成為施工中的重難點(diǎn)問題。

1工程概況

百色隧道為百隆二級路改擴(kuò)建工程，路線基本呈南一北走向，沿二級路線位進(jìn)行改造。道路在K1+600～k1<1+900段利用原有二級路的百色隧道（K線）作為上行線通過，并將原雙車道擴(kuò)建為三車道，在現(xiàn)狀隧道左側(cè)新建隧道（A線）作為下行線通過。隧道A線長度為390 m，K線長度為300 m。本隧道為城市雙洞單向交通行車分離式隧道，洞高7.75m，洞寬15.429 m，開挖寬度達(dá)15m以上，施工難度較大，施工具有很高的風(fēng)險性，施工過程中必須采取強(qiáng)有力措施對施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

2關(guān)鍵施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1施工的總體流程

本改建隧道的施工流程為：施工準(zhǔn)備→左洞新建隧道邊仰坡開挖支護(hù)→超前支護(hù)輔助施工（管棚）→洞身開挖支護(hù)→洞身二次襯砌支護(hù)→水溝、電纜槽施工→路面施工→噴涂防水涂料施工→交工準(zhǔn)備→右洞改擴(kuò)建隧道邊仰坡開挖支護(hù)→超前支護(hù)輔助施工（管棚）→洞身開挖支護(hù)→洞身二次襯砌支護(hù)→水溝、電纜槽施工→路面施工→噴涂防水涂料施工→交工準(zhǔn)備。

2.2洞口環(huán)境處理

2.2.1明洞及洞門施工

（1）明洞開挖前應(yīng)先進(jìn)行清表工作，然后施作截水天溝，自上而下開挖至起拱線標(biāo)高。洞口邊仰坡開挖后立即進(jìn)行噴錨支護(hù)。支護(hù)采用Ф22mm水泥藥卷錨桿，長為3.5m，梅花形布置，間距100×100 cm，噴C20混凝土10 cm，掛Ф8mm的鋼筋網(wǎng)，間距25×25cm，以保證邊坡、仰坡的穩(wěn)定。進(jìn)洞施工前必須全面檢查、加固，保證施工質(zhì)量和安全。

（2）本隧道進(jìn)出口段洞門均為端墻式洞門，設(shè)計洞口邊仰坡采用1：0.5坡比刷坡拉槽。為了減少洞口施工對山體的大挖大刷，保護(hù)洞口處茂盛的植被和森林，洞門施工方案以減少對山體的開挖為目的。

（3）邊仰坡處理完畢后在明暗洞交界處施作超大管棚，然后開始暗洞掘進(jìn)。待進(jìn)洞30～50 m后拼裝襯砌臺車，搭建洞門及明洞模板一次澆注成型。

2.2.2長管棚施工

（1）管棚施工應(yīng)在刷坡完成后立即進(jìn)行，從明暗洞分界點(diǎn)開始。為搶旱季施工時間，加快進(jìn)度，采用履帶式鉆機(jī)進(jìn)行管棚孔的施工。在完成送管工序后應(yīng)使用注漿機(jī)及時注漿。隧道洞口加強(qiáng)段圍巖破碎，裂隙發(fā)育，淺埋。因此確保安全順利通過是施工的關(guān)鍵。

（2）本隧道在進(jìn)出口（除A線百色端）設(shè)置長24m的管棚作為超前支護(hù)輔助施工。A線百色端洞口由于是半明半暗段設(shè)置，在該處采用30根17m長和13根27m長的管棚作為超前支護(hù)輔助施工。

（3）A線百色端洞口采用護(hù)拱反壓+大管棚超前支護(hù)的半明半暗進(jìn)洞方式，且在偏壓路段設(shè)置重力式擋墻平衡壓力。余端洞口均采用拉槽施作套拱，完成大管棚后再采用暗洞開挖的方式進(jìn)洞。

2.3新建隧道洞身開挖

2.3.1雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖（V級圍巖）

（1）新建隧道V級圍巖襯砌段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法左右導(dǎo)坑斷面寬度為整個斷面寬度的1/3。兩側(cè)導(dǎo)洞中洞上部斷面空間狹窄，采用小炮微震爆破輔以人工及機(jī)械配合開挖、小型挖掘機(jī)扒渣及裝載機(jī)裝渣、自卸汽車運(yùn)渣的方式施工。中下部采用一般挖掘機(jī)扒渣、裝載機(jī)裝車、自卸汽車運(yùn)輸?shù)氖┕し椒ā?/p>

（2）隧道進(jìn)出口V級淺埋及偏壓段施工應(yīng)及時澆注二次襯砌，防止山體壓力因降雨等不可預(yù)測因素突然增大而使初期支護(hù)變形失控。掌子面與仰拱的間距≤20 m，仰拱與二次襯砌的間距為10 m。隧底開挖后應(yīng)立即澆筑仰拱混凝土及填充混凝土。先行洞二次襯砌應(yīng)超前后行洞掌子面。

