高速公路隧道施工技术及控制要点研究

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　　摘要：高速发展的经济对交通运输能力的要求越来越高，尤其是高速公路，在数量、质量、载荷量等方面都必须全面提升，才能满足日新月异的现代化经济建设的需求。高速公路修建过程中，一般都会遇到山体阻挡的情况，大部分施工单位会对山体的自然情况进行探测分析，如果条件允许，即选择修建隧道的方式。隧道施工技术应该根据具体的山体情况，因地制宜地采取适宜的修建措施，这是高速公路隧道施工中必须遵循的基本原则。在已经完成与在建项目的过程中，隧道施工暴露出许多问题，相较于发达国家，我国隧道施工工艺技术仍有很多不足，我们应该深入研究，提升技艺，促进行业发展。
　　关键词：高速公路；隧道；施工技术；要点
　　1高速公路隧道施工的特点
　　1.1不可预料性
　　高速公路隧道施工具有很难的预料性，这是它最明显的特点之一。也是施工中最大困难。相对于其他工程施工技术来说，高速公路隧道施工对技术要求比较高，重点体现在工程单位很难对施工对象的全部地质条件进行很好地掌控。即使在现代较为发达的勘探技术条件下也没有办法完全保证对所挖隧道的地质条件全面而又准确的把握。对一些随时会发生的突发事故，也不能很好预料。比如围岩的变化、泥石流以及地下水平等方面引发的事故。
　　1.2具有很强的时效性
　　高速公路隧道施工的时效性，重点体现在隧道施工通常会遇到一些非常复杂的情况，特别是水文地质条件变化，比如在隧道施工过程中，就会经常遇上围岩的变化。因此，在高速公路隧道工程完成后，务必在最短时间做出相关的处理措施，这样才能使得高速公路隧道施工的有效性得到一步一步增强。
　　1.3施工环境变化恶劣
　　在目前技术条件下，施工环境下的地质变化不能及时掌控，就会在施工过程中存在着很大安全隐患，最容易发生塌方事故，另一方面由于在施工过程中还有很多交叉作业，作业空间过分窄小，工序步骤较多，因此增加了很多施工难度。再加上操作空间大部分处于封闭、半封闭状态，很容易引起环境污染。即使良好的通风措施，也不能很好地改善此种状况，因此，导致施工环境会变得更加恶劣。
　　2高速公路隧道施工技术及控制要点
　　2.1明洞开挖与边仰坡相关技术
　　在高速公路隧道施工实施此项技术之前，第一步要做的就是测量放线，测量放线属于基础性工作，相关工作人员在进行放线时，不但要对明洞边坡与仰坡的顶线测量准确，而且还要把放线准确度掌握好。为什么要把放线准确度掌握好呢，其原因是坡顶还需建成一个截水沟。在施工过程中，尽量把边仰坡暴露在阳光下的时间缩短，这就需要施工管理人员安排相关技术人员在适当时间做好此项工作。假如发生了紧急的情况，防护力量就需要进一步扩大，这就需要加强支护力量。
　　而在施工中的支护重点凭借对锚杆之间距离进行调整，增强混凝土厚度与加密钢筋网。在隧道挖掘过程中其主要使用机械设备就是挖掘机，还需要采用人力来进行配合刷坡，通常还要使用风钻来打孔，此外，还会使用到少量的炸药，在隧道开挖过程中进行爆炸等方面工作。最后施工队还要选择比较合理的角度来对边仰坡的沉降量和位移测点进行加强。只有这样才能构建一个比较稳定的观测点。
　　2.2锚杆施工技术
　　2.2.1施工准备
　　在施工之前，应该加强施工图纸的分析，注浆配合比的设计应该严格以设计图和施工现场的地质状况为依据。对于施工材料进行质量抽样检测，保障锚杆的规格、材质、类型等满足高速公路隧道施工要求。各种施工机械设备应该准备齐全，合理安排管理人员与操作人员的工作内容，实现人力资源的优化配置。
　　2.2.2施工流程
