高速公路隧道工程建設技術現狀與問題探討

李 征

（重慶鐵發雙合高速公路有限公司，重慶 402761）

1 工程概述

重慶合川—璧山—江津高速公路，與江瀘北線高速（在建）相交，機場改線段預留與成渝高速公路相交條件，項目沿線地形、地質、控制因素等較為復雜，存在較長的軟基段落，同時存在順層邊坡、采空區等不良地質條件，多處跨越河道，相交公路、鐵路頻繁，穿越渝西腹地村莊密集。九峰山掛線段存在危巖落石、巖堆和滑坡等現象，且施工場地極其狹窄，施工難度大。

2 技術保證條件

九峰山二號隧道為本項目重點控制性工程，隧道洞身最大埋深290 m。其中Ⅲ級圍巖512 m（占11.48%）、Ⅳ級圍巖2174.71 m（占48.76%）、Ⅴ級圍巖1773.29 m（占39.76%）。隧道洞口如圖1所示。

圖1 隧道洞口

2.1 技術準備

（1）相關人員必須深入了解設計圖紙，明確圖紙內容與實際施工不沖突，才能夠為以后的隧道施工作業打下良好的基礎。

（2）需要有專業的人員正確編寫安全交底工作內容，同時，在開工的前期安排好交底工作。

（3）定期組織人員進行施工規范及驗收標準的相關學習，貫徹執行規范及標準[1]。

（4）技術資料相關的各種表格要準備齊全。

（5）在施工工藝方面，要推行隧道施工工藝標準化，聘請行業專家前來指導，根據實際情況不斷完善現場操作流程，使之實施更加有效；集中研討下一步工作安排，確保現場管理人員能夠熟練掌握工作標準，指導施工班組在作業過程中嚴格執行標準要求；定期通報檢查結果并及時解決現場問題[2]。

2.2 施工技術交底

必須按照三級技術交底制度標準進行交底，即第一級由高速公路隧道施工的相關總負責人向各階段重要負責人進行交底，第二級為各階段重要負責人向每個階段的關鍵監管人員進行交底，第三級關鍵監管人員是向技術人員進行交底。要全面細致地進行三級技術交底，才能最大限度滿足關鍵部分的具體質量要求。需要重視的難點以及事項，技術人員必須謹慎聽取交底工作，經反復確認后，再對相關操作班組進行進一步確認、交底。班組長在交底清楚

后，必須組織工人進行共同討論，確保能夠按要求安排好施工任務[3]。

3 高速公路隧道施工特征

3.1 施工難度和風險較大

高速公路工程建設中隧道工程施工難度最大，主要原因是實際的地質條件以及外在施工環境都極為惡劣，施工作業人員在這種情況下沒有辦法準確地預測隧道工程實際的地質情況。由于隧道工程的建設風險大，且施工作業的難度較高，若相關人員施工作業不謹慎，造成的后果將會影響交通的正常運輸，嚴重時會發生交通事故，甚至對人們的生命安全產生威脅[4]。

3.2 施工環境較為惡劣復雜

高速公路隧道進行施工的現場空間受限，通風和照明條件通常也比較差，實際進行的施工工序也較為復雜，其中相關的開挖施工、支護施工以及排水管道交叉施工都因為空間受限而難以深入開展[5]。

3.3 工期與成本控制難度大

隧道建設工程的施工工期以及成本控制難度也不小。多數高速公路都將長大隧道列為項目控制性工程，可見其施工周期長，影響項目關鍵進度指標。隧道施工由于施工條件變化多，施工復雜性較大，且這些工程大部分為地下工程，幾乎每位施工人員都屬于單一工種，極易產生較嚴重窩工情況。另外，若想保障隧道施工的質量，那么，相關人員必須控制好混凝土的成本、施工材料以及機械設備的質量，這是確保隧道施工質量以及經濟效益的重要舉措。所以，要求相關人員必須落實施工方法以及施工各階段的主要內容，做好控制，才能提高材料的利用率，避免出現因成本問題產生的誤工現象[6]。

4 高速公路隧道工程施工中存在的安全風險

高速公路隧道工程施工過程中，施工難度以及施工過程存在的風險發生概率較大，主要是因為施工路段長度較長，空間跨度較大，施工人員必須面對不同的環境和地質空間。

若施工人員沒有對地質條件進行準確的評估，就會導致安全事故頻發，造成嚴重的經濟損失甚至出現人員傷亡。高速公路隧道工程項目施工環境較為復雜，因此不確定因素、不可預估安全風險因素較多。例如：①隧道爆破施工，爆破振動及沖擊波危害；②隧道通風。若風速及風量不能滿足施工要求，通風距離過長，空氣中氧氣含量下降會有窒息風險；③坍塌。施工作業人員沒有進行技術交底，不按設計工法進行開挖。地質條件變化沒有及時調整施工方法和支護措施，影響隧道內圍巖穩定安全，發生坍塌事故[7]。