（3）鎖腳錨桿（管）與初期支護(hù)鋼架配合使用。相鄰開挖斷面初期支護(hù)鋼架連接應(yīng)平順，螺栓連接應(yīng)牢固。當(dāng)拱腳標(biāo)高不足時，不得用土、石回填，而應(yīng)設(shè)置鋼板進(jìn)行調(diào)整，必要時可用混凝土加固基底。應(yīng)特別注意拱部鋼架與兩側(cè)壁鋼架的連接，確保各部分架設(shè)鋼架連接后在同一個垂直面內(nèi)，避免鋼架發(fā)生扭曲。完善洞內(nèi)臨時防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。

（4）內(nèi)隔壁在澆筑仰拱前拆除，拆除時機(jī)及長度根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果確定，且長度應(yīng)≤15m。拆除時要防止對初期支護(hù)系統(tǒng)形成大的振動和擾動。拆除支護(hù)后及時施作仰拱及二次襯砌。仰拱應(yīng)整體澆筑，不得分幅澆筑。

（5）每步開挖后及時施作初期支護(hù)，深埋隧道在初期支護(hù)變形穩(wěn)定后應(yīng)及時施工二次襯砌，不得拖延。

2.3.2三臺階法開挖（Ⅳ級圍巖）

本隧道暗洞段Ⅳ級圍巖采用三臺階七步開挖法施工。首先是上臺階開挖，環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，開挖后立即進(jìn)行拱部初期支護(hù);其次是中臺階開挖，先開挖邊墻一側(cè)，再開挖邊墻的另一側(cè)，并錯開2～3m，開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù);再次是下臺階開挖，左、右側(cè)臺階錯開開挖，開挖后立即進(jìn)行墻部初期支護(hù);接著是中部上、中、下臺階預(yù)留核心土開挖;最后是隧底開挖，開挖后立即進(jìn)行隧底初期支護(hù)。

2.3.3上下臺階開挖法（Ⅲ級圍巖）

新建隧道暗洞段Ⅲ級圍巖采用上下臺階開挖法施工。上部、下部及仰拱均采用控制爆破法開挖，鉆爆采用風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，非電毫秒雷管微差起爆，爆破時嚴(yán)格控制炮眼深度及裝藥量。各部開挖后及時封閉巖面，采用鋼筋網(wǎng)和錨噴聯(lián)合支護(hù)作業(yè)，形成較穩(wěn)定的承載拱，確保施工安全。

2.4擴(kuò)建隧道洞身開挖

2.4.1擴(kuò)建隧道V級圍巖施工

擴(kuò)建隧道V級圍巖施TT序如圖1所示。

（1）先在原隧道待掘進(jìn)的3～5m處回填洞渣，回填高度至原隧道直墻頂處，形成施工平臺，并起到對下半斷面橫向支撐的作用。利用臺車進(jìn)行主洞套拱和拱頂超前大管棚施工，進(jìn)行超前支護(hù)。利用回填的平臺，采用液壓裂巖機(jī)拆除上半斷面的襯砌，第一次拆除長度為0.5m，即2榀拱架的空間。

（2）當(dāng)襯砌拆除后，人工配合機(jī)械開挖上半斷面右側(cè);清除上半斷面右側(cè)洞渣后立即進(jìn)行初期支護(hù);并在原右側(cè)壁直墻頂立118型鋼（@50 cm）中支撐至拱頂。

（3）人工配合機(jī)械對下半斷面右側(cè)圍巖進(jìn)行開挖。

（4）清除下半斷面洞渣以后，立即進(jìn)行初期支護(hù)，拱腳落底加固。

（5）將回填的洞渣向前搬運(yùn)，騰出下半斷面施工空間，對下半斷面左側(cè)原襯砌進(jìn)行拆除。

（6）當(dāng)拆除下半斷面左側(cè)原襯砌后，立即進(jìn)行左側(cè)壁下臺階的初期支護(hù)，拱腳落底加固。

（7）拆除中支撐和原下半斷面右側(cè)襯砌，并對下半斷面右側(cè)進(jìn)行初期支護(hù)。

（8）破除原路面，進(jìn)行仰拱開挖。

（9）仰拱采用半幅開挖，半幅澆筑。

（10）二次襯砌。

2.4.2擴(kuò)建隧道Ⅳ級圍巖施工

擴(kuò)建隧道Ⅳ級圍巖施工工序如圖2所示。

（1）原隧道待掘進(jìn)段已進(jìn)行洞渣回填，回填高度至原隧道直墻頂處，形成施工平臺，并起到對下半斷面橫向支撐的作用。利用臺車進(jìn)行主洞拱頂超前小導(dǎo)管施工;利用回填的平臺，采用液壓裂巖機(jī)對原襯砌上半斷面進(jìn)行拆除，拆除長度為2m。