　　中空锚杆施工主要包括了测量布控、清孔、锚杆安装、注浆等工序，在施工过程中应该严格按照施工流程进行，避免出现违规操作行为。在进行钻孔时可以采用MQTB-80/2.0气动支腿式帮锚杆钻机，孔位的布设应该严格依照施工图纸的要求。还应该由专业技术人员将锚杆位置标出，通过先用短钻杆后用长钻杆的方式，能够有效避免孔位出现较大偏差。在钻孔过程中应该采用人工钻孔和锚杆钻机相互配合的方式，保障钻孔效率的同时，也能够有效控制钻孔质量。孔眼方向与岩面保持垂直，严格控制钻孔的直径，通常情况下应该比锚杆直径大10mm左右。保障脚手平台、材料、机具和场地等条件准备妥当后，开始锚杆的安装工作。严格控制注浆材料的规格与质量，一般选用强度等级为M20的水泥砂浆，并且控制砂子的直径在3mm以下。确保钻孔达到设计深度，并且进行清孔，避免杂质对注浆质量产生的影响。在注浆时，在孔口打入止漿塞，并且控制打入深度在30cm左右。对锚杆、注浆管和注浆泵进行紧固连接，孔口有浆液溢出时注浆完成，对锚杆接头和注浆管进行拆卸。为了有效确保中空注浆锚杆注浆工程量的准确性，应该应用如下公式进行计算：Q=3.14r2×hηβ。其中，浆液在裂隙的有效填充系数用β表示，岩石裂隙率用η表示，压浆有效长度用h表示，浆液扩散半径用r表示。
　　2.2.3施工工艺控制要点
　　在进行打孔前应该进行严格测量，保障孔位的准确性，确保打孔偏差在±50mm以内；在岩面上固定锚杆机的钻杆，保障孔轴方向符合设计要求；严格控制锚杆的间距、孔深和数量，保障其符合隧道工程施工规范，其中孔深误差应该在±50mm以内，插入孔内的锚杆长度应该在设计长度的95%以上；在28d后锚杆的最小拔力应该在设计值的0.9倍以上，平均拔力应该在设计值以上；确保注浆强度满足设计值且灌浆具有密实饱满的特点。
　　2.3光面爆破施工
　　高速公路的隧道挖掘必须尽量避免对围岩造成影响，防止破坏其自身的承重性，钻爆施工需要确保开挖的断面轮廓清晰、整齐，防止过度开挖，减少爆破带来的振动。使用光面爆破施工技术进行隧道爆破，能够依照施工现场的实际围岩状况，来及时调整爆破的参数，从而使得爆破的效果达到最佳，确保断面的轮廓顺畅、圆滑，同时能够减少对围岩带来的振动。光面爆破的参数确定：方案使用工程类比法，依照国内类似的地质条件隧道光面爆破作业的资料，以及公路隧道施工规范展开设计。在施工过程中，依照实际状况对爆破参数进行调整，爆破参数如表1所示。 　　高速公路隧道内部的爆破使用非电毫秒雷管，分为多个阶段进行爆破。爆破的顺序为：先掏槽，后扩槽，由低段至高段依次起爆，周边眼留到最后爆破。爆破振动的频度与同段爆破使用的炸药量存在紧密联系，使用非电微差起爆技术，能够把控单段雷管的起爆药量，还能够合理掌控每段雷管之间的爆破时间，避免起爆带来的振动波互相叠加，减少爆破对附近地质带来的影响和连续不良效应。在施工内使用孔外同段，孔内微差的网络爆破。
　　2.4混凝土喷射施工技术
　　2.4.1喷射混凝土的特点
　　在高速公路隧道工程中应用喷射混凝土，能够有效保障其强度和粘结力，而且具有很强的防渗性能。对于岩块间的凹穴和裂隙，喷射混凝土能够起到有效填充作用，使围岩整体性增强，避免出现松动和风化状况。喷射混凝土的应用，还能够提升施工的效率，使得输送、浇筑和捣固等工序的紧凑性增强，施工成本也得到了有效控制，是提升施工单位经济效益的重要保障。与模筑混凝土相比，喷射混凝土能够有效提升抗弯曲疲劳强度、抗压强度和早期强度。
　　2.4.2施工工艺种类
　　混凝土喷射施工工艺主要分为干法喷射和湿法喷射。在干法喷射施工中，水泥、骨料和速凝剂的干拌应该通过性能可靠的搅拌机进行，为了保障软管内干混合料能够呈现悬浮状态，需要使用压缩空气对其进行处理，使其压送到喷枪与高压水混合后实现在岩面中的高速喷射。虽然干法喷射的机械结构并不复杂，在故障处理和清洗中都较为方便，但是粉尘问题会造成环境污染，而且水灰比控制存在一定难度。湿法喷射的方式需要均匀搅拌水泥、骨料和水，并且严格控制原料的设计比，将混凝土混合料压送至喷头的过程中需要应用湿式喷射机。在岩面上喷射之前，应该将速凝剂添加在喷头中，使其与混凝土有效融合。湿法喷射不会产生粉尘对环境造成破坏，而且能够有效控制混凝土的质量，但是对于设备要求较高，必须由专业人员负责设备的使用与维护。
　　2.4.3施工质量控制要点