5 高速公路隧道施工控制方向

隧道施工質量與我國高速公路的可持續發展有密切的關系，所以相關建設單位必須高度重視隧道工程的建設施工，相關專業人員必須根據嚴格的技術規范進行施工作業，才能從根本上降低隧道安全事故出現的概率[8]。隧道施工流程如圖2所示。

圖2 隧道施工流程

5.1 合理設計施工圖紙和及時的動態設計是安全和進度的保障

在進行高速公路隧道施工之前，必須核對好施工圖紙，如果施工圖紙與實際建設情況有誤差，那么必須進行修改直至符合要求后再運用。如果施工圖紙設計存在問題，那么在后期進行施工作業的過程中再進行變更，就會使原定的工期受到影響，且無法保證施工效果，影響整體的經濟效益。所以，相關的專業人員在核對圖紙的過程中發現問題一定要和設計人員進行核實，及時調整差異大的部分，并探討存在差異的具體原因，最終設計出科學合理的施工圖紙，確保施工后期不受到任何影響，順利完成隧道的施工建設[9]。同時，隨著工程推進，現場揭露的地質情況很可能與設計有一定出入，設計單位必須隨時駐守現場，第一時間分析地質變化情況，現場由業主方、建設方、設計方、監理方共同確定最適合的開挖支護參數，保證現場安全穩步推進。

5.2 優化設備工裝選擇，以機械化配套為支撐，提升安全質量水平

遵照“機械化減人、信息化換人”管理理念，在九峰山二號隧道配備了移動液壓棧橋、多功能地質鉆機、數字化臺車、多功能拱架安裝臺車、全電腦三臂鑿巖臺車等系列機械，有效提高了隧道施工質量安全管控水平。隧道開挖使用全電腦三臂鑿巖臺車，減少了實際的作業人數；隧道開挖結束后，通過濕噴機械手對掌子面進行初噴封閉，用三臂鑿巖臺車實施系統錨桿，拱架的安裝需要運用多功能拱架臺，且要多臺機協同作業，能夠最大限度地排除隧道風險隱患，提高作業環境。自主研發的二襯自動澆筑襯砌臺車具有主監控、拱頂壓力監測、空洞監測、附著式振搗、自動插入式振搗、自動澆筑控制六大系統，實行自動分倉澆筑，能夠解決使用一孔灌到底澆筑方式時出現的問題，灌滿提醒、帶模注漿、信息可視等功能可預防拱頂脫空問題，高頻振動、自動插入式振搗裝置提高了混凝土密實度。

5.3 以智能化建造為引領，探索品質工程升級

相關工作人員可利用互聯網、BIM、大數據云平臺、三維成像、VR、3D打印等新技術，結合現有設備工裝，積極探索智能建造隧道，著力提升隧道施工整體水平。

（1）多運用人工智能技術進行測量。當前，由于隧道內的監控測量主要依靠人工進行數據的具體采集，往往測量的頻次較低，需要投入較大人力，且無法及時整理相關具體數據。針對此現象，需要專業人員應用人工智能以及自動檢測技術。在監測斷面設置無線自動監控量測儀，該設備能夠在每15 min對被檢斷面進行自動監測，必須每天完成96次的量測數據采集，且把采集的數據精準上傳到監控量測預警云平臺，然后通過人工智能技術進行詳細分析對比，若出現數據超限，必須及時傳送數據至報警設備，進行預警。

（2）探索超前地質預報智能化管理。通過創建超前的地質預報中心，管理好隧道的整體工序，運用項目信息化云平臺，實現超前地質預報智能化管理，提高了隧道超前預報工作效率。采用BIM、三維成像、超前地質鉆孔、孔內攝影等技術，形成三維地質預報云圖結果，直觀準確反應前方圍巖地質情況，大大降低了地質災害事故的發生概率。

（3）探索二襯澆筑智能化管控。通過自動控制的澆筑臺車，與信息化系統進行科學結合，使澆筑操作更加簡單，過程可視明顯，且澆筑信息數據具有可追溯性，基本實現了二襯混凝土智能澆筑管控，解決了隧道混凝土人字冷縫、振搗不密實及空洞等質量問題，確保隧道運營安全。

（4）探索養護智能化管理。配置二襯數字化養護臺車，通過人機交互操作界面，自動保持和調整養護作業恒溫、恒濕狀態，減少了外部不穩定因素的干擾，有效提高了混凝土養護質量。同時，通過電腦智能控制系統檢測，及時對養護數據進行記錄和處理，實現了養護過程的信息化、可視化管理。

6 結語

隧道的施工在我國高速公路工程建設中占據重要的地位，其施工作業的過程雖然具有一定難度，但只要遵循科學的開挖施工原則，做好施工質量控制，選擇正確合適的技術，由專業人員共同協作，就能夠實現隧道施工建設的預定目標，實現高質量的高速公路隧道施工[10]。