论文部分内容阅读
摘要：作为交通建设的一部分，隧道有着缩短距离、减少行车时间等诸多作用。然而它的造价很高，开挖过程也比较危险，所以要选择合适的设计理论及合理的施工方法，才能更快更好地贯通一些地质复杂的隧道。完善的隧道施工技术可以缩短工期、提高施工效率，也能间接节约成本。鉴于此，结合工程案例对隧道施工过程中的技术要点进行分析，以期为类似工程项目提供参考与借鉴。
关键词：隧道施工；浅埋暗挖法；支护；锚杆；二次衬砌
我国市政交通事业随着城市发展要求和科学技术的推动逐渐走向新发展趋势，即通过合理的空间和建筑设计实现城市面积不变前提下的容量扩大。隧道建筑是利用地面或水面以下空间扩展交通通道的主体建筑，按照建筑位置不同分为山区、水下和地下三种。
1、隧道施工工艺分析
我国公路隧道施工技术主要以盾构法、浅埋暗挖法和新奥法为主，以下为具体介绍。
1.1 盾构法
盾构法定义是由主要施工机械盾构机命名，盾构机主要用于地下作业，其外层的支撑结构可以有效减少塌方事故的发生，盾构机推进需要驾驶员和工程施工人员共同配合，技术含量不高但易操作被广泛使用。具体施工步骤是：利用盾构机的推动力开挖土方，施工人员应配合清理工作，为减少开挖面的塌陷，随即进行砌筑工作。盾构实行较为简单且机械不受地面诸因素限制，可以使用在地质构造复杂的环境中，自动化水平、推动效率高。
1.2 新奥法
新奥法的命名源自首次采用该方法的地区，利用岩层构造和支撑理论，爆破处理隧道开挖，并通过里外支护保护开挖空间的稳定存在。利用喷射混凝土和锚杆支护平衡岩层结构压力，从动态力学的角度设计圆形支撑。
1.3 浅埋暗挖法
浅埋暗挖是从施工方式命名，指的是以浅层施工方式在地面下层作业，为防止浅层的土质疏松脱落，及时配以浇筑工艺。该方法适用于城市普通地下隧道建设，浅层作业部干扰市政道路的正常通行，且可以普遍用在各种地质环境下的隧道。
2 案例分析
2.1 工程概况
某隧道工程穿越剥蚀中低山地貌，地形沟壑交错，偏压浅埋情况较多，施工难度较大。本地区绝对高程为 180～350m，相对高差最大达170m，自然坡度一般为 10～40°。本隧道属于高原斜坡侵蚀、构造中、低山地貌区。地形受流水强烈侵蚀与切割，水系呈树枝状密布，横向形态多呈 V型，基岩多裸露，阶地不发育。
2.2 施工方案
该隧道工程位于某省境内，起讫桩号为 DK327+745～DK328+655，全长910m。本隧道设计为单洞双线式隧道，属中长隧道。穿越剥蚀中低山地貌，地形沟壑交错，偏压浅埋情况较多，施工难度较大。全隧除明洞段采用明挖法施工，其余段落均采用暗挖法施工。
2.3 施工工艺与施工要点
2.3.1 洞口开挖要点
本隧进口采用耳墙式明洞门，出口采用单压式明洞门，其余段落均采用暗挖法施工。暗挖段采用錨喷构筑法施工，开挖用光面爆破，Ⅴ级围岩如围岩整体性较好采用全断面开挖法施工，如围岩整体性较差则采用台阶法施工。Ⅳ级围岩采用台阶法施工，深埋Ⅴ级围岩及加强段采用大拱脚台阶法即三台阶七步作业法或 CRD 法施工；围岩较好地段采用非电毫秒雷管起爆光面爆破技术，严格控制超欠挖，软弱围岩地段采用微震光面爆破技术或非爆破开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。
2.3.2 坡面防护要点
洞口边仰坡开挖到位后及时修正坡面，按设计要求进行锚喷网混凝土防护。边坡修正主要采用挖掘机施工，人工配合，洞口边坡、仰坡刷至设计坡度，并使洞门处边坡与明洞边坡顺接。松软地层开挖时从上至下，随挖随防护，随时监测、检查山坡稳定情况。边坡、仰坡上浮土要清除，坡面凹凸不平处予以修整平顺。开挖弃方堆放在指定堆放地点，边坡仰坡上不堆积弃土。锚喷网防护采用准 22螺纹钢砂浆锚杆，布置成梅花型；YT-28 凿岩机成孔，砂浆锚固。钢筋网片采用准 8 盘条，喷射C25 混凝土。施工时喷嘴尽量垂直于岩面，回旋摆动，喷射均匀。
2.3.3 初期支护工艺
