高速公路隧道施工技术探究

摘要：本文根据工作经验以杨仙岭隧道为例，分析了隧道明洞段和暗洞段的施工技术以及不同级别围岩段的开挖方法，在保护隧道周边环境和确保铁路的正常安全运行的前提下提出了相应的施工措施，以供相关工程人员参考。

关键词：铁路工程；隧道施工；施工技术

中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：

1.工程概况

杨仙岭隧道位于赣县茅店的马芫排村及南田村境内，是一座上下行分离的四车道高速公路隧道，隧道最大埋深约208m；隧道左线起讫桩号ZK7+461.4～ZK9+185,全长1723.6m，其中ZK8+492.110～ZK9+185由LJ3标段施工，隧道长692.89m；右线起讫桩号YK7+465～YK9+200，全长1735m，其中YK8+500～YK9+200由LJ3标段施工，隧道长700m。穿越岩体类别为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级。

2.隧道施工方法介绍

2.1暗洞开挖方法

满足线形规范要求的分离式隧道对于Ⅴ级围岩段施工开挖采用留核心土环形开挖，Ⅳ级围岩段施工开挖采用上下断面正台阶法施工，对于Ⅲ、Ⅱ级围岩段尽量采用光面爆破全断面开挖法。

2.2明洞开挖方法

隧道明洞段采用明挖法施工。对于Ⅴ、Ⅳ级围岩施工开挖时加强超前支护，即使施作初期支护。

2.3工序过程控制

隧道上下行线出口段施工时根据洞口地形条件，确定施工顺序，并加强施工的协调，尽量避免施工的干扰。施工过程中严格控制超、欠挖，初期支护即时可靠，二次衬砌采用泵送混凝土和整体式模板台车的机械化配套施工方案，确保二次衬砌质量达到内实外光。施工中加强检测，即时处理分析数据，并根据分析结果调整支护参数。

3.隧道施工方案及处理措施

3.1隧道测量

3.1.1控制测量

（1）洞外平面控制测量：首先对业主交给的控制桩点进行等精度复测；在此基础上，结合隧道施工方案和现场的实际情况，选择进洞控制点，按二级导线精度的要求布设精密闭合导线。

（2）洞外高程控制测量：利用闭合导线的控制点，引入2个以上水准基点。用全站仪进行三角高程联测，平差计算洞口水准基点高程。

（3）洞内平面控制测量：洞内平面控制采用直接定线方法（附合导线）。

（4）洞内高程控制测量：洞内水准测量是洞外水准点的高程引到洞内，作为洞内高程控制的依据。隧道贯通之前，经往返多次观测校核后，每距100～200米设一个永久水准点，进行平差调整，进而指导以后的断面量测及衬砌施工测量。

3.1.2施工测量

施工测量采用中线法，随隧道开挖向前延伸，利用经纬仪和水准仪将施工中线由洞口控制点和水准基点向洞内引伸，在洞内导线控制点基础上，每隔30米测设一个施工中线桩，用于隧道开挖、衬砌放样。

3.2明洞施工

3.2.1开挖

首先进行施工放线测量，设置好中心控制桩和两侧边桩，随时进行高程控制测量；施工前做好地面排水设施，做好截水沟、排水沟，将水引至施工区外；土方用挖掘机开挖，自卸车运输；石方采用台阶法进行爆破，装载机装碴，自卸车运输，开挖时严格控制装药量,设好安全警戒，塞好炮眼，防止飞石发生危险。

3.2.2边、仰坡处理

明洞开挖后，及时进行边、仰坡加固处理，根据石质情况，一次刷坡成型，采用湿喷法沿坡面喷射3～5厘米砼，找平坡面后，沿整个坡面施作早强砂浆锚杆，挂钢筋网喷射砼进行加固。

3.2.3衬砌

明洞衬砌设计为全断面整体式模筑钢筋砼衬砌。钢筋骨架加工提前按设计图纸和施工规范制作，待衬砌台车就位后安装钢筋骨架。砼为现场拌和站拌制，砼运输车运输，泵送入模，两侧对称浇筑，拱顶外露砼捣实、抹光，按规范规定时间拆模、养生。墙拱衬砌完成后及时进行仰拱衬砌。

3.2.4防水

施工前用100#水泥砂浆将衬砌外表涂抹平顺，防水板采用热熔法焊接，按设计要求全断面铺设平整，外侧无纺布与其密贴，防水板伸入暗洞不小于50cm，与暗洞防水板焊接成一体。施工时，拱圈砼达到设计强度的50％后，拱圈背部以砂浆涂抹平整。在墙脚处沿明洞纵向两侧设置PVC排水管，将拱部渗水引至洞口排出。

3.2.5回填

明洞防水层施作完成后，及时进行回填。每层填土厚控制在30厘米内，对称分层夯填密实，密实度不小于93%，两侧回填的土面高差不得大于0.5米，回填高度控制在拱顶2米以上，为满足洞顶地面排水的需要，回填土顶面按设计要求设置坡度。

3.3暗洞掘进施工

本工程隧道为下行分离式隧道，穿越围岩为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。隧道暗洞进洞前确保洞口边仰坡、洞顶截水沟施作完毕。洞口第一环超前支护采用大管棚，第一环以后的洞内超前支护采用小导管。进洞后及时施作二次衬砌，以确保洞口段的稳定。

