公路隧道洞口工程施工技术探讨

摘要：随着我国经济的快速发展，我国公路工程建设越来越成熟。由于我国山地较多，所以公路隧道洞口施工技术成为了公路工程的重要组成部分，因此，必须制定科学、合理的施工方案，使隧道进洞施工顺利完成。本文通过对公路隧道洞口工程施工不利因素进行分析，并对施工技术方案进行探讨，最后提出施工技术。

关键字：公路隧道、洞口、施工技术

中图分类号： U45 文献标识码： A

一、前言

公路隧道的建设不同于其他工程建设，有其特殊与复杂性。由于受设计选址、地形地貌、地质的条件的影响，导致隧道洞口的位置总是位于在山体一侧的下边，从而导致洞口工程出现浅埋的现象，致使公路隧道的施工难度增大。俗语讲，隧道工程是“进洞难”、“出洞难”，这两个工程是整个隧道工程中最为困难的部分，也是存在最多安全风险的地段。因此，合理的设计进洞、出洞施工方案就尤为重要。在进洞或出洞时，需要借助一些辅助措施或者变通的施工方式，尽可能的减少洞口工程的土石开挖量，以此来降低因重力失衡导致的山体滑坡现象。如此既能节约建设成本，又能保证施工安全，对隧道工程的建设就显得意义重大。

二、公路隧道洞口施工的不利因素

公路隧道洞口施工的不利因素主要有以下几个方面：

1、隧道洞口处于浅埋、偏压段

隧道洞口的位置因地形、地貌的限制,普遍存在浅埋、偏压的情况,隧道结构一般呈马蹄形,由于地形不对称或者地质岩层因素,造成隧道结构两面荷载不对称,就形成了浅埋、偏压。埋深浅、偏压给隧道施工带来了难度,如果施工方法不当,开挖支护不及时,极易出现洞口垮塌滑坡等安全事故。

2、地表水、地下水

隧道洞口的位置一般选择在沟谷和山凹处,往往是地表水和地下水汇聚之处,地质构造大多为软弱破碎。这样势必给后期施工带来难度。所以在设计期初洞口位置应尽量避开沟谷和山凹的中心,尽量在突出的山坡附近进洞,同时对地表径流作妥善处理,加强洞口的防、排水措施。

三、施工技术方案的确定

1、施工作业线安排

在施工前,需要对施工作业线进行安排。根据隧道设计结构和当地的工程地质情况,在施工作业中一般采取中导洞先行。当中导洞掘进了40～50m,就开始浇注中墙。当中墙的混凝土强度达到70%以上时,这时再进左洞。而右洞是按掌子面落后左洞10m来控制的。接着通过监控测量,对围岩变形情况进行测量,待其稳定后,可以开始同时施作左右洞的二次模筑衬砌。

当围岩变形没有趋于稳定,而是并行过大时,就会导致初期支护力不足,这时一方面需要及时增强初期支护,另一方面还可以修改二次衬砌设计参数,然后采取提前施作模筑混凝土的方式。在施工作业线的安排中,要注意将左右洞二次衬砌与掌子面间距控制在25～35m之间。在进、出口各自建立了中导洞、中墙、左、右洞开挖、二次模筑衬砌五道并行的作业流水线。这样设计施工作业线是为了能拓展施工作业面,有助于加快隧道工程的施工进度。

2、风、水、电作业

施工技术方案的第二步是确定风、水、电作业。首先,是施工过程中的通风问题。在隧道进、出口各设一座空气压缩机站。一般情况下,是安装1台10m3/min和2台20m3/min的空气压缩机,这样才能保证在施工过程中隧道通风是没有问题的,施工用风也得到了保障。

其次,是施工用水问题的解决。在距离隧道拱顶30m以上的山顶各修一座100m的高山水池。在隧道工程中有进出口,而水源应该设在隧道出口的右侧山脚下,在那个地方挖一个集水池。无论是山泉水还是从山顶水池抽的水都储存在这个集水池中。然后将用水管道连接集水池来供施工生活用水。

最后,是施工供电设备的确定。隧道施工需要利用附近的电网供电,但是由于生活用电达不到工程用电的功率要求,所以需要在隧道的进、出口各安装一台315KVA变压器,当然还需要准备一台功率为220KW的发电机,以备不时之需,在突然断电时能利用自身发电缓冲一下。动力设备采用三相380V,而照明设备则是与我们的普通家庭用电一样采用220V。为了确保用电过程安全,所有的线路都必须安装漏电保护开关。

