浅谈公路隧道施工
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作者: 李孟宇
摘要：我国地域辽阔，多山岭重丘，随着国民经济的快速发展，公路隧道在公路建设中的地位日益突出，成为公路工程结构的重要组成部分。文章根据自己的施工经验介绍了公路隧道施工准备工作、施工方法和不良地质地段施工应注意的问题。
关键词：公路隧道 测量 开挖 措施
随着公路客货运输量的不断增长，公路通行能力不足的矛盾日益突出，修建隧道可以缩短公路里程，有效改善线形、交通运输情况，较少交通拥堵从而提高了车速，为社会经济发展提供了有力的交通条件。
1 工程概况
某双向六车道高速公路隧道长400m，隧道内轮廓为曲墙半圆拱。该隧道所处地段为第四系地层，含花岗岩残积、砾质亚岩土。基岩为燕山其中、粗粒花岗岩，呈肉红色、灰白色，多为巨块状镶嵌结构和砌体结构。经地质勘探判断，隧道穿山体地段不存在构造断裂，但是岩体中裂缝普遍发育。
根据地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型和施工技术水平等因素综合考虑隧道的开挖方法。隧道的开挖方法习惯上分为矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法和新奥法。其中新奥法是一种最大限度的发挥了围岩的自承能力的施工方法，以尽可能保护隧道围岩原有强度，容许围岩变形但又不致出现强烈松弛破坏。
根据本工程的工程地质条件和施工技术水平等因素最终选择新奥法施工方法。新奥法基本上分为全断面法、台阶法和分部开挖法。双向六车道跨度比较大，采用分部开挖法中的双侧壁导坑开挖方法。双侧壁导坑法又称为眼镜工法，此方法适用于跨度大、对地表沉陷要求严格、围岩的稳定性差的隧道。双侧壁导坑开挖方法将断面分为左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。
2 隧道施工前的准备工作
在隧道施工前应做好施工准备工作和施工测量放样工作，做好现场的调查研究、核对设计文件和编制隧道施工组织设计等工作。隧道施工测量放样应做好洞内施工控制测量、隧道贯通误差的定位及调整、辅助坑道测量及隧道工程竣工测量，隧道施工前应做好以下几点
①对比较长的公路隧道应设置精密三角网或精密导线网，要定期对基准点和水准点进行校核。
②根据隧道平纵面、隧道长度等对隧道洞外水准点、中线点定期进行复核，洞内控制点要根据施工的进度进行设定。
③隧道测量是工程施工的一个重要环节，包括洞外地表控制测量和洞内控制测量，主要是保证隧道开挖按规定的精度要求贯通，使衬砌结构符合相关设计要求。施工单位要特别重视控制点、基准点、水准点的交接和复核工作，这也是保证工程质量的前提条件。
④测量用的平面控制点和水准点要设置牢固。
3 隧道施工方法及注意事项
传统的矿山隧道的施工方法由明挖法和暗挖法。明挖法先开挖地表土石层，然后再基坑中修筑衬砌再进行回填，此方法主要适用于浅埋隧道；暗挖法施工全部都在地下进行，本工程采用暗挖法。开挖时导坑的宽度不应超过断面最大跨度的1/3，左、右侧壁导坑的间距应根据开挖一侧导坑引起的围岩应力不致波及另一侧壁导坑的原则确定。
3.1采用双侧壁导坑开挖方法的施工顺序
①先进行左侧导坑上部开挖，再进行下部开挖，然后进行导坑锚喷支护、钢架支撑等，设置临时壁墙支撑。
②进行右侧导坑开挖。
③上部核心土开挖，中央部拱顶锚喷支护、钢架支撑。
④下台阶的开挖，然后灌筑仰拱混凝土，拆除临时壁墙，灌筑全周衬砌。
3.2出渣与运输
要加快隧道掘进，重点要抓紧导坑开挖和洞内运输，洞内运输包括在开挖面上装渣并运出洞外弃渣场。出渣工作占整个施工过程时间的50％左右，出渣作业包括装渣、运渣和卸渣。
