高速公路雙向八車道隧道施工技術及控制要點

鄭濱斌

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司,福建 福州 350000)

0 引言

隧道工程施工作業過程中極易遭遇山體坍塌、泥石流等一系列自然災害。為了確保高速公路隧道施工的質量及安全，則需全面掌握隧道施工技術，本文以翔安機場高速公路工程為例，分析高速公路隧道施工技術及質量控制要點。

翔安機場高速公路（沈海高速—翔安南路）工程C1 標段，全長約4.15km，雙向八車道，路基寬度41.0m，設計速度100km/h。本隧道周邊環境復雜，臨近隧道洞口有村莊、準提寺、水庫及220KV 高壓電塔等民生設施，它們距離本隧道洞口比較近，尤其是K2+230 及K2+300 附近上空距離高壓線僅有50m。在施爆過程中的爆破震動波極容易影響到這些設施，必須對其進行震動測量監控。

1 隧道施工技術分析

1.1 隧道洞身開挖技術

本隧道屬于特大跨度隧道（B≥18m），Ⅴ級圍巖（含洞口段）設計要求采用雙側壁導坑法開挖，雙側壁導坑開挖工作面應近于橢圓形斷面，導坑跨度宜為整個隧道跨度的1/3。側壁導坑采用上下臺階開挖，兩側壁之間的主洞主體采用三臺階法開挖，每次開挖循壞進尺均控制在60cm 內；左右導坑超前開挖，超前主洞中間土體的距離不小于30m，左右導坑開挖工作面的縱向距離不小于15m。下臺階應在上臺階噴射砼強度達到設計強度的70%后開挖，且應注意控制上下臺階交界處支護的變形及下沉[1]。

1.2 洞身開挖鉆爆設計

隧道施工運用光面爆破的方式，避免超前開挖，防止開挖不到位，盡可能降低對圍巖的不良影響，提升開挖品質，保證施工安全。項目地質情況會在一定程度上影響光面爆破的成效，在隧道建設期間，深入探究項目地質狀況，科學設定爆破參數，且依據真實狀況，持續進行優化。光爆藥卷有水區域使用型號為Φ25mm 光爆專用藥卷。需要注意的是，掏槽布設主要采用直眼掏槽方式。單位炸藥耗費數量的設定以炮眼運率、減小大塊概率、利用機器裝卸為準則。使用非電導爆管起爆，通暢起爆時間要間隔50～75ms。

1.3 隧道襯砌防水技術

對于防水措施，隧道暗洞段在第二層初期支護和三次襯砌間敷設1.5mm 厚EVA 防水卷材和400g/m2無紡布（布設于靠圍巖一側）作為第二道防水措施，防水板敷設范圍為隧道拱頂至邊墻下部排水管。另外隧道Ⅴ級圍巖段三次襯砌混凝土的抗滲等級為P8，作為隧道防水最后一道防線，必須滿足規定的強度、密實性、耐久性、防裂抗滲要求，且具有較好的和易性。在第二層初期支護和三次襯砌（Ⅴ級圍巖段）間設置環向Φ50mm 彈簧軟式透水管（按10m 一道計量）將水引至縱向Φ100mmHDPE 雙壁打孔波紋管內（位于設計標高以下50/80cm處），隧道邊墻底部采用橫向Φ100PVC 管將水引排至兩側排水暗溝后排出洞外。

2 高速公路隧道施工控制關鍵點分析

2.1 中隔壁臨時支護拆除

雙側壁導坑法各部挖掘支護完成后，初期支護形成環狀，初期支護機制能夠承載圍巖的所有壓力。這種情況下臨時鋼架、臨時搭設的仰拱便能夠卸除了。為保證安全，洞口段中臨時支撐鋼架、臨時仰拱的拆卸通常在隧道仰拱填充作業完成后開展。仰拱填充完畢之后，測量拱頂沉降程度，觀察封閉之后隧道初期支護機制形狀改變狀況，確定形狀改變幅度在允許范圍，才能夠將臨時鋼架拆下[2]。

2.2 步距步序控制

前垵隧道單洞四車道屬于大跨度隧道，施工開挖斷面大，嚴重影響隧道所在的眠虎山山體自穩性，為保證施工的安全性，開挖前對隧道前方進行地質探測，根據超前地質預報信息及時調整施工工法及支護參數，已施工的段落，監控量測及時跟蹤測量，監測圍巖收斂及拱頂、隧道沉降，若超出正常值，應及時調整支護參數，采相取對應措施。開挖過程中應嚴格控制工序，步序、步距嚴格把控，應滿足以下要求：

2.2.1 開挖步距要求

（1）上臺階每循環掘進支護進尺五級圍巖應≤1 榀鋼架間距，三級、四級圍巖應≤2 榀鋼筋間距。

（2）邊墻每循環掘進支護進尺應≤2 榀。

（3）仰拱掘進前一定要進行鋼架鎖腳錨桿施工，每循環掘進尺應≤3m。

（4）隧道掘進后初期支護應當第一時間進行且保證封閉成環。

（5）隧道上臺階掘進長度應當是開挖直徑的150%；

2.2.2 隧道拱底沉降與凈空變動的量測斷面間隔距離

三級圍巖間距在30～50m 之間、四級圍巖間距應當＜10m、五級圍巖間距應當＜5m。

2.2.3 隧道安全步距

（1）仰拱距掌子面：Ⅲ級圍巖不得＞90m，IV 級圍巖不得＞50m，V級圍巖不得＞40m。

（2）二襯距掌子面：IV 級圍巖不得＞90m，V 級圍巖不得＞70m。

2.3 動態調整預留變形量

前垵隧道洞口段開挖采用雙側壁導坑法，根據圖紙設計要求針對不同的巖層情況設置不同的預留變形量，數據見表1。

表1 預留變形量統計表

隧道開挖前，監控量測與超前地質先行，根據監控量測的數據及時調整施工參數與施工工藝，保證隧道施工安全可靠性。

當開挖經過不同圍巖時，及時布置洞內圍巖監測點，雙側壁導坑法洞內10 個點，分別為A、A’、B、B’、C、C’、E、E’、F、拱底隆起測點。其中A 和A’、B 和B’、E’和F、E 和F 為收斂測線，如圖1 所示。

