论文部分内容阅读
摘要：隧道工程作为土木工程中的一种特殊构筑物，具有工程量大、集中、工作条件差且险、技术含量高而未知因素多等特点。因为隧道工程具有克服高程、缩短路径的功能，使其在公路、铁路、水电等行业中广泛使用。本文仅对本人施工过的项目和目前隧道工程施工中的常见问题加以探讨，并提出改进建议，以供参考。
关键词：隧道施工；问题；改进建议
1、工程概况
目前隧道工程项目很多，隧道种类和性质也由于使用和地理位置，岩性的不同，而在施工过程中表现出千变万化的不同。2012年9月通车的抚通高速公路红升隧道属于山岭隧道，该隧道为左右线分离2车道，左线全长1043米，右线全长1025米，围岩主要以4级合5级围岩为主。该隧道在施工过程中采用的机械设备和进行围岩支护施工过程中，突出表型出很多具有代表性的问题，表现出的问题对工程的施工进度起到决定性的作用。下面就针对隧道施工过程中开挖机械设备的选用和围岩支护方法进行简单探讨和分析。
2、机械设备问题
隧道施工的机械设备反映了施工的技术水平，决定着施工的生产效率和生产能力，体现着技术的进步和社会的文明。所以，选择和开发什么样的施工机械设备对隧道工程的施工影响极大。目前，隧道施工的机械设备已发生了巨大的变化，已由中小型向大型化、多功能化和信息控制智能化方向发展，如在西康铁路秦岭隧道施工中所用的由德国Wirth公司生产的TBM就属这种类型；而中型、小型的隧道施工机械设备也是种类繁多、型号各异。但不可否认这些设备，特别是被人们在实践中广泛接受并普遍采用的机械设备还存在着不少问题，只有对这些问题明确认识，并加以改进和完善才能促进行业的快速发展。
隧道施工的凿岩设备在经历了漫长的历史进程后，目前演变为三种类型的配套形式：一是多臂液压凿岩台车；二是手持风钻配具备一定特点的多功能台架；三是TBM。这些不同的凿岩设备在不同的条件下发挥着自己的独特作用，创造了辉煌的历史。即便如此，它们仍有其局限性和不足之处。笔者认为液压系统具有较高的灵活性，但因其精密和娇气，在恶劣的油水环境下和在复杂多变的受力情况下，密封件容易受损，若将用于受力简单和受力不大的升降和自动定位系统必能发挥其优势；而风动凿岩机具有适应复杂多变应力的特点，它能适应高频度、大冲击力的受力条件，适合于钻孔，若能把液压升降定位系统与适当改进的风动凿岩机结合起来并配以行走系统，那么成本较低、性能可靠、适应面广、技术含量高的轻型设备必会在未来隧道开挖施工中占据一席之地。抚通高速公路隧道正是采用该种开挖设备，才能在该工程项目施工中，施工进度始终保持在各标段的领先位置，安全保质的第一个完成该隧道的贯通。
在现有的防水设计机理下，防水板铺设的好坏对隧道的防水效果有较大影响，但目前各施工单位都没有先进合理的安装设备，基本都是靠制作一个简易的工作台架施工，而防水板面积大、重量大，作业人员操作艰难，自然也很难按照设计要求进行规范铺设。而利用现有的液压技术制作一适合铺设防水板的设备并不困难，西康铁路秦岭隧道TBM铺设防水板系统采用液压支撑靴原理可以作为借鉴，笔者建议施工单位应制作较先进的铺设防水板的专用设备。
3、隧道支护问题
支护是隧道施工中的一个关键工序，它关系到隧道施工中的安全问题。本来地质条件越差时，对围岩的支护要求越高，但现实中地质条件越差，开挖成形就越差且需要分部开挖，支护施工就越困难，当然也就越不容易达到设计要求，隧道下沉变形甚至坍方就在所难免。这个问题在Ⅱ级围岩和需要加强支护的Ⅲ级围岩的支护施工中特别突出。
3.1现状分析
较好的Ⅲ级围岩及以上围岩用喷、锚、网及局部加强锚、喷等技术能较容易地满足施工安全要求，但遇到需加强支护的Ⅲ级围岩及以下围岩时，则施工过程就复杂得多。其施工过程如下：短进尺分部开挖（根据具体情况分上下两部还是分三部）；初喷混凝土及时封闭以利用围岩自承能力；架立开挖部分的钢支撑，施工锚杆，挂网及复喷混凝土；下部开挖，初喷混凝土，钢支撑接腿，施工锚杆，挂网，复喷混凝土。
