公路隧道設計與施工要點控制

朱登滔

（中鐵二院工程集團有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

近年來，我國公路隧道建設長度及建設規模不斷刷新，隧道的施工技術與施工理念也不斷創新發展，目前，公路隧道施工人員已經積累了豐富的施工經驗。然而，在公路隧道設計和施工中，涉及的技術要點較多，需要在工程實踐中嚴格落實和不斷完善施工方案，確保隧道施工工作的順利實施。本文將對公路隧道的設計及施工過程中的一些要點環節的質量控制進行分析，以供參考。

1 公路隧道設計的控制要點

1.1 選線定點控制原則

在公路隧道工程中，首先面臨的主要問題就是選線定點，只有做好選線定點工作，才能夠順利開展工程施工，把握好工程的進度和投資。選線定點的原則:

（1）在選線過程中，須詳細勘測施工現場的水文地質情況和工程地質情況，了解其對于工程建設所產生的影響。有些地區地質情況比較特殊，要設法繞過這一區域。

（2）選線時要密切注意選線與各種基礎建設的協調配合，避免大量占用耕地。

（3）路線設計要保障行車安全性，且能夠為工程施工和后期的養護創造良好的條件。

（4）選線定點需要對洞口的拆遷量、工程地質水文條件等進行充分的分析和考慮，做好現有道路與隧道之間的銜接。

（5）在確定好路線的始終點后，要細致研究路線方案，做好方案的比選，選擇最為合理的路線方案。影響選線的因素有多種，只經過一次很難選出最佳的方案,需要加強測試，反復比選確定最為合理的方案。

1.2 定線的控制要點

具體定線時，需要對路線方案和技術標準展開深入的研究，結合現有條件，綜合性地設計走線地帶的各個方向并確定好中線。定線的步驟如下：

（1）首先將路線的相關方案資料收集好，把握好項目建設條件及地質、水文等情況，明確計劃、規劃，

（2）結合已經確定好的路線起終點和公路的等級，繪制地形圖，并結合所收集的資料，對各種可能的路線走向展開研究。

（3）結合初步的研究，提出明確的方案，并展開實地調查。主要針對項目相關的公路交通特點展開調查并對交通量進行預測，同時，需詳細調查地質、地形等方面的情況。

1.3 作好地質勘察，優化設計

首先根據地表勘察資料，確定好物探的位置，使其與設計要求相符合,然后對區域的地質情況展開全面的勘測，并繪制地質結構剖面圖，并加強物理力學實驗，明確巖體的抗壓強度及物理參數,做好水文及地質資料的收集，科學分類圍巖。對區域地勢及地形起伏情況等進行全面分析，了解水文地質、地質構造形跡等各方面的情況，尤其要特別關注孔隙性含水層和裂隙性含水層，根據實際情況，科學合理地進行隧道施工建設方案設計。

2 公路隧道施工的控制要點

2.1 隧道掘進的施工控制要點

隧道工程建設過程中，隧道掘進要嚴格按相關規范執行，支護與開挖工作應同步開展[1]。開挖分為明挖和暗挖兩種方式，明挖方式，從隧道外可直接觀測到開挖面，一般應用于山嶺隧道明洞段及城市超淺埋隧道施工中；暗挖方式，不能對開挖面進行直接地觀測，一般在山嶺隧道施工中應用最多。隧道掘進過程中，應作好以下幾個施工要點的控制。

2.1.1 掘進過程作好地質預報

在隧道掘進過程中，需要做好公路隧道地質超前預報，確保整個工程建設處于被監控之中，準確把握好掘進過程中可能出現的風險，采取針對性的方式防范風險[2]。在開挖中，隨著掘進工作的陸續開展，很容易出現一些突發情況，可以運用地震波法等方式進行地質預報，結合地質專家的相關建議，準確判斷地質構造特征，為施工工作的開展提供正確的指導。

2.1.2 中線及高程控制

在隧道開挖打通后，根據施工圖紙要求，明確隧道的測點并對主要尺寸進行測量。隧道高程數據與建設規模之間具有一定的關系，根據隧道距離的長短，合理選擇不同類型的水平儀，保證測量的精準性。在準確了解隧道偏差數據后，再對公路隧道中線進行測量并計算極限誤差，應將高程貫通極限誤差控制在合理的范圍內[2]。在開挖隧道的過程中，要嚴格控制項目的施工進度，對隧道縱向坡度和方向偏離有準確的了解，有效控制隧道掘進狀態[6]。

2.1.3 掘進方式的選擇

公路隧道大多采用礦山法施工，少部分隧道采用TBM 和盾構掘進，TBM 一般適用于硬巖且完整性較好的地層，盾構一般適用于軟土和地質較差的地層。針對礦山法施工來說，需要多次開挖才能完成設計斷面，在鉆眼時使用鉆孔臺車，然后將藥裝好，準確連接線路，在引爆炸藥之前，退出鉆孔臺車，開挖出整個隧道的斷面輪廓；將所有危石全部排除，必要時安裝拱部錨桿，將第一層混凝土噴射好；將石碴裝入裝碴機，并將其運出洞外。TBM 和盾構掘進，能夠代替傳統的鉆爆法，地質條件適用的條件下，其掘進速度高于常規鉆爆法的5～10 倍。

