公路瓦斯隧道施工技術探究

賀中華

（中鐵十一局集團第五工程有限公司，重慶 400030）

公路隧道工程是整個基礎建設領域的重要組成部分，其長度及橫截面都相對較大，現場施工空間極為有限，易受到地質環境的影響。瓦斯隧道更具特殊性，施工中面臨大量的隱蔽工程，存在諸多不可預見因素。因此，全方位掌握瓦斯隧道的基本情況，選擇合適的施工技術顯得尤為關鍵。

1 工程概況

黃連坪隧道為單向雙洞隧道，截面呈半圓拱型，洞跨10.25m、高 5.00m。其中，左線長 5975m，最大埋深542.61m；右線長5963m，最大埋深540.70m。本項目為特長隧道，總體走向305°，依據沿線公路通行狀況設計車速100km/h。

2 公路瓦斯隧道的施工風險

1）煤層突出。公路隧道施工受地質環境的影響較大，若存在煤層，因外力的存在而對其形成擠壓時，重力上升到特定值后將直接威脅到煤層穩定性，使其發生坍塌現象，此過程中伴隨瓦斯氣體泄漏。

2）煤層壓出。挖掘設備是提高隧道施工效率的關鍵，其在運行中伴隨較明顯的振動現象，不利于煤層的穩定性，使該處承受較大壓力并出現不同程度的位移，部分區域的煤塊將被壓出，嚴重阻礙了正常施工作業，同時煤層內儲存的瓦斯隨之釋放。

3）瓦斯爆炸。煤層存在突出或壓出等問題時也將帶來瓦斯涌出現象，伴隨施工作業的持續推進，瓦斯濃度不斷加大，在區域內氧氣充足的情況下遇明火將發生瓦斯爆炸，嚴重時直接威脅到洞內施工人員的安全。

4）坍塌風險。公路隧道施工受多方面因素影響，隧址區地質富有多變性，部分區段分布有煤層，當其外圍地質強度欠佳時嚴重影響巷道穩定性，此條件下支護難度相對較大，且在施工擾動的影響下使得支撐面失穩，嚴重時發生坍塌事故。

5）粉塵爆炸。隧道煤層的特殊性在于普遍含有大量可燃物質，施工中易對煤層的穩定性造成影響，導致可燃懸浮顆粒釋放并分布在巷道內，在其含量持續增加的情況下，達到特定濃度時一旦遇到火源將發生爆炸，且容易擴展到整個煤層，其在燃燒過程中產生大量一氧化碳，若現場施工人員未及時處理極易中毒［1］。

3 公路瓦斯隧道的施工技術

3.1 洞口施工

1）洞口邊、仰坡。此結構開挖的前提在于形成高效的截水天溝，由上部開始逐步向下推進并形成邊仰坡，對其采取臨時防護加固措施，避免雨水滲入，維持邊仰坡的穩定性。

2）本項目選擇的是明挖法，結束開挖作業且滿足要求后施作仰拱，再澆筑混凝土，此處選擇的是大塊曲形模板立模的方式，優先從仰拱中心處開始再逐步向兩側推進，全程遵循對稱施工的原則。檢驗仰拱砼強度，滿足設計要求后將仰拱上存留的各類雜物清理干凈，再組織人員澆筑仰拱填充砼。

3）選擇的是長管棚法進洞，主要工藝流程為：洞口開挖作業并到達起拱線處，搭建4榀型鋼鋼架，使該裝置能夠與仰拱形成緊密貼合關系，通過焊接的方式將其與仰坡錨桿形成穩定的整體，埋設管棚導向管，通過此裝置澆筑作業從而形成洞口套拱輪廓，檢驗此部分強度情況，在達到設計強度80%后進入下一步施工，即設置φ108mm超前管棚并注漿，此環節結束且經過2d后可正式進洞施工，具體選擇的是上下臺階預留核心土法。

3.2 超前支護

1）管棚施工。根據地勘資料得知，隧道進、出口地質條件欠佳，均為V級圍巖，不具有足夠的穩定性，對此選擇的是大管棚超前支護的方式，所用材料為φ108mm熱軋無縫鋼管，壁厚6mm、長30m，所有外插角均控制在1～3°，各節搭接部分的長度≥2m，無誤后向其中壓注水泥漿，形成穩定性較好的管棚。