3、施工排水作业

施工排水作业的主要任务是排除可能涌入隧道的地下水和施工废水。一般的隧道工程会在出口到进入之间有一个1.54%的上坡。进口方向的施工为反坡施工,用这种施工方法时,排水是采取在开挖地段挖集水坑的方式,然后再用抽水机将水抽出洞外。出口施工的方向则是顺坡施工,此时排水就容易得多,只需要利用自然坡连接塑料管直接将水引出洞外即可。

四、具体施工技术

1、采取围岩监控测量技术

围岩监控测量技术的主要作用在于为施工提供准确数据，确保施工安全。即全面收集施工地点的地质资料以及施工过程中的相关数据，对围岩的情况以及支护的稳定性进行分析，尤其是爆破后围岩的松动情况，评价当前围岩状态，并对其未来发展趋势进行预测，达到指导开挖及支护安全施工的目的。围岩监控测量项目主要有：

收敛测量。每循环开挖完毕后，采用收敛仪进行水平位移收敛测量，测点布置在断面拱脚处。

（2）拱顶地表下沉测量。使用塔尺与水准仪进行拱顶地表下沉测量，测点布置在隧道地表拱顶部位

（3）拱顶下沉测量。每循环开挖完毕后，使用塔尺与水准仪进行拱顶下沉测量，测点设置在断面拱顶处。

2、隧道洞口段施工开挖技术

对于隧道施工来说,选择合理的施工方法对于隧道洞口防坍塌和施工安全具有重要的意义。通常在洞口段施工时不采用全断面爆破开挖法,这是因为公路隧道属大断面隧道,采用全断面开挖,对围岩的扰动大,增大坍塌的可能性,与常用的台阶法和分部开挖法相比较而言。

（1）台阶法多适用于软弱而节理发育的围岩中,根据上、下台阶保持距离的不同，又可分为长台阶法、短台阶法、微台阶法三种,在洞口段施工中常用长台阶法。长台阶法上下台阶距离保持在50m以上。开挖断面变小有利于隧道的稳定,在上台阶进入较好的围岩后,加快下台阶的施工速度,变台阶法为全断面法。在公路隧道这种大断面隧道施工中,上下台阶可配置同类的较大型机械平行作业,下台阶可分左右两断面分别开挖,减少上下台阶施工中的相互干扰。当隧道较短时,可将上台阶挖通后,再挖下台阶。

（2）分步开挖法中常用环形开挖留核心土法及单(双) 侧壁导坑法。环形开挖留核心土法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。上部留核心土有两个作用,其一支挡开挖面,保证开挖面稳定;其二可作为上部初期支护的工作平台。核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行,施工较安全。单(双) 侧壁导坑法:适用于围岩稳定性较差,对地表下沉量要求严格,断面大时采用。在城市修建公路隧道应用较多。

3、管棚施工技术

拱测量组根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线；施工队根据开挖轮廓线及测量技术交底，将上半断面轮廓线以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了便天导向拱及钻机安装就位，垫设施工平台时可在洞口预留长6m的核心土，顶宽度为6m，核心土高度控制在管棚顶以下1m处；在紧靠核心土的四周挖一条小沟，将掌子面的水从中间排出。

4、监控量测

监控量测是新奥法施工中一个十分重要的环节,根据量测数据可对已开挖区间和掌子面前方的围岩状况做出判断,对于指导隧道的安全施工具有重要意义。隧道洞口段施工时,一般要进行地表监测和洞内监测。地表监测主要是利用水准仪观测地表有无下沉,观察隧道地表有无裂缝等;洞内监测项目通常有拱顶下沉、周边位移以及地质和支护状况观察等。

结束语

总而言之，隧道洞口工程施工中的每一个环节、每一个部位，都必须认真负责，不能出现任何差错，否则，就会影响整个隧道工程的质量。而带来返工、甚至是工程作废；或者更为严重的是在日后使用过程中埋下隐患而给人民的生命财产安全造成无法挽回的损失。所以，制定科学的施工方案进行施工，使进洞以及洞内施工的安全都得到了有效保证，并如期完成了施工任务，并且保证公路隧道洞口工程的施工质量。

参考文献

[1] 赵斌：《试论大跨度隧道工程施工技术》，《经营管理者》，2012年19期

[2] 姚永强 汪建新：《公路隧道常见问题与施工方法》，《交通世界》，2011年11期

[3] 邵春：《三台阶施工方法在隧道施工中的应用》，《中小企业管理与科技》，2011年01 期

[4] 刘海文：《浅析隧道工程设计中检测应注意的问题及对策》，《价值工程》，2011年33期