公路隧道工程正洞技術工藝探討

摘 要：公路隧道工程中，正洞技術作為隧道施工的關鍵工藝之一，旨在實現隧道的貫通，能讓隧道工程項目正常進行。正洞技術運用階段涉及隧道掘進、支護等多個方面。因此，為滿足公路隧道工程正洞施工要求，提升公路隧道工程建設效果，結合工程項目實例，深入探討正洞施工技術的關鍵點，希望能給公路隧道工程項目的開展提供一些技術參考。

關鍵詞：公路隧道；超前地質預報；正洞技術

中圖分類號：U455.4" " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）10-0010-03

0 引言

公路隧道工程的正洞技術是確保隧道順利施工關鍵技術之一，隨著公路隧道工程的不斷增多，對正洞技術的需求日益增加。目前在正洞技術方面還有一些需要完善的地方：一是在正洞技術的理論體系和實踐經驗方面的研究尚不完善，缺乏系統性和全面性，導致在實際工程中隧道施工過程中一些技術難題缺乏有效解決方案。二是部分地區的公路隧道工程存在著地質條件復雜、地下水位高、地表環境復雜等問題，對正洞技術提出了更高的要求，但目前尚未有針對性的技術方案和施工經驗可供參考。對公路隧道工程正洞技術進行深入研究和探討，有利于加強理論創新和工程實踐，并不斷總結和積累實踐經驗，解決當前存在技術難題，提高公路隧道工程施工效果。

1 工程概述

1.1 項目資料

某公路隧道項目對于當地道路通行順暢性提升存在直接影響，項目中坡底下斜井705 m，主攻方向1 095 m，副攻方向458 m。

1.2 施工方案

該項目施工單位選擇新奧法施工方式，全面貫徹施工技術原則，利用圍巖結構的承載力以及開挖面的約束作用提高結構的穩定性。初期支護選擇使用錨桿以及噴射混凝土方式加固圍巖結構，保證圍巖結構的穩定性達到要求。

隧道施工作業階段隨時監控圍巖結構狀態以及支護施工效果，確保牢固、穩定性達標。隧道面開挖作業采用人工聯合機械方式進行，采用臺階方式，各部位開挖環節采用光面爆破方式，盡量減小對圍巖結構造成的擾動影響，使開挖作業效果合格，圍巖結構的承載能力達標。開挖結束后通過裝載機裝渣，使用運輸能力合格的自卸汽車運輸到規定部位。

結合現場施工情況選擇合適初期支護方式，該項目使用錨桿噴射混凝土支護方法。根據當前支護要求采用如下措施：①IV級圍巖拱墻設型鋼鋼架。②V級圍巖應用全斷面鋼架支護方式。③拱部位置施工時，應用小導管預注水泥漿加固措施。

2 公路隧道工程正洞技術工藝

2.1 超前地質預報

超前地質預報的主要作用是獲取地質條件信息，為后續施工作業方案的制定和實施提供支持。該方法應用TSP203地震（聲）波開展地質勘測，在規定部位應用小規模爆破方式，并利用電子傳感器接收數據信息。爆破所產生的地震波傳輸時，如果巖石地帶的強度變化較大，強度波動變化位置將發生反射。接收設備通過接收反射的地震波測量傳輸的距離、能量等參數確定地質發生變化的位置。該方法應用時針對斷裂巖石、強度下降部位檢測具備較高的精度，通常檢測深度為150～300 m[1]。

2.2 施工測量

2.2.1 洞外控制測量

開挖隧道作業開始前由技術人員測量中線，并根據設計方案要求進行各參數復核檢測。隧道進出口位置的高程檢測非常重要，通常應用二等水準點聯合檢測方式，保證高程數據檢測符合設計標準。洞外平面控制測量應用三等三角測量方式，每個部位設置3個控制點位，并保證各控制點位數據相互印證且測量點位的精度達標。洞外高程應用二等水準點檢測，水準點設置應達到牢固、穩定、操作方便等要求，以確保檢測作業不受任何影響。

2.2.2 洞內控制測量

洞內控制點位測量應用全站儀和水準儀作為測量工具，并且準確進行各水準點的位置檢測，使得導線布置精度達標。

2.2.3 洞內平面控制測量

洞內平面控制測量采用四等導線網完成，進洞部位測量與洞口位置距離較近，選擇通視條件良好的部位，導線點設置的精度應符合標準。施工導線的測量逐步向前推進，并根據放樣點位確定施工導線，直線長150～250 m，曲線長100～150 m[2]。

2.2.4 洞內高程控制測量

洞內水準點測量環節選擇應用四等水準測量的方式，通過使用閉合高差等參數展開檢測，每1 000 m水準點測量偏差應在2 mm以內。

2.3 洞內施工放樣

洞內施工放樣測量環節以激光全站儀作為測量設備，準確檢測斷面尺寸。直接進行導線點位測量，并應用計算程序將測量后的坐標數據與隧道斷面數據核對分析，再確定開挖作業尺寸，保證現場開挖作業環節沒有出現超挖、欠挖等問題。現場測量作業階段根據測站的數據反映，及時調整測量方向以及位置。按照當前測量作業的要求，單個斷面測量時間應在25 min左右。

