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淺談公路隧道施工
摘要：公路是國民經(jīng)濟(jì)的重要命脈，由于其特有的靈活和優(yōu)越性，發(fā)揮著其他運(yùn)輸方式不可替代的作用，結(jié)合我國的具體國情，大力發(fā)展公路運(yùn)輸是今后交通發(fā)展的重要領(lǐng)域。公路隧道是公路工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一。
關(guān)鍵詞：公路 隧道施工 技術(shù)
0 引言
隨著公路隧道建筑規(guī)模的擴(kuò)大，兩車道隧道已遠(yuǎn)不能滿足日漸增長的行車要求，三車道隧道已在實(shí)踐中得到大規(guī)模運(yùn)用。隧道規(guī)模越大技術(shù)也相應(yīng)復(fù)雜，因此，與過去一般公路隧道在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理方面均有質(zhì)的差別，這帶給公路隧道建設(shè)者的是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)。
1 施工技術(shù)簡(jiǎn)介
隧道質(zhì)量取決于工藝質(zhì)量，工藝質(zhì)量取決于開挖、初期支護(hù)及防排水質(zhì)量等，初期支護(hù)和防排水質(zhì)量等比較好控制可以加強(qiáng)監(jiān)管，那么重點(diǎn)就是開挖質(zhì)量，開挖質(zhì)量又取決于鉆爆質(zhì)量，就是說理論上沒有了超欠挖后續(xù)的初支質(zhì)量就有了保證，因此說隧道質(zhì)量的好壞很大程度上取決于鉆爆的質(zhì)量，首先確定鉆爆的方案預(yù)裂爆破還是光面爆破首先我們從理論上來分析，由于v級(jí)圍巖巖體松散、裂隙較發(fā)育無法采用或?qū)崿F(xiàn)光面爆破技術(shù)，那么必須熟練掌握預(yù)裂爆破技術(shù)及特點(diǎn)。
2 預(yù)裂爆破
進(jìn)行石方開挖時(shí)，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動(dòng)波，控制其對(duì)保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術(shù)為預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破不僅在垂直、傾斜開挖壁面上得到廣泛應(yīng)用；在規(guī)則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破要求：①預(yù)裂縫要貫通且在地表有一定開裂寬度。對(duì)于中等堅(jiān)硬巖石，縫寬不宜小于1.0cm；堅(jiān)硬巖石縫寬應(yīng)達(dá)到0.5cm左右；但在松軟巖石上縫寬達(dá)到1.0cm以上時(shí)，減振作用并未顯著提高，應(yīng)多做些現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以利總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。②預(yù)裂面開挖后的不平整度不宜大于15cm。③預(yù)裂面上的炮孔痕跡保留率應(yīng)不低于80％，且炮孔附近巖石不出現(xiàn)嚴(yán)重的爆破裂隙。
根據(jù)預(yù)裂爆破的特性、要求經(jīng)過試驗(yàn)和反復(fù)研究對(duì)鉆爆設(shè)計(jì)做了適宜的改動(dòng)做到動(dòng)態(tài)控制，主要技術(shù)措施、指標(biāo)最后確定如下：炮孔直徑一般為50～200mm，對(duì)深孔宜采圍較大的孔徑。炮孔間距宜為孔徑的8～12倍，堅(jiān)硬巖石取小值。不耦合系數(shù)（炮孔直徑d與藥卷直徑d0的比值）建議取2～4，堅(jiān)硬巖石取小值。線裝藥密度一般取250～400g／m。分散藥卷的相鄰間距不宜大于50cm和不大于藥卷的殉爆距離。考慮到孔底的夾制作用較大，底部藥包應(yīng)加強(qiáng)，約為線裝藥密度的2～5倍。裝藥時(shí)距孔口1m左右的深度內(nèi)不要裝藥，可用粗砂填塞，不必?fù)v實(shí)。填塞段過短，容易形成漏斗，過長則不能出現(xiàn)裂縫。