2）超前小導管施工。以隧道進口段地質特點為基本依據，選擇的是超前小導管注漿預支護的方式，材料方面的要求為φ42mm熱軋無縫鋼管，壁厚4mm、長4.5m。依據設計要求進行鉆孔作業，將滿足要求的小導管插入孔內。考慮到部分區域穩定性欠佳的特點，此處小導管的安裝應得到鑿巖機的支持，將其沿鋼架中部打入，并采取焊接措施將管的尾部與鋼架連接成穩定的整體，由此構成預支護體系［2］。做好注漿前的準備工作，噴射混凝土封閉掌子面，將此部分作為止漿墻而使用，厚5～10cm，注漿施工中加強對注漿量的控制。關于注漿工藝，見圖1。

3）超前砂漿錨桿。針對Ⅳ級圍巖軟弱破碎巖體的基本特點，此區域通過砂漿錨桿形成穩定性較好的超前支護體系，材料為φ22mm鋼筋，鉆孔作業選擇的是風動鑿巖機，全程均確保外插角維持在5～30°，無誤后將錨桿插入其中并注入早強水泥砂漿。

3.3 洞身開挖

1）隧道洞身開挖依據不同區段特點采取相應措施：洞口淺埋/偏壓段以及地質條件較差的V級圍巖段，均選擇的是預留核心土三臺階開挖法；針對Ⅲ級、Ⅳ級圍巖段，此部分均采用上下臺階法完成開挖；此外還包含部分人行通道，考慮到其斷面較小的特點，實行的是全斷面法。

2）洞身開挖與出渣。以現場情況為準選擇相適應的方法，開挖時設中空直眼掏槽，各區段用藥方式靈活調整，一般地段為2#巖石硝銨炸藥，部分區段含水，較適宜的是乳化炸藥，基于塑料導爆管毫秒雷管順利完成起爆作業，此后安排出渣，全程均采取無軌運輸方式，安排挖掘機輔助裝渣，調度現場自卸車將其有序運輸到指定棄土場。

3.4 隧道初期支護

1）徑向注漿導管。施工所用材料水灰比1∶1，材料為超細水泥單漿液，注漿壓力有序提升，終壓設為0.8MPa。此處選用鋼花管。

2）砂漿錨桿。現場安排風動鑿巖機，利用該設備鉆進成孔，嚴格控制鉆孔方向，依據設計要求，其需要與結構面形成垂直的位置關系；以桿徑為基準，在其基礎上加大15mm作為錨桿孔的孔徑；成孔后選擇高壓風的方式全面清孔，確保洞內不殘留雜物。

3）鋼筋網掛設。以初噴混凝土面的平整度為基本依據，合理設置鋼筋網，調整好與受噴面的位置關系，間隙以3cm為宜。通過焊接的方式處理鋼筋網及錨桿，使其形成穩定整體，以免在噴射時發生晃動現象。根據設計圖紙預制鋼筋網片，轉移到洞內通過焊接手段連接，形成穩定性較好的整體，做好安裝前的基礎工作，即噴射混凝土，厚度控制在4cm內，將此部分作為鋼筋保護層。

3.5 煤系地層瓦斯段施工措施

根據現場勘察結果的得知，本項目分布了部分煤系地層瓦斯段，施工潛在大量安全隱患，為實現安全、高效的施工作業，創建安全檢查制度，根據現場情況預估在后續施工中可能存在的問題并形成應急預案，加大力度做好對隧道洞內瓦斯的探測工作，在技術人員的指導下實行全斷面超前探測，目的在于檢測是否存在有害氣體［3］。

以合理的手段做好火源管理，根據現場情況創建洞口安檢制度，所有進入現場的人員禁止穿化纖衣物。以瓦斯涌出情況為出發點，于指定區域設置合適規格的排放孔，在其作用下實現對瓦斯氣體的有效排放，此后再檢驗實際處理效果。若出現臨時停工現象，暫停施工但不停止送風，否則需將洞內電源切斷，并于指定區域設置柵欄和警標；后續恢復施工時，安排瓦斯人員深入檢驗實際情況，當濃度穩定在合理范圍內時才可組織施工作業。

4 結語

在公路建設規模逐步擴大之下，隧道施工量也隨之增加，由于地形、地質的特殊性，煤系地層成為高效施工作業的阻礙因素，若缺乏合理的技術措施極容易導致煤層失穩而發生擠壓現象，加大了瓦斯泄漏風險，且在遇明火時甚至會引發爆炸事故。因此，考慮到公路瓦斯隧道施工的特殊性，必須從現場情況入手掌握瓦斯隧道的實際情況，選擇相適應的施工技術，加強施工中的質量控制，全面確保現場的安全性。