高速公路隧道機械化施工技術探討

李興春

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 工程概況

本合同段起訖樁號為K29+000～K38+000，路線全長9.0 km，公路等級為高速公路。路線起于米董隧道中部(起點樁號YK29+000)，順接第3合同段終點，出隧道后設沙河大橋(1-30+96+180+96+4-30 m T梁+剛構+T梁)，跨河至沙塌河南岸的巴栗，路線繼續爬升在沙塌河南側設隧道群橫穿紫林山支脈至達頭村董頭附近，以特長隧道(5 168.5 m)向西橫穿紫林山至獨山縣麻萬鎮拉林村，本合同段終點位于紫林山特長隧道中部(終點樁號YK38+000)。地處深度切割的中-低山區，線路通過區地形地貌基本輪廓受構造及地層巖性控制明顯，呈近南北轉西南向。兩岸的砂巖地區受河流的切割，形成較典型的深切峽谷地貌。地貌類型主要有：構造侵蝕地貌、侵蝕河谷堆積地貌及構造剝蝕中高山地貌，其中路線通過區以構造侵蝕地貌及構造剝蝕中高山地貌為主。

2 高速公路隧道主要施工工藝

2.1 總體部署

對隧道前方地質與現場情況進行探測，若地質情況異常時，采用RPD150C多功能地質鉆機進行地質預報，對前方巖石級別準確判斷，制定行之有效的開挖方案。三臂鑿巖臺車主要是一種爆破鉆孔趕作業工具，爆破后通過強排風與噴水降塵。使用裝載車與挖掘機設備運輸洞口碎渣，并放至指定地點。采用二襯防水板通過自動與人工配合安裝、二襯混凝土施工采用智能分料全液壓模板臺車實施澆筑、自行式全液壓仰拱棧橋用于仰拱施工作業。

2.2 地質預報

在對隧道地質超前預報期間，為了滿足其要求，其預防方法選擇在非物探方法基礎之上，通過綜合物探超前預報方法。非物探方法主要有超前鉆探法、掌子面地質素面等，物探方法主要有地質雷達法、地震波發射法，主要以地震波發射方法為主，地質雷達法為輔，采用地震波發射方法使用TGP206對地質情況實施系統探測，以此對掌子面前方工程水文及工程地質采用地質雷達及其他方法實施短期預報，從而得到較為準確的地質情況。在一些情況下，還應進行超前地質鉆探以及加深探孔，對于富水區應采用紅外線對水實施探測，對于溶洞地質區還應采用基底物探方法。

2.3 機械化施工工藝

(1)隧道開挖

該高速公路開挖主要通過雙側壁導坑方法、環形開挖預后核心土方法以及上下臺階法等，通過超前小導管注漿支護開挖V級圍巖，若軟弱圍巖無爆破時，使用挖掘機微臺階開挖方法，再通過人工進對掌子面進行鉆眼、清孔、裝藥、微臺階開挖。三臂鑿巖臺車可采用三臺階法、上下臺階法，施工期間對掌子面進行鉆眼、清孔、錨桿安裝等。

(2)出渣施工

在出渣期間使用挖掘機裝渣后送至指定位置，掌子面在出渣的過程中，其他作業面也需在同一時間作業，確保不同設備在不同工序中同步作業，不但能夠提高作業時間，而且還可提高作業效率。

(3)三臂鑿巖臺車施工流程

該高速公路隧道配備了三臂掘進鑿巖臺車，采用了先導液壓的控制方法，有3條鉆臂、鷹式高臂座，可顯著增大斷面作業面積，鑿巖機沖擊頻率約為60 Hz，鉆臂所能覆蓋的面積為為178 m2，較其他同類設備有較好的覆蓋度，具有承載能力強、定位準以及勞動強度低等優勢。作業流程為測量放線、炮眼布置、鉆眼、裝藥聯線、警戒、起爆、通風與灑水除塵、找頂、出渣、斷面檢測與分析。

(4)噴射混凝土施工

該隧道公路使用C25等級混凝土，由運輸車運至現場，濕噴機械手噴射，使用ZTC30工程底盤式濕噴臺車進行作業。設備具有機械手噴射范圍大、行程長以及可靠度高等優勢。

噴射混凝土噴射作業順序為之上而下反復噴射，在進行階段施工期間，上次噴射后需留300 mm的斜坡；若進行分片噴射，首先噴射壁面與鋼架間混凝土，兩鋼架間次之。分層噴射期間，前層混凝土終凝后可對后一層混凝土噴射，需控制厚度，邊墻厚度控制在7～10 cm，拱部控制在5～6 cm。

(4)仰拱作業

在進行仰拱作業期間主要采用自行式全液壓仰拱棧橋，因該設備跨度較大，使用較為便利，在施工期間操作安全，移動期間具有較高靈活性。仰拱作業需根據圍巖等級確定開挖長度，一般情況下將其長度確定為3.0～3.5 m。移動式仰拱棧橋主要有主梁與車道、前后坡橋、后橋行走與平移，仰拱模板與提高機構構成。棧橋縱向移動施工主要根據安裝棧橋、棧橋定位、仰拱襯砌、更換位置循環仰拱施工。

(6)二次襯砌

在進行二次襯砌工序期間，首先進行鋼筋與排水施工，同時鋪設防水板。再使用襯砌模板進行液壓模板臺車的安裝，以此進行模板混凝土施工。在泵送期間，應保證二襯混凝土澆筑高差需控制在500 mm以內，澆筑后的泵管使用抹布清洗喇叭口，確保有良好的密封性。每層管路建筑后應清洗管路，同時將工作窗關閉；混凝土達到一定強度時可脫模，在堵頭模板拆除前做好拆模工作。

(7)水溝電纜槽施工

使用定型模板臺車在進行電纜溝槽澆筑期間，需確保兩側對稱，澆筑長度需確保相同。該高速公路隧道配套的水溝電纜槽臺車使用整體鋼模設計，模板強度大，且穩定性好，能夠避免施工中跑膜情況。臺車拼裝后，需進行鋼軌的安裝，可減少拆模與拼模過程。

4 結 語

綜上所述，公路隧道機械化施工是基建工程的未來發展趨勢，目前我國公路隧道機械化施工具備不同施工技術與設備配套模式，能夠滿足不同施工工序的施工質量，較傳統施工技術相比優勢明顯，如可提升施工作業效率、縮短施工進度，降低施工成本；可在多種復雜地質中施工，提高施工安全性。