上述施工过程中，初喷混凝土和锚杆、挂网工艺过程一般都没有什么问题，问题发生在钢支撑阶段：钢支撑从型钢改进为钢筋制作的花拱架后，大大方便了现场制作和施工，但其仍然重，仍需要分段制作拼装，施工仍然不是很方便；由于开挖成型问题和花拱架有一定的钢性等原因，使花拱架很难与围岩密贴，有时还分离得较远，喷混凝土很难把花拱架和围岩连为一个整体，也很難把花拱架填充密实和包裹完整，这样既不符合支护与围岩密贴并共同受力的设计思路，同时钢花拱架没有喷混凝土的充填和握裹，也发挥不了对变形松动围岩的钢性支撑作用；因花拱支护与围岩不密贴，加之花拱自身较重，在下部花拱架接腿时经常出现大变形，甚至导致坍方；这种支护方式下，因施工艰难，施工效率低，所以施工进度缓慢。
3.2改进建议
为解决钢花拱架在隧道施工支护中出现的一系列问题，实践中可以做以下尝试，即取消钢花拱架，开挖初喷混凝土后沿隧道轴线等间距（25～30cm）布设与开挖轮廓线基本密贴的环向φ22螺纹钢构成主筋，环向主筋间沿环向每1.5m用φ22螺纹钢纵向焊接，主筋外层安设用φ8钢筋制成的专用网片，并焊连结（见图1），如围岩较差时，专用网片应先施工安设在主筋和围岩之间，一般情况为便于施工设置在主筋之外，从而形成了以环向主筋为纲的网格层。主筋和专用网片均用锚杆与围岩锁连，主筋与专用网片间可点焊连结，然后补喷混凝土直到设计厚度。
该工艺方法经使用后效果很好：整个网格与围岩吻合较好，在喷混凝土后形成受力层与围岩共同受力；在开挖下部和支护施工时，量测结果表明下沉较少；环向筋的加工和在工作面的安装施工比花拱架容易得多，劳动强度小得多，所以施工速度快；支护外形美观平顺。但也有缺点，若隧道开挖后局部围岩因应力释放、变形过大或已经松动时，其支护钢度不够，易发生变形，这时就需要局部架设型钢支撑或花拱支撑以求完善。
4、结语
从未来发展趋势看，隧道施工的自然环境条件会越来越差，施工难度会越来越大。随着社会进步，人们对劳动环境的改善、劳动强度的降低、生活水平的提高等，对隧道工程的施工技术要求会越来越高。本文仅对目前隧道工程施工中的常见问题加以探讨，并提出改进建议，以供参考。
参考文献：
[1]叶连生：《浅谈隧道施工中的几个问题及处理措施》[J]四川建材，2012（02）
[2]邱剑：《隧道施工常见问题及对策分析》[J]黑龙江交通科技，2012（01）
关键词：隧道施工；问题；改进建议
1、工程概况
目前隧道工程项目很多，隧道种类和性质也由于使用和地理位置，岩性的不同，而在施工过程中表现出千变万化的不同。2012年9月通车的抚通高速公路红升隧道属于山岭隧道，该隧道为左右线分离2车道，左线全长1043米，右线全长1025米，围岩主要以4级合5级围岩为主。该隧道在施工过程中采用的机械设备和进行围岩支护施工过程中，突出表型出很多具有代表性的问题，表现出的问题对工程的施工进度起到决定性的作用。下面就针对隧道施工过程中开挖机械设备的选用和围岩支护方法进行简单探讨和分析。
2、机械设备问题
隧道施工的机械设备反映了施工的技术水平，决定着施工的生产效率和生产能力，体现着技术的进步和社会的文明。所以，选择和开发什么样的施工机械设备对隧道工程的施工影响极大。目前，隧道施工的机械设备已发生了巨大的变化，已由中小型向大型化、多功能化和信息控制智能化方向发展，如在西康铁路秦岭隧道施工中所用的由德国Wirth公司生产的TBM就属这种类型；而中型、小型的隧道施工机械设备也是种类繁多、型号各异。但不可否认这些设备，特别是被人们在实践中广泛接受并普遍采用的机械设备还存在着不少问题，只有对这些问题明确认识，并加以改进和完善才能促进行业的快速发展。
隧道施工的凿岩设备在经历了漫长的历史进程后，目前演变为三种类型的配套形式：一是多臂液压凿岩台车；二是手持风钻配具备一定特点的多功能台架；三是TBM。这些不同的凿岩设备在不同的条件下发挥着自己的独特作用，创造了辉煌的历史。即便如此，它们仍有其局限性和不足之处。笔者认为液压系统具有较高的灵活性，但因其精密和娇气，在恶劣的油水环境下和在复杂多变的受力情况下，密封件容易受损，若将用于受力简单和受力不大的升降和自动定位系统必能发挥其优势；而风动凿岩机具有适应复杂多变应力的特点，它能适应高频度、大冲击力的受力条件，适合于钻孔，若能把液压升降定位系统与适当改进的风动凿岩机结合起来并配以行走系统，那么成本较低、性能可靠、适应面广、技术含量高的轻型设备必会在未来隧道开挖施工中占据一席之地。抚通高速公路隧道正是采用该种开挖设备，才能在该工程项目施工中，施工进度始终保持在各标段的领先位置，安全保质的第一个完成该隧道的贯通。