隧道基础成型后要进行有效地支撑加固和后期的工艺处理，一下就初期支护要点展开分析：
（1）砂浆锚杆注浆及安装
砂浆锚杆作业程序为：先注浆，后放锚杆。具体操作是：先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路。然后再将已调好的砂浆倒入泵内，将注浆管插至锚杆眼底，压紧密封泵盖。一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆，在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞。将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不能对着人放置，以防止高压喷出物射击伤人。砂浆应随用随拌，在初凝前全部用完，使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于三个孔，以免时间过长，使砂浆在泵管中凝结。
（2）喷射混凝土施工
初期支护的关键性环节的喷射混凝土工艺：利用压力抢将配比好的混凝土施加压力均匀地喷涂与隧道内壁，根据混凝土用料的湿度分类，该工艺分为干性和湿性两种，前者对材料的形状、性质、配比要求较高，普遍使用的是湿性的工艺。湿喷技术是预先配比混凝土且用水和调和剂湿润，较少喷涂过程中的粉尘含量，是出于工作环境的改善，也有助于施工人员的健康。准备工作包括检查锚杆、基础面、喷浆机和防护服等安全性，以喷头均匀分阶段和层次喷射，并及时处理掉落的混凝土残留。
2.3.4 二次衬砌工艺
二次衬砌是辅助初期支护形成系统整体的砌筑方式，在初期施工的基础上以混凝土材料砌筑，进一步加固和平整隧道内部砌筑面，同时为了应对隧道内部的基础建设要求，进一步预留配套设施的安装位置和线路排布，是对隧道整体建设的基础施工贡献。二次衬砌工艺要点是：①混凝土准备。混凝土经由搅拌运输时要注意尽量缩短路程时间，在匀速行驶的基础上不间断搅拌，使用前要先观察其均匀度。②基础面处理与浇筑。基础面要采用钢结构进行支撑，做好安全防护措施后进行表面清洁工作，固定好浇筑模型进行主体浇筑。浇筑时再次检查混凝土配比是否符合设计使用规范，调配技术人员要配合塑型工作，浇筑同时准备分层捣实、压铸，尽量一次成型且避免孔洞出现。③塑型模具拆除。隧道内实际通风、温度、湿度不同，混凝土稳固情况不一，待强度达到2.5Mpa后可以拆去模具。
2.3.5 仰拱施工要点
仰拱是隧道的重要组成部分，是为平衡隧道顶面压力而设计在底部的拱形结构，与顶层连接为环形受力整体，有效地支撑隧道上层岩层压力，仰拱要与二次衬砌技术综合作用，加固和平整隧道主体，起到加固和美化作用。仰拱施工指导要点：①整体性：拱形结构的地面设计就是利用支撑形式平衡受力，一旦出现缝隙或借口会造成受力不均时结构的变形或断裂。仰拱要采用整体铸造方式，避免接口在复杂的地下环境中变形。②畅通性：仰拱安装时不能影响后续工作的进行和设备、人员的通行，在通道口设计强度足够承重大型重型机械的栈桥，安排施工人员专用通道，实现人车分离的基本安全保证。③前期准备：施工仰拱二衬前要清理是施工现场、标定安装位置并准备混凝土，建议避开地质复杂的安装点。④浇筑和后期维护：按照设计图纸安装仰拱模型，成型实验合格后加筑混凝土，并注意预留的通道管线空间。
3、小结
公路隧道施工区别于一般市政施工，其地下岩层结构更为复杂。存在较大的危险因素，要从地质分析和施工技术双重角度控制其施工质量，合理利用岩层自身性质通过技术设计和设备支撑形成整体的力学结构。针对事故多发原因建立事故应急处理小组和施工质量保障体系，做好应急预案。在已成型的技术基础上加大研发力度，完善施工工艺。
参考文献：
[1]杨军峰，潘淡浓.浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制[J].中国水运（理论版），2008（01）.