2.4 洞身開挖采用上下臺階法

本隧道項目開挖作業環節使用臺階法開挖施工，上、下臺階厚度為1倍洞內直徑。上臺階高度結合現場的地質條件、斷面尺寸、機械性能等進行確定，通常設定在2～2.5 m以內。上臺階現場采用鋼架支撐方式，以擴大基礎方式支撐，保證支撐結構穩定性合格，達到初期支護的要求且圍巖變形量在合理范圍內。

下臺階支護時，以噴射混凝土支護方式為主，并確保混凝土結構強度達到設計標準70%后再開展現場開挖作業。如果經過現場檢測巖體的穩定性不合格，可適當減小開挖進尺以及臺階長度。如果上述措施無法解決問題，確保上、下臺階開挖采用交錯方式并及時進行初期支護施工，確保結構支護效果合格。保證開挖作業階段斷面尺寸達到標準，各位置符合圓順、準確性的要求，圍巖結構的承載力合格，防止給圍巖結構造成過大擾動影響[3]。

2.5 光面爆破施工

本隧道現場開挖作業采用光面爆破方式，以降低對圍巖結構的震動影響，這是確保現場施工作業順利進行的關鍵。為了達到這一要求，確保圍巖結構的承載力合格，并保證鉆爆作業階段盡量減少圍巖擾動影響，提高圍巖結構的承載力。光面爆破作業時工作人員檢測圍巖狀況，及時改進，調整爆破技術參數，提高爆破效果，防止引發圍巖坍塌等事故。按照該項目工藝方案的標準，周邊硬巖超過80%，中硬巖超過60%[4]。

2.6 超前支護

2.6.1 超前大管棚施工工藝

超前大管棚技術應用前檢測機械設備的運行狀況，在開挖作業環節預留下臺階不開挖施工。現場施工作業平臺制作極為重要，平臺寬2.5 m，高2.0 m，兩側寬1.5 m。

導墻施工材料為C20混凝土，保證導墻結構強度合格，且尺寸為1 m×1 m。現場導墻開挖設置在開挖輪廓線以外，并安裝120b工字鋼作為支撐結構，采用環向支撐作業方式。按照支撐作業要求鋼架外側設置導向鋼管，直徑140 mm，厚度5 mm，環向間距40 cm。

大管棚制作環節應用鋼管直徑108 mm，厚度6 mm，長度30 mm，采用無縫鋼管制作。鋼管連接時連接位置采用絲扣連接方法，保證絲扣連接的長度合格。鋼管打孔作業尤為重要，孔徑10～16 mm，采用梅花型布置方式，間隔150 mm制作，并且尾部預留1 100 mm不鉆孔。加工鋼管的環節長度分別為4 m、6 m，并按照施工要求進行編號。

鋼管鉆孔施工時應用液壓鉆機。保證鉆機的性能合格，且鉆孔作業環節深度、孔徑完全符合技術標準。鉆機進入到現場前，檢測各項性能指標，各部位鉆孔作業符合標準。鉆孔作業階段鉆具和鋼管鉆進作業表面采用垂直設置方式，確保鉆孔精度達標，偏斜度不超過規定標準。按照目前的施工作業要求，鉆孔作業環節采用測斜儀器檢測偏斜度，一旦存在超出設計標準的情況及時采取糾正處理措施。按照目前技術標準，鉆孔作業階段平面度偏差應在5 cm以內。

鉆孔結束后質檢人員檢測鉆孔效果，保證相同斷面內的接頭數量為鋼管總數的50%以內且相鄰接頭的間距在1 m以上。管道制作分為4 m和6 m兩種規格，不同規格管路的編號不同，4 m長的鋼管編號為奇數，6 m長的鋼管編號為偶數。施工環節奇偶數鋼管交叉使用，確保接頭位置交錯設置，滿足現場安裝作業要求[5]。

注漿作為重要施工環節，通常采用壓入灌漿施工方式。結合現場施工要求應用KBY50/70型注漿泵完成注漿作業，各位置注漿效果達標。注漿開始前展開技術參數檢測，保證注漿壓力合格且注漿材料的性能達標。注漿的過程中從下到上逐步完成，漿液濃度從稀到濃變化確保各位置注漿效果符合標準。

2.6.2 超前小導管施工

超前小導管制作環節選用合格導管材料，并且端部制作為錐形，使得插打作業順利完成。按照施工要求在導管中間位置鉆出直徑10 mm的注漿孔，采用梅花型布置方式且間隔15 cm，尾部1 m長度范圍內不設置注漿孔。鉆孔開始前工作人員先確定鉆孔位置，應用紅漆標注，并且和開挖作業面垂直設置，仰角10°～15°。鉆進成孔以鑿巖機為主要設備，并采取固定措施，防止擺動過于劇烈而影響鉆孔作業的穩定性。開啟鉆機后產生劇烈沖擊力，使得超前小導管插入在圍巖結構內，并且插入長度為導管長度的90%以上。