一般情況來說開挖應(yīng)盡量采用大斷面或較大的斷面開挖，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，根據(jù)圍巖特征經(jīng)過反復(fù)研究、現(xiàn)場(chǎng)考察、論證和試驗(yàn)洞的開挖，由于斷面大開挖方法最后確定為雙、單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法，鉆爆方案確定為V級(jí)圍巖預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)，IV級(jí)圍巖實(shí)踐光面爆破，實(shí)踐證明這兩種爆破方案均符合轄區(qū)隧道IV、V圍巖實(shí)際，按照此方案實(shí)施爆破，爆破效果較好。但要解決的問題是雙、單側(cè)壁導(dǎo)坑法二次擾動(dòng)比較大，加之圍巖比較松散極易出現(xiàn)塌方，特別是淺埋段甚至?xí)霈F(xiàn)冒頂，方案是可行的，問題是要怎么去解決二次擾動(dòng)問題，經(jīng)過實(shí)踐和多次試驗(yàn)證明二次擾動(dòng)對(duì)圍巖、初支影響非常大，初支表面加上爆破震動(dòng)效應(yīng)的影響靠近掌子面處基本上都會(huì)出現(xiàn)開裂、變形，拱架接頭有的會(huì)應(yīng)力扭曲，甚至出現(xiàn)掉拱，某種程度上來講雙、單側(cè)壁拱架是起到了簡(jiǎn)支梁在中部給一個(gè)支點(diǎn)的反作用力的作用，是破壞整體受力的作用，如何加之利用導(dǎo)坑開挖優(yōu)勢(shì)，取長補(bǔ)短又要確保質(zhì)量安全呢，首先我們經(jīng)過理論分析圍巖受力情況，單、雙側(cè)壁是分部開挖、分階段受力（持續(xù)受力）、整體持續(xù)收斂的一個(gè)過程，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二次擾動(dòng)其實(shí)如果控制在圍巖變化（拱頂下沉、周邊收斂、位移）在一定的范圍內(nèi)時(shí)，擾動(dòng)是對(duì)圍巖、初支影響最小，在這區(qū)段進(jìn)行下部接腿、成環(huán)或?qū)Э又胁拷庸白顬榭尚幸彩亲畎踩�，�?duì)初支的影響可以忽略不計(jì)，其次就是必須要嚴(yán)格開挖步序，必須是兩內(nèi)側(cè)壁先行，后續(xù)工序跟進(jìn)循序漸進(jìn)的工藝，遇到比較軟弱圍巖時(shí)（如流沙、斷裂層）側(cè)壁導(dǎo)坑也須遵循“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，早封閉”的原則。
3 明洞施工及洞門施工
洞口邊、仰坡和明洞開挖與支護(hù)應(yīng)自上而下分層開挖，而且要洞外、臨防、排水要先行，使地表水通暢，避免地表水沖刷坡面。必要是采取人工修坡，防止超挖，減少對(duì)洞口相鄰地段的擾動(dòng)；開挖暴露的邊坡及時(shí)施作設(shè)計(jì)的防護(hù)，降低圍巖暴露而風(fēng)化，支護(hù)要緊跟，轄區(qū)內(nèi)都為高邊、仰坡，如果不及時(shí)安全無法保證，況且會(huì)浪費(fèi)很多的人力物力，明洞襯砌必須檢查、復(fù)核明洞邊墻基礎(chǔ)的地質(zhì)狀態(tài)和地基承載力，滿足設(shè)計(jì)要求后，測(cè)量放樣，架立模板支撐，綁扎鋼筋，安裝內(nèi)外模板，先墻后拱整體澆注襯砌混凝土，集中拌和泵送入模，插入式振搗器配合附著式振搗器搗固密實(shí)。洞門施工對(duì)于削竹式洞門，同明洞同時(shí)施作，削竹斜面按坡度安裝木模板，用角鋼將斜面端模與邊模固定成整體。明洞防水層與回填：明洞襯砌完成后強(qiáng)度達(dá)到50％方可拆除外模，鋪設(shè)防水層，回填要對(duì)稱每層不大于30cm，兩側(cè)高度差不得大50cm，回填至拱頂后，再分層滿填至完成，做好表面隔水層。
4 洞口V級(jí)圍巖淺埋、破碎段的開挖與支護(hù)
進(jìn)洞方式 ：洞口段覆蓋層薄、地質(zhì)條件差，當(dāng)開挖深度至起拱線時(shí)，先施作進(jìn)洞導(dǎo)向墻及大管棚，待明洞襯砌完成后，接長管棚尾端，搭接于明洞上，使管棚尾端形成一個(gè)固定支撐，在大管棚的保護(hù)下開口進(jìn)內(nèi)側(cè)壁，兩內(nèi)側(cè)壁導(dǎo)坑的進(jìn)尺也要錯(cuò)開前后（5～10m）。如果是小間距還必須設(shè)置預(yù)應(yīng)力對(duì)拉錨桿。