在现有的防水设计机理下，防水板铺设的好坏对隧道的防水效果有较大影响，但目前各施工单位都没有先进合理的安装设备，基本都是靠制作一个简易的工作台架施工，而防水板面积大、重量大，作业人员操作艰难，自然也很难按照设计要求进行规范铺设。而利用现有的液压技术制作一适合铺设防水板的设备并不困难，西康铁路秦岭隧道TBM铺设防水板系统采用液压支撑靴原理可以作为借鉴，笔者建议施工单位应制作较先进的铺设防水板的专用设备。
3、隧道支护问题
支护是隧道施工中的一个关键工序，它关系到隧道施工中的安全问题。本来地质条件越差时，对围岩的支护要求越高，但现实中地质条件越差，开挖成形就越差且需要分部开挖，支护施工就越困难，当然也就越不容易达到设计要求，隧道下沉变形甚至坍方就在所难免。这个问题在Ⅱ级围岩和需要加强支护的Ⅲ级围岩的支护施工中特别突出。
3.1现状分析
较好的Ⅲ级围岩及以上围岩用喷、锚、网及局部加强锚、喷等技术能较容易地满足施工安全要求，但遇到需加强支护的Ⅲ级围岩及以下围岩时，则施工过程就复杂得多。其施工过程如下：短进尺分部开挖（根据具体情况分上下两部还是分三部）；初喷混凝土及时封闭以利用围岩自承能力；架立开挖部分的钢支撑，施工锚杆，挂网及复喷混凝土；下部开挖，初喷混凝土，钢支撑接腿，施工锚杆，挂网，复喷混凝土。
上述施工过程中，初喷混凝土和锚杆、挂网工艺过程一般都没有什么问题，问题发生在钢支撑阶段：钢支撑从型钢改进为钢筋制作的花拱架后，大大方便了现场制作和施工，但其仍然重，仍需要分段制作拼装，施工仍然不是很方便；由于开挖成型问题和花拱架有一定的钢性等原因，使花拱架很难与围岩密贴，有时还分离得较远，喷混凝土很难把花拱架和围岩连为一个整体，也很難把花拱架填充密实和包裹完整，这样既不符合支护与围岩密贴并共同受力的设计思路，同时钢花拱架没有喷混凝土的充填和握裹，也发挥不了对变形松动围岩的钢性支撑作用；因花拱支护与围岩不密贴，加之花拱自身较重，在下部花拱架接腿时经常出现大变形，甚至导致坍方；这种支护方式下，因施工艰难，施工效率低，所以施工进度缓慢。
3.2改进建议
为解决钢花拱架在隧道施工支护中出现的一系列问题，实践中可以做以下尝试，即取消钢花拱架，开挖初喷混凝土后沿隧道轴线等间距（25～30cm）布设与开挖轮廓线基本密贴的环向φ22螺纹钢构成主筋，环向主筋间沿环向每1.5m用φ22螺纹钢纵向焊接，主筋外层安设用φ8钢筋制成的专用网片，并焊连结（见图1），如围岩较差时，专用网片应先施工安设在主筋和围岩之间，一般情况为便于施工设置在主筋之外，从而形成了以环向主筋为纲的网格层。主筋和专用网片均用锚杆与围岩锁连，主筋与专用网片间可点焊连结，然后补喷混凝土直到设计厚度。
该工艺方法经使用后效果很好：整个网格与围岩吻合较好，在喷混凝土后形成受力层与围岩共同受力；在开挖下部和支护施工时，量测结果表明下沉较少；环向筋的加工和在工作面的安装施工比花拱架容易得多，劳动强度小得多，所以施工速度快；支护外形美观平顺。但也有缺点，若隧道开挖后局部围岩因应力释放、变形过大或已经松动时，其支护钢度不够，易发生变形，这时就需要局部架设型钢支撑或花拱支撑以求完善。
4、结语
从未来发展趋势看，隧道施工的自然环境条件会越来越差，施工难度会越来越大。随着社会进步，人们对劳动环境的改善、劳动强度的降低、生活水平的提高等，对隧道工程的施工技术要求会越来越高。本文仅对目前隧道工程施工中的常见问题加以探讨，并提出改进建议，以供参考。
参考文献：
[1]叶连生：《浅谈隧道施工中的几个问题及处理措施》[J]四川建材，2012（02）
[2]邱剑：《隧道施工常见问题及对策分析》[J]黑龙江交通科技，2012（01）