2.6.3 噴射混凝土

混凝土材料制作結束后采用濕噴法噴射混凝土施工。混凝土由專業廠家制作，確保供應數量充足。混凝土制作結束且檢驗合格后，應用專用攪拌車運輸到作業現場。混凝土制作中選擇中粗砂，其應達到潔凈、硬度的標準要求，并按國家規定進行篩分檢測。細度模數在2.5以上，含水率5%～7%。碎石粒徑宜為15 mm以內，且耐久性比較強。水泥選擇普通硅酸鹽水泥材料。混凝土中外加劑選擇尤為重要，目前采用的主要有速凝劑、防水劑、減水劑等。

2.7 結構防、排水施工

按設計標準檢測隧道斷面尺寸，并根據要求調整作業臺車。將噴射混凝土結構表面的“葡萄狀”結塊鑿除，突出部位采用切割方式去除鋼筋網、管道等，并應用砂漿抹平表面。錨桿外露部位的長度為5 cm左右，多余部分切割掉并且表面旋緊塑料帽。初期噴射作業環節應用纖維混凝土的施工地段，防水板安裝前表面鋪設水泥砂漿保護層，防水板使用環節不會出現損壞的問題。現場開挖作業階段如果有部位開挖作業面凹凸不平較為嚴重，應采取找平、填補等處理措施。現場處理環節以細石混凝土作為主要施工材料，及時將坑洼部位填充平整，防止影響后續施工作業。基層結構施工完成后，現場應用長度1 m靠尺檢測平整度參數，保證平整度偏差滿足LDlt;1/10（D為兩凸面間凹進深度，L為兩凸面間距離，一般情況下應小于60 mm）。

防水板鋪設環節沿著長邊方向鋪設施工，且長度和土工布相同。根據設計方案標記隧道中心線，確保其防水板中心線重疊。鋪設環節各位置鋪設力度應達到緊密鋪設作業的標準。防水板與圓墊片間采用熱熔連接方式，確保連接的緊密性達標，并確保搭接長度在15 cm以上。焊接防水板連接時，熱熔機焊接作業階段速度為12～16 mm/min。對于特殊位置設備無法進入的情況，調整為人工焊接方式，確保焊接后達到牢固、穩定的標準。

2.8 仰拱、仰拱填充領先施工

全斷面噴錨結束后及時開挖作業，并進行混凝土灌注施工，仰拱以及部分填充結構性能合格。為確保隧道結構的穩定、可靠、牢固性達到標準，現場仰拱施工環節開展邊墻部位施工作業，保證襯砌施工效果達標。因為現場出渣環節和仰拱存在干擾影響，難以滿足現場施工要求。很多情況下混凝土仰拱施工時需要停止掘進作業，導致施工周期延長。為了避免上述問題產生的干擾影響，現場設置過渡通道，確保各工序施工不受任何影響，掌子面施工達到順暢性的要求。根據施工作業標準，現場施工時進行走行輪旋轉，調整行走的方向符合標準，各部位施工效果達標。

仰拱端部應用大模板施工作業方式，兩側混凝土澆筑作業采用對稱施工方式，及時振搗使其符合密實度的標準。現場施工作業階段單次作業長度為4～6 m，確保現場填充作業連續進行，各結構部位施工具備穩定性。

2.9 高壓供風

高壓供風選擇應用電動空壓機完成，風壓應符合要求，采用分兩段的方式。按照高壓供風的標準，施工開始后1.5 km內應用電動空壓機組連續供風；施工長度超過1.5 km后，在合適位置上進行加壓，以確保高壓風的強度合格，并及時進行斷面清理處理。選用合格的高壓風管，使用直徑150 mm無縫鋼管制作且現場采用托架法安裝作業。高壓風管安裝時，沿整個隧道長度方向布置，各位置安裝效果達到要求。

3 結束語

公路隧道工程中正洞技術是承載著實現隧道貫通、提升隧道工程順利進行基礎。通過對正洞技術應用，發現該技術能提高隧道工程施工效率、保障隧道穩定作業。往后研究中，需進一步做好正洞施工技術的研究，引進先進的智能化設備與新型材料配合施工，讓公路隧道工程項目開展提供幫助。

參考文獻

[1] 韓劍，方梁正.土夾石溝谷富水區山嶺隧道進洞技術[J].城市建筑，2023，20（16）：153-156.

[2] 潘向偉，申鐵軍.某特長隧道施工工藝提升技術研究[J].交通科技與管理，2023，4（19）：152-154.

[3] 朱林.基于雙洞施工的隧道-滑坡體整治研究[J].工程與建設， 2023，37（4）：1109-1112.

[4] 姜高勇，王進，周甲強，等.淺埋偏壓隧道進洞施工穩定性分析及控制[J].交通科技，2023（3）：106-112.

[5] 高超新.隧道斜井轉主洞施工要點分析[J].運輸經理世界， 2023（16）：103-105.