装渣应选用能在隧道开挖断面内发挥高效率的机械，其装渣能力应与每次开挖的土石方量及运输容量相适应，机械装渣作业应严格按操作规程进行，不能损坏临时支撑和支护设备。
隧道施工洞内运输分为轨式和无轨式两种，需采用何种方法要根据隧道长度、开挖方法、机具设备和运量大小选择。有轨运输是通过铺设的小型钢轨轨道运出渣和运进料，大多采用电瓶车或内燃机车，是一种适应性较强、较经济的运输方式。无轨运输方式机动灵活，不需要铺设轨道，比较适用于弃渣场离洞口较远和道路纵坡度较大的隧道，但采用内燃驱动车辆时排出的大量废弃污染洞内空气，本工程采用无轨运输方式，要注意加强洞内通风。
3.3分部开挖时应注意的事项
分部开挖减小了每个坑道的跨度，有利于围岩的稳定性，易于进行局部支护，开挖时有利于提前探明地质条件，便于及时处理和改进施工手段。但在施工过程中还应注意以下事项。
①因工作面多，作业面较小，导致相互干扰较大，要通过实行统一指挥、注意组织协调。尽量创造条件来减少分部次数，尽可能用大断面开挖。
②因多次开挖对围岩的扰动较大，不利于围岩的稳定性，要加强对爆破开挖的设计和控制。
③凡是在下部开挖时都要注意上部支护或衬砌结构的稳定，减少对周围结构的扰动。
④通过扩大拱脚、打拱脚锚杆和加强纵向连接等方法认真加固拱脚，使上部初期支护与围岩形成完整体系，要根据围岩状况来决定落底长度，通常采用1-3m，尽量单侧落底或双侧交错落底。下部边墙开挖后必须立即进行喷射混凝土，并按设计规定做好加固和支护。
⑤测量工作要及时以便观察拱顶、拱脚和边墙中部的位移值，当所测速率值增大时要及时进行仰拱封闭。
4 不良地质地段隧道施工注意事项
所谓不良地质地段是指滑坡、崩塌、偏压地层、岩溶、松散地层、软土地段等不利于隧道工程施工的地质环境。采用新奥法施工的隧道，为掌握施工中围岩和支护设施的力学性能要经常进行现场测量，分析数据早发现危险确保人员安全。我们要积极采取措施避免隧道发生塌方事故。
4.1塌方产生的主要原因
①当开挖段处穿过断层及其破碎带使潜在的应力释放，承压快、围岩失稳而塌方。
②当开挖段为结构松散、颗粒间无胶结或胶结差的各种堆积体时也容易发生塌方。
③由于构造运动使薄层岩体形成小褶曲、错动发育地段容易发生塌方。
④在地下水的作用下，岩层软硬相间处，软弱面的强度大大降低而发生塌方。
若工程中发生塌方，我们要冷静积极处理问题，一般处理塌方步骤和方法：
4.2塌方发生后，首先要采取措施防止塌方再次扩大
①应先清理或锚固塌方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝。
②加固塌方范围内原有的支护设施。
③通过架设支撑或喷射混凝土来阻止塌方的继续扩大，对塌方两端要加快做好局部衬砌。
4.3处理塌方的措施
①若塌方体积较小且对塌方范围采取了喷锚或架设牢固的构件支撑，可先逐步清除塌渣，随挖随喷射混凝土，架设临时构件支撑支顶。
②若塌方体积较大或地表发生下沉，因塌体堵塞隧道使人员无法进入进行支护，可先注浆加固塌体，然后用“穿”的办法在他体内进行开挖、衬砌。
5 小结
随着社会经济和隧道施工技术水平的提高，为修建长大隧道和地下工程奠定了基础。虽然现在由于地质的复杂性有时会发生一些意外事故，但是今后新技术的采用会使隧道施工质量得到很大提高。
参考资料
[1]黄成光主编.公路隧道施工.人民交通出版社. [M] .2006.1
[2]邓江主编.猫山公路隧道工程技术.人民交通出版社. [M] .2002.8
[3]朱汉华主编.公路隧道围岩稳定与支护技术.科学出版社. [M] .2007.1
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