[2]周礼萍，李彦.地铁车站通道浅埋暗挖矿山法施工及监理[J].广东土木与建筑，2011（06）.
[3]张云红.关于公路隧道监控量测施工技术探析[J].黑龙江科技信息.2012（03）
关键词：隧道施工；浅埋暗挖法；支护；锚杆；二次衬砌
我国市政交通事业随着城市发展要求和科学技术的推动逐渐走向新发展趋势，即通过合理的空间和建筑设计实现城市面积不变前提下的容量扩大。隧道建筑是利用地面或水面以下空间扩展交通通道的主体建筑，按照建筑位置不同分为山区、水下和地下三种。
1、隧道施工工艺分析
我国公路隧道施工技术主要以盾构法、浅埋暗挖法和新奥法为主，以下为具体介绍。
1.1 盾构法
盾构法定义是由主要施工机械盾构机命名，盾构机主要用于地下作业，其外层的支撑结构可以有效减少塌方事故的发生，盾构机推进需要驾驶员和工程施工人员共同配合，技术含量不高但易操作被广泛使用。具体施工步骤是：利用盾构机的推动力开挖土方，施工人员应配合清理工作，为减少开挖面的塌陷，随即进行砌筑工作。盾构实行较为简单且机械不受地面诸因素限制，可以使用在地质构造复杂的环境中，自动化水平、推动效率高。
1.2 新奥法
新奥法的命名源自首次采用该方法的地区，利用岩层构造和支撑理论，爆破处理隧道开挖，并通过里外支护保护开挖空间的稳定存在。利用喷射混凝土和锚杆支护平衡岩层结构压力，从动态力学的角度设计圆形支撑。
1.3 浅埋暗挖法
浅埋暗挖是从施工方式命名，指的是以浅层施工方式在地面下层作业，为防止浅层的土质疏松脱落，及时配以浇筑工艺。该方法适用于城市普通地下隧道建设，浅层作业部干扰市政道路的正常通行，且可以普遍用在各种地质环境下的隧道。
2 案例分析
2.1 工程概况
某隧道工程穿越剥蚀中低山地貌，地形沟壑交错，偏压浅埋情况较多，施工难度较大。本地区绝对高程为 180～350m，相对高差最大达170m，自然坡度一般为 10～40°。本隧道属于高原斜坡侵蚀、构造中、低山地貌区。地形受流水强烈侵蚀与切割，水系呈树枝状密布，横向形态多呈 V型，基岩多裸露，阶地不发育。
2.2 施工方案
该隧道工程位于某省境内，起讫桩号为 DK327+745～DK328+655，全长910m。本隧道设计为单洞双线式隧道，属中长隧道。穿越剥蚀中低山地貌，地形沟壑交错，偏压浅埋情况较多，施工难度较大。全隧除明洞段采用明挖法施工，其余段落均采用暗挖法施工。
2.3 施工工艺与施工要点
2.3.1 洞口开挖要点
本隧进口采用耳墙式明洞门，出口采用单压式明洞门，其余段落均采用暗挖法施工。暗挖段采用錨喷构筑法施工，开挖用光面爆破，Ⅴ级围岩如围岩整体性较好采用全断面开挖法施工，如围岩整体性较差则采用台阶法施工。Ⅳ级围岩采用台阶法施工，深埋Ⅴ级围岩及加强段采用大拱脚台阶法即三台阶七步作业法或 CRD 法施工；围岩较好地段采用非电毫秒雷管起爆光面爆破技术，严格控制超欠挖，软弱围岩地段采用微震光面爆破技术或非爆破开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。
2.3.2 坡面防护要点
洞口边仰坡开挖到位后及时修正坡面，按设计要求进行锚喷网混凝土防护。边坡修正主要采用挖掘机施工，人工配合，洞口边坡、仰坡刷至设计坡度，并使洞门处边坡与明洞边坡顺接。松软地层开挖时从上至下，随挖随防护，随时监测、检查山坡稳定情况。边坡、仰坡上浮土要清除，坡面凹凸不平处予以修整平顺。开挖弃方堆放在指定堆放地点，边坡仰坡上不堆积弃土。锚喷网防护采用准 22螺纹钢砂浆锚杆，布置成梅花型；YT-28 凿岩机成孔，砂浆锚固。钢筋网片采用准 8 盘条，喷射C25 混凝土。施工时喷嘴尽量垂直于岩面，回旋摆动，喷射均匀。
2.3.3 初期支护工艺
隧道基础成型后要进行有效地支撑加固和后期的工艺处理，一下就初期支护要点展开分析：
（1）砂浆锚杆注浆及安装