（2）當(dāng)襯砌拆除后，對上半斷面右側(cè)進(jìn)行爆破開挖。Ⅳ級圍巖優(yōu)先選擇機(jī)械開挖，若機(jī)械不能開挖則再使用爆破開挖。爆破采用微地震精細(xì)爆破技術(shù)。上半斷面右側(cè)洞渣清除后，立即進(jìn)行初期支護(hù);對下半斷面右側(cè)圍巖進(jìn)行開挖爆破。清除下半斷面洞渣以后，立即進(jìn)行初期支護(hù)，拱腳落底加固。

（3）將回填的洞渣向前搬運(yùn)，騰出下半斷面施工空間并對下半斷面左側(cè)原襯砌進(jìn)行拆除。

（4）當(dāng)拆除下半斷面左側(cè)原襯砌后立即進(jìn)行左側(cè)壁下臺階的初期支護(hù)，拱腳落底加固。

（6）拆除原下半斷面右側(cè)襯砌并進(jìn)行初期支護(hù)。

（7）破除原路面。

（8）進(jìn)行仰拱開挖。仰拱采用半幅開挖，半幅澆筑。

2.4.3擴(kuò)建隧道Ⅲ級圍巖施工

擴(kuò)建隧道Ⅲ級圍巖施工工序如圖3所示。

（1）原隧道待掘進(jìn)段已進(jìn)行洞渣回填，回填高度至原隧道直墻頂處，形成施工平臺，并起到對下半斷面橫向支撐的作用。利用回填的平臺，采用液壓裂巖機(jī)對原襯砌上半斷面進(jìn)行拆除，拆除長度為3m。

（2）當(dāng)襯砌拆除后，對上半斷面右側(cè)進(jìn)行爆破開挖。爆破采用微地震精細(xì)爆破技術(shù)。上半斷面右側(cè)洞渣清除后，立即進(jìn)行初期支護(hù);對下半斷面右側(cè)圍巖進(jìn)行開挖爆破。清除下半斷面洞渣以后，立即進(jìn)行初期支護(hù)。

（3）將回填的洞渣向前搬運(yùn)，騰出下半斷面施工空間。對下半斷面左側(cè)原襯砌進(jìn)行拆除后，立即進(jìn)行左側(cè)壁下臺階的初期支護(hù)。

（4）拆除原下半斷面右側(cè)襯砌并進(jìn)行初期支護(hù)。

（5）破除原路面。

2.5初期支護(hù)

本改建隧道初期支護(hù)主要有噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿、鋼架支護(hù)，其施工順序是先噴射混凝土，其次施工系統(tǒng)錨桿，再次是安設(shè)鋼筋網(wǎng)、架設(shè)鋼架，最后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。噴射混凝土使用濕噴方法進(jìn)行初期支護(hù)，按初噴和復(fù)噴二次進(jìn)行，初噴厚度為3～4m，復(fù)噴到設(shè)計厚度。錨桿采用RD25N中空注漿錨桿或WTE）22藥卷錨桿，錨桿孔采用風(fēng)動鉆機(jī)，使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)雜物吹凈后再進(jìn)行人工安裝，錨桿尾與鋼架和鋼筋網(wǎng)焊接牢固。錨桿必須安設(shè)墊板，必須在砂漿強(qiáng)度達(dá)到5MPa后才可擰緊墊板螺母。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿或其他固定裝置連接牢固，在噴射混凝土?xí)r不得晃動。

2.6仰拱及填充

本改建隧道仰拱開挖長度根據(jù)圍巖級別不同進(jìn)行調(diào)整，V、Ⅳ級圍巖分段開挖長度≤3m。本工程V、Ⅳ級圍巖仰拱采用C30混凝土，仰拱填充材料為C15混凝土，采用定型模板以保證仰拱的幾何形狀符合設(shè)計要求。仰拱混凝土澆筑前，基底清理干凈，確保無虛渣、雜物及積水，混凝土輸送泵入模，用插入式搗固器搗固。澆筑混凝土?xí)r混凝土由仰拱中心向兩側(cè)進(jìn)行，仰拱每6～9 m分成一段，利用移動式棧橋作為過渡通道，以減少交叉干擾。

2.7二次襯砌

本改建隧道二襯應(yīng)在圍巖及初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行施工。本工程二次襯砌采用全斷面液壓整體模板臺車整體澆注工藝施工，一次澆注長度為9 m，混凝土采用c5S8防水混凝土，混凝土輸送泵入模，插入式搗固器和附貼式搗固器搭配使用，振搗密實(shí)。

3結(jié)語

改建隧道施工涉及到的內(nèi)容比較多，施工過程具有一定危險因素和不確定因素，容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全問題。在施工前必須做好充分的準(zhǔn)備工作，對隧道工程所在地的實(shí)際情況進(jìn)行了解，在施工中尤其需要注意質(zhì)量和安全問題，嚴(yán)格控制施工的每一個環(huán)節(jié)，確保施工質(zhì)量和施工安全，只有這樣才能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。