圖1 雙側壁導坑法監控量測布置圖

根據監控量測數據，查看拱頂下沉值和兩側收斂值是否符合規范要求，在洞口段開挖預留變形量為20cm，對比實測拱頂下沉值是否超過20cm，分以下兩種情況：（1）實測拱頂下沉＞20cm，會造成三襯侵占隧道內建筑界限，應當立即通知設計、監理、業主、監控量測單位，進行現場會同查看變更設計，調整預留變形量；（2）實測拱頂下沉＜20cm，經過五組以上數據進行對比，實測拱頂下沉數據取平均值，將實測平均值作為調整預留變形量參考值，在開挖鉆爆時及時調整開挖半徑，減小開挖斷面，節約初噴濕噴料，達到優化隧道經濟性的目的[3]。

隧道施工時，超前地質先行，監控量測緊跟開挖面，針對不同圍巖情況，及時調整監測布置方式，認真獲取圍巖變化數據，通過分析計算，及時調整預留變形量，隧道洞內施工形成動態調整預留變形量機制。

3 隧道施工技術方案

根據現場實地考察，結合現場地形情況，隧道開挖從出口端雙洞單向掘進，軟弱圍巖采用人工配合機械開挖；中硬圍巖采用鉆爆施工，光面爆破、微震爆破、預裂爆破等控制爆破技術。隧道出碴采用機械化無軌運輸；采用濕噴混凝土技術；防水板鋪設采用無釘敷設方法；仰拱及鋪底超前施作，襯砌采用整體式液壓鋼模襯砌臺車施工，混凝土采用商混拌合站集中預制，混凝土運輸車運輸，泵送混凝土[4]。

（1）洞口明洞段，依據地質狀況、地形狀況使用明挖形式，暗洞都依照奧法實行，核心工序是運用機械化施工，施工期間所產生的廢渣使用無軌運送模式。

（2）隧道施工：在四級、五級圍巖施工掘進過程中應當高度重視增強超前支護，第一時間進行初期支護。具體而言，先行洞和后行洞掌子面間隔距離不可比開挖洞徑的兩倍小；二次襯砌和掌子面的間距：四級圍巖應當在90m 以下、五級圍巖應當在70m 以下。

（3）Ⅴ級圍巖段，仰拱距掌子面的距離不得＞40m；Ⅳ級圍巖段，二次襯砌距掌子面的距離不得＞50m；Ⅳ級圍巖段二次襯砌距掌子面的距離不得＞90m。

（4）隧道開挖遵循“強支護、短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的原則，開挖采用光面爆破及預裂爆破，分部開挖時采用預留光面層光面爆破，最大能力保護周邊巖體的完整性，同時減少超挖量，改善初期支護結構受力性能。

（5）因為隧道項目水文、地質和架構比較繁雜，在施工期間所有環節采用超前地質預報方式，使用動態作業方式。超前地質預報措施具體包括超前水平鉆孔、地質雷達TSP、地震反射、水平導坑等。

（6）對于隧道洞身位于斷裂帶、淺埋段落，施工中加強監控量測，及時反饋施工，并確定安全合理的可靠措施，確保施工安全[5]。

（7）三次襯砌主筋為HRB400Φ25 鋼筋，分布筋為HRB400Φ12鋼筋，間距12.5cm（環）×25cm（縱），C35 防水鋼筋混凝土70cm。導洞支護采用Φ22 超前藥卷錨桿，L-4m/根，每環14 根；I20a 工字鋼架，間距50cm；Φ42 鎖腳導管4m/根，每環4 根；Φ22 連接鋼筋環向間距1m；鋪掛6.5 鋼筋網片，規格20×20cm，噴射C25 混凝土22cm。

（8）三襯采用防水混凝土，移動式液壓模板臺車和泵送整體澆筑；仰拱按設計圖紙及規范要求施工，且盡快形成閉環；洞身拱部、邊墻、仰拱超挖部分采用與三襯同標號混凝土回填。

4 隧道施工注意事項

施工過程中需關注的問題：第一，深入掌握施工完成后初期支護區域圍巖的狀況，尤其是應當關注圍巖形狀改變狀況，認真測量，便于之后在施工期間留出恰當的變形量；第二，施工過程中增強監測，依據真實的監測信息設定科學的預留變形量，保證作業活動平穩進行；第三，增強地質預先報告，事先確定科學的施工計劃；第四，增強施工過程中的測量監控與質量管控，防止人為因素導致侵限的出現。施工計劃遵照“短進尺、勤測量、弱爆破、管超前、早封閉、預注漿、強支護”的準則。

5 結束語

綜上所述，隧道工程施工具有技術要求高、安全標準高、流程繁瑣等特點，極易受到各種因素影響，產生一定的風險性。所以，合理調控施工技術，提高工程整體質量及效率，確保工程能夠順利運作。