砂浆锚杆作业程序为：先注浆，后放锚杆。具体操作是：先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路。然后再将已调好的砂浆倒入泵内，将注浆管插至锚杆眼底，压紧密封泵盖。一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆，在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞。将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不能对着人放置，以防止高压喷出物射击伤人。砂浆应随用随拌，在初凝前全部用完，使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于三个孔，以免时间过长，使砂浆在泵管中凝结。
（2）喷射混凝土施工
初期支护的关键性环节的喷射混凝土工艺：利用压力抢将配比好的混凝土施加压力均匀地喷涂与隧道内壁，根据混凝土用料的湿度分类，该工艺分为干性和湿性两种，前者对材料的形状、性质、配比要求较高，普遍使用的是湿性的工艺。湿喷技术是预先配比混凝土且用水和调和剂湿润，较少喷涂过程中的粉尘含量，是出于工作环境的改善，也有助于施工人员的健康。准备工作包括检查锚杆、基础面、喷浆机和防护服等安全性，以喷头均匀分阶段和层次喷射，并及时处理掉落的混凝土残留。
2.3.4 二次衬砌工艺
二次衬砌是辅助初期支护形成系统整体的砌筑方式，在初期施工的基础上以混凝土材料砌筑，进一步加固和平整隧道内部砌筑面，同时为了应对隧道内部的基础建设要求，进一步预留配套设施的安装位置和线路排布，是对隧道整体建设的基础施工贡献。二次衬砌工艺要点是：①混凝土准备。混凝土经由搅拌运输时要注意尽量缩短路程时间，在匀速行驶的基础上不间断搅拌，使用前要先观察其均匀度。②基础面处理与浇筑。基础面要采用钢结构进行支撑，做好安全防护措施后进行表面清洁工作，固定好浇筑模型进行主体浇筑。浇筑时再次检查混凝土配比是否符合设计使用规范，调配技术人员要配合塑型工作，浇筑同时准备分层捣实、压铸，尽量一次成型且避免孔洞出现。③塑型模具拆除。隧道内实际通风、温度、湿度不同，混凝土稳固情况不一，待强度达到2.5Mpa后可以拆去模具。
2.3.5 仰拱施工要点
仰拱是隧道的重要组成部分，是为平衡隧道顶面压力而设计在底部的拱形结构，与顶层连接为环形受力整体，有效地支撑隧道上层岩层压力，仰拱要与二次衬砌技术综合作用，加固和平整隧道主体，起到加固和美化作用。仰拱施工指导要点：①整体性：拱形结构的地面设计就是利用支撑形式平衡受力，一旦出现缝隙或借口会造成受力不均时结构的变形或断裂。仰拱要采用整体铸造方式，避免接口在复杂的地下环境中变形。②畅通性：仰拱安装时不能影响后续工作的进行和设备、人员的通行，在通道口设计强度足够承重大型重型机械的栈桥，安排施工人员专用通道，实现人车分离的基本安全保证。③前期准备：施工仰拱二衬前要清理是施工现场、标定安装位置并准备混凝土，建议避开地质复杂的安装点。④浇筑和后期维护：按照设计图纸安装仰拱模型，成型实验合格后加筑混凝土，并注意预留的通道管线空间。
3、小结
公路隧道施工区别于一般市政施工，其地下岩层结构更为复杂。存在较大的危险因素，要从地质分析和施工技术双重角度控制其施工质量，合理利用岩层自身性质通过技术设计和设备支撑形成整体的力学结构。针对事故多发原因建立事故应急处理小组和施工质量保障体系，做好应急预案。在已成型的技术基础上加大研发力度，完善施工工艺。
参考文献：
[1]杨军峰，潘淡浓.浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制[J].中国水运（理论版），2008（01）.
[2]周礼萍，李彦.地铁车站通道浅埋暗挖矿山法施工及监理[J].广东土木与建筑，2011（06）.
[3]张云红.关于公路隧道监控量测施工技术探析[J].黑龙江科技信息.2012（03）