2.2 隧道支護施工的控制要點

2.2.1 復合式襯砌施工要點

初期支護使用噴錨網，二次襯砌需要合理泵送混凝土形成拱圈，將噴錨網支護與混凝土襯砌結合在一起形成復合式襯砌[4]。為保證隧道排水效果，將防水板及排水管鋪掛在初支與二次襯砌之間，建立防水層。襯砌結構方式的選擇，將直接影響隧道襯砌設計的質量與效果。隧道襯砌的結構主要包括2 種形式：一種是明洞襯砌、淺埋式襯砌；另一種是深埋斷復合式襯砌。在選擇具體襯砌方式時，需根據當地圍巖地質條件及施工的實際需求，通過綜合考量進行選擇，對于圍巖地質較差的地段，在設計時還需要將襯砌進行適當的延長。目前，基本都采用新奧法進行隧道襯砌結構施工。

2.2.2 噴錨施工要點

錨桿具有多元化的種類，在施工過程中需要結合圍巖設計要求，合理選擇噴錨方式，為支護的穩定性提供保障[5]。噴錨方式有干濕兩種，無論選擇哪種方式，都需要將混凝土配合比確定好，以水泥、粗集料等為噴射的主要材料，以滿足強度及噴射要求。在施工前全面清理噴巖面，確保噴射混凝土與巖面緊密貼合，嚴格控制混凝土厚度，使厚度與設計要求相統一，錨桿、鋼筋網等都要有保護層，及時補噴掉落的位置。

2.3 混凝土噴射技術的控制要點

在噴射混凝土時，需要注意以下幾點：

（1）開挖斷面必須保持清潔的狀態，不能有任何的雜質，然后才能進行后續的施工，以強化混凝土的黏聚性，使混凝土能充分發揮性能優勢，提升工程質量。

（2）進行混凝土配比進，須結合具體情況，控制外加劑的使用，避免大量使用外加劑,并保證混凝土的規格和性能符合施工要求。

（3）施工時根據施工方案要求，針對性地調整混凝土的噴射方式，確保混凝土能夠順利噴出。同時，應結合現場實際，合理選擇噴射機，確保能夠連續噴射混凝土，保證施工順利進行。

3 提升隧道設計與施工質量的策略

3.1 隧道施工圖紙的優化設計

公路隧道設計與公路隧道勘查通常由設計單位與勘查單位2 個不同的部門各自進行。一些設計人員與勘察人員缺乏溝通，在沒有認真研究勘察資料的情況下，憑借經驗進行設計，導致圖紙出現偏差問題，或者設計方法不科學，設計出的圖紙標準過高，缺乏可操作性，在實際施工過程中難以實現等問題。

在條件允許的情況下，設計人員應使用人工智能、大數據技術對勘查資料進行詳細分析研究，綜合考慮各種不確定因素和意外情況，并主動學習發達國家公路隧道設計的各種方法(如收斂約束法、CUR.MUIR WOOD 法)，并嘗試應用這些方法，對公路隧道進行計算與設計，以設計出科學合理、實操性強的施工方案。

3.2 隧道施工技術及設備的改進

當前，我國高速公路隧道建設的地形大多相對復雜，大多數傳統的施工技術已不能滿足工程不斷發展的要求。因此，需要不斷研究新工藝，新技術，全面改善隧道的施工質量。

近年來，為了提升隧道施工質量與施工質量，在隧道掘進施工中，逐步應用了三臂鑿眼臺車、立拱臺車及混凝土濕噴機械手等機械設備，通過采用現代化機械設備進行施工，有效提升鉆孔、立拱、噴射混凝土的效率，極大地改善了隧道的施工環境，強化了施工安全。但目前我們所使用的一些先進機械設備，多數還需進口，且價格比較高，不具備較強的適用性，因此，需要結合我國路橋工程的發展實際，加強液壓巖鑿機及其配套設備的研發，以更好地適應我國的地質環境。

3.3 隧道工程施工管理工作落實到位

隧道工程所涉及的工作內容比較廣泛，管理人員需要合理統籌，準確把握好工程的進度。目前，隧道工程施工過程中，存在質量及安全管理體系不完善，施工人員在施工之前沒有接受過相應的培訓，不能明確工作的重點，無法采取正確的、系統的方式管理好施工過程，這不僅會使施工質量得不到保證，也會延誤工程進度。因此，為了保證工程的順利實施，施工單位要建立科學的質量管理體系及安全管理制度,并嚴格執行，落實到位，確保整個工程處于有序的管理之中。

4 結束語

公路隧道工程施工涉及的人員眾多，施工周期長，施工環境復雜，需要把握好設計要點，結合施工現場的實際情況，制定科學合理的施工方案，并嚴格按標準要求進行隧道施工，控制好關鍵環節的施工質量，確保公路隧道工程的施工質量及施工安全。