V級(jí)圍巖破碎帶開挖與支護(hù)：上斷面內(nèi)側(cè)壁導(dǎo)坑先進(jìn)，進(jìn)尺0.7m，立即對(duì)圍巖面初噴，順圍巖安設(shè)第一層Φ8的鋼筋網(wǎng)片，并連接成整體，架設(shè)主動(dòng)及臨時(shí)支護(hù)的型鋼拱架，并用Φ25鋼筋將拱架與上一榀連接成整體，打孔送入Φ25中空錨桿并壓注漿，安設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)片，分層噴護(hù)至設(shè)計(jì)輪廓線，注意每榀拱架背面的密實(shí)情況，進(jìn)尺約5~10m后，下斷面的導(dǎo)坑開挖支護(hù)，同時(shí)外側(cè)壁導(dǎo)坑也可開挖，當(dāng)下斷面成環(huán)進(jìn)尺約20～35m后，核心土上部弧形導(dǎo)坑開挖支護(hù)接拱，進(jìn)尺3m～5m后可開挖中部及支護(hù)，最后下部隧底與先前的左右導(dǎo)坑的下斷面完全結(jié)合封閉成環(huán)，共分七部開挖支護(hù)，所有工序必須嚴(yán)格遵循開挖支護(hù)步序，必須是兩內(nèi)側(cè)壁先行，后續(xù)工序跟進(jìn)循序漸進(jìn)的工藝。同時(shí)必須要有監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)力的重新分配或轉(zhuǎn)換，將增加支護(hù)與地層的位移、沉降、變形，拆除前后應(yīng)加強(qiáng)洞身變形及支護(hù)受力的監(jiān)控量測(cè)，
5 IV級(jí)圍巖段的開挖與支護(hù)
本區(qū)段IV級(jí)圍巖根據(jù)圍巖的節(jié)理發(fā)育、走向和圍巖的風(fēng)化脆弱程度情況我們將其區(qū)分為兩種情況對(duì)待，一種為IV級(jí)一種為IV級(jí)加強(qiáng)段，為了節(jié)約成本和發(fā)揮最大的時(shí)間效應(yīng)，開挖方法也有所調(diào)整準(zhǔn)IV級(jí)為上下臺(tái)階留核心土開挖法－正臺(tái)階開挖，IV級(jí)加強(qiáng)段為CD工法工序開挖－單側(cè)壁開挖法；鉆爆開挖均采用實(shí)踐光面爆破，為了進(jìn)一步搞好光面爆破，提高爆破效率，實(shí)現(xiàn)安全快速開挖，提前實(shí)現(xiàn)獨(dú)頭施工貫通，施工與監(jiān)理單位共同成立了一個(gè)光面爆破技術(shù)專題小組，在認(rèn)真總結(jié)Ⅲ級(jí)圍巖爆破實(shí)踐的基礎(chǔ)上，研究探討IV圍巖全斷面光爆技術(shù)，施工過程中效果甚好，特別是上下臺(tái)階法施工，炮眼殘痕率達(dá)95%，特殊地段拱部釬痕率達(dá)85%，邊墻達(dá)80%，局部最大超挖量為10㎝，欠挖量為8㎝，IV級(jí)圍巖實(shí)踐采用光面爆破取得的有關(guān)技術(shù)參數(shù)及效果，爆破專題組通過多次爆破實(shí)踐，反復(fù)修正爆破參數(shù)，最終確定IV類圍巖的鉆爆方案。
6 Ⅲ級(jí)圍巖段的開挖與支護(hù)
隧道Ⅲ級(jí)圍巖因巖性較IV、V級(jí)圍巖更穩(wěn)定，施工相對(duì)更易于完成。通常Ⅲ級(jí)圍巖均采用臺(tái)階法開挖，利用多功能作業(yè)臺(tái)架，人工鉆爆開挖，采用光面爆破，每循環(huán)進(jìn)尺3～3.5m，應(yīng)注意：臺(tái)階長度不宜超過隧道開挖寬度的1.5倍，臺(tái)階不宜多分層；上臺(tái)階施工時(shí)，應(yīng)采取有效措施控制其下沉和變形；下臺(tái)階應(yīng)在上臺(tái)階噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后開挖。當(dāng)機(jī)械化程度較高，各隧道施工工序能及時(shí)完成時(shí)，也可采用全斷面施工，施工過程中必須確保系統(tǒng)錨桿的施工質(zhì)量。根據(jù)Ⅲ級(jí)圍巖的巖性，通常鉆爆開挖均采用實(shí)踐光面爆破，要求殘留炮孔痕跡，應(yīng)在開挖輪廓面上均用分布。炮孔痕跡保留率：硬巖不少于80%，中硬巖不少于70%。相鄰兩孔之間的巖面平整，孔壁不應(yīng)有明顯的爆破裂隙，相鄰兩孔之間出現(xiàn)的臺(tái)階形誤差不得大于150mm。具體炮眼的深度、角度和間距應(yīng)按具體爆破設(shè)計(jì)要求確定，應(yīng)符合具體爆破精度規(guī)定。施工支護(hù)緊隨開挖面及時(shí)施作，支護(hù)采用錨桿、錨桿掛網(wǎng)、噴射混凝土或錨噴聯(lián)合支護(hù)的方式。
參考文獻(xiàn)：
[1]JTG F60—2009《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》.
[2]JTG D70—2004《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》.
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