（1）Ⅴ级围岩地段采取台阶分部法开挖，超前小导管预注浆加固拱部，并及时施作初期支护。台阶分部开挖法又称环行开挖留核心土法，上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时施作拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行，施工安全性好，一般环行开挖进尺为：0.5～1.0米左右，下台阶长度为洞径的1.5倍。下半断面落底时，采用拉中槽跳间挖马口，马口长度2.5～3.0米。

（2）Ⅳ级围岩地段采用正台阶法开挖，台阶长度5～6米，上断面开挖高度3.8～4.0米，采用YT-28型风动凿岩机钻眼。下台阶采取单侧落底，落底长度控制在2米，及时施作初期支护，变形量测稳定后适时施作二次衬砌。对Ⅴ、Ⅳ级围岩段施工时，纵向台阶的长度可视施工现场的实际情况而定。

（3）Ⅲ、Ⅱ级围岩地段可采用全断面开挖，也可根据现场情况采用上下断面分部开挖，掘进台车打眼，光面爆破；行车、行人横洞采取全断面开挖，人工风抢打眼，光面爆破，喷锚支护。

3.3.1光面爆破

Ⅴ、Ⅳ级围岩钻孔均采用YT28型风动凿岩机和轮胎式掘进台车湿式作业。爆破施工控制措施如下：

（1）严格按钻爆设计布置炮孔位置，掏槽眼角度控制在10°～15°左右，眼底必须落在同一垂直面内，周边眼外插角控制在3°内。

（2）光面爆破周边眼采用间隔装药，将药卷用胶布绑在竹片上送入孔内，药卷间以导爆索连接，辅助眼、掏槽眼采用连续装药结构。

（3）炮眼用炮泥堵塞，长度不小于20厘米，装药前用高压风将炮眼内石粉、杂物吹干净。

（4）爆破工程师跟班作业，针对掌子面围岩变化情况及时修正爆破参数。

3.3.2出碴

（1）Ⅴ级围岩先清除周边的碴，预留核心土，安装初期支护系统，喷早强砼达到设计要求，再将每一排炮的石碴一次清干净，下半断面开挖时，先挖中心槽，两侧留足台阶土，并分段跳槽开挖马口边墙，马口长度控制在2.5～3.0m之内，同时支护紧跟。

（2）Ⅳ级围岩地段排险后，初喷5cm早强砼，再将第一排炮的石碴一次清除干净，再施作初期支护体系。下半断面采取单侧或双侧交错落底，以避免上半断面两侧拱角同时悬空，落底长度控制在1～3m。以保证边墙足够的支撑力，减少因下部开挖造成的拱部变形下沉，保持拱部稳定。

（3）Ⅲ、Ⅱ级围岩地段排险后，机械出碴，碴一次清除干净，施打局部锚杆喷射砼封闭岩面。

3.4超前支护和初期支护

3.4.1超前支护

隧道超前支护采用Ф42注浆小导管、Ф25中空注浆超前锚杆及Ф22药卷锚杆，隧道拱部150°范围内，沿开挖轮廓线、外插角按5°～7°打入Ф42小导管，安装好砂浆止浆封口及止浆塞，用注浆泵通过小导管注水泥浆加固周边围岩。施工时，每开挖3米施作一次，前后搭接为1.5米。严格控制导管外插角，导管外端与钢支撑焊接牢固，以增强其支撑能力和初期支护结构的整体性。

3.4.2初期支护

在隧道爆破排险出碴后，立即检查断面，如有欠挖及时用风镐处理，断面合格后及时初喷5厘米砼封闭岩面，防止岩石风化，产生不稳定因素。初期支护采用Ф25中空注浆径向锚杆、Ф22药卷锚杆、Ф8钢筋网、钢格栅支撑和喷C25砼。

（1）中空注浆锚杆施工：按设计要求间距布置孔位，采用风枪或凿岩台车钻孔，安装锚杆及止浆塞，注浆泵注浆，水泥浆配合比0.5，并掺加0.5%FDN早强减水剂，待水泥浆达设计要求后再安装垫板及螺母固定。

（2）钢筋网：钢筋网采用Φ8钢筋，20×20厘米网格，洞外分片加工，洞内铺挂焊接。挂网要求贴向岩面起伏铺设，并留3厘米钢筋保护层，片间搭接不小于20厘米，并于锚杆钢筋焊接牢固。

（3）钢格栅：钢格栅加工在现场根据需要段的设计断面来制作，保证加工弧度的正确，上下断面相接时设法兰盘，接口焊死。钢格栅安装定位准确，与开挖轮廓间顶紧采用砼预制块垫紧，每个断面支垫不少于8点，两榀钢格栅间设纵向连接筋，连接筋间距为1米。

（4）喷射砼：喷射砼采用湿喷工艺，施工前对砼配合比和外加剂掺量进行试验，喷射前先用高压风或水清洗受喷面，喷射时分段、分片由下而上顺序进行，先喷钢格栅与轮廓间隙，再喷钢格栅周围，然后喷钢格栅之间，喷头与岩面垂直，距离岩面0.8～1.0米，喷射时采取螺旋式一圈压半圈顺序进行，一次喷射厚度4～6厘米，待前一层终凝后再进行下一层，最后一层表面进行找平。

4.总结语

进行高速公路隧道施工时，必须严格按有关施工规范要求，在实施过程严格按照方案执行，施工时严格遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则，做到施工的经济、合理，选用符合要求的材料及施工机械类型，同时要做好工程的质量管理，以确保工程的质量和安全性。