　　首先，应该对喷射混凝土的原材料质量进行控制，包括了水泥、粗骨料、细骨料、水和外加剂等等。普通硅酸盐水泥是一种比较常用的水泥类型，水泥标号应该控制在42.5级以上，抽样检测水泥的安定性、强度和凝结时间等[4]。选用坚固且耐久性较好的卵石或者碎石充当粗骨料，能够实现混凝土支护结构强度的提升，降低喷射过程中的回弹量。控制粗骨料的粒径在15mm以下，避免在喷射过程中出现堵塞问题。控制细骨料的细度模数在2.5以上，控制含水量在5-7%之间。其次，应该对喷射混凝土的配合比进行有效控制。控制干料中水泥和砂石重量在1：4-1：4.5之间，干料中水泥用量为375-400kg/m3，45-55%为含砂率的合理范围。控制喷嘴风压在0.1-0.15MPa之间，避免出料口堵塞对喷嘴风压造成的影响，及時处理输料管的堵塞问题。采取分段喷射、分块喷射和分部喷射的方法，能够有效实现粉尘的控制和回弹量的降低。在喷射过程中按照先下后上和先墙后拱的顺序，防止产生脱落问题。
　　2.5初期支护
　　1）隧道初期支护作业时的检查与记录十分重要，需要按照图纸和合同进行。此外，监理人员还要做好旁站，进行监理记录。
　　2）钢支撑基角的设置应牢固。当拱脚实际标高不足时，要用符合要求的钢板进行调整，也可浇筑强度等级不小于C20的混凝土。钢支撑的位置必须准确，对垂直向布置的支承，应将其倾斜度控制在±2°/榀以内，当横向安装时，最大偏差不能超出50mm，而进行竖向安装时，应按设计标高控制，以50mm的间距为宜，同时保证榀数足够[1]。
　　3）锚杆的径向间距、环向间距、长度、设计注浆量等都要进行严格控制，确保与设计要求相适应。
　　4）在喷射混凝土时，应先对基岩表面进行清理，除去松动与破损的部分，同时使基岩表面有适当的湿度。喷射时应采用湿喷法，及时清理回弹物。
　　2.6二次衬砌
　　1）当初期支护发生的变形达到相对稳定后，立即进行防水施工，敷设管路，确认排水合格后开始二次衬砌施工。
　　2）如果围岩的自稳性较差，则可能很长时间无法达到相对稳定的状态。若检查发现初期支护产生开裂，而又难以对支护能力进行加强，应立刻向监理方报告，在得到监理的批准后，提前进行二次衬砌施工。
　　3）先施做仰拱，以免二次衬砌发生下沉，导致破坏。
　　4）衬砌宜借助模板，到达指定位置后进行量测，同时检查强度与稳定性，以免衬砌混凝土发生变形。
　　5）衬砌混凝土应通过拌和楼进行生产，确保衬砌施工质量，衬砌施工以泵送为宜，同时严格按照以下要求进行：（1）混凝土输送泵必须连续运转；（2）混凝土输送管道始终保持平直，转弯处宜缓，并确保接头处的严密性；（3）进行泵送以前对管道进行彻底润滑，以免造成管路堵塞。
　　6）施工人员必须严格按照要求进行二衬作业，严格控制其厚度与上下两侧网格的实际间距。
　　7）二次衬砌一般不允许留接缝，无论是水平接缝，还是倾斜接缝，在没有特殊要求的情况下，均不得留设。如果浇筑过程由于意外而中断，则需在恢复浇筑以前，根据预案处理施工接缝。
　　2.7施工监督与管理
　　要想使隧道施工顺利有效的推进，必须要以相关的监督管理作为辅助和支撑。由于自身所具有的特殊性，导致隧道施工中常常会使用易燃易爆危险品，这些使用材料是无法避免的，这就需要重视对于这些材料的看管工作。首先必须安排专人进行看管，还要对施工中每个环节的质量进行控制，并做好检查工作，这样会在很大程度上减少安全隐患的出现几率。同时，还要积极运用先进的监督管理手段作为辅助，如计算机技术，以便保证监督的有效性。还要强调的一点是在施工的过程中必须要遵循的原则就是安全第一，质量先行，始终要把安全和质量放在首要位置。还要加强施工人员处理突发事件的能力，因为在施工中很可能会遇到突发事件，突发事件得到有效控制，也是保证施工安全性的有效途径。
　　3结论
　　高速公路隧道施工是一项具备综合性、复杂性、技术性的多方位系统工程，是高速公路建设的重要组成部分。改革开放以来，随着我国经济快速稳定发展，对交通的要求也越来越高。如何保证高速公路隧道施工质量，提高隧道施工效率，毫无疑问就要对施工技术进行不断完善，做出技术创新，这就要求施工技术的提升，对边仰坡开挖施工和明洞工程、支护技术、混凝土喷射技术不断推陈出新，始终走在时代前沿。技术提升的同时也要注意施工中的控制要点，施工中随时做好监督，做好质量控制。高速公路建设不仅可以带动地区经济发展，对物资运输、人口迁移也有重要帮助，研究高速公路隧道施工技术对促进高速公路建设发展，建立健全交通系统网络具有重大意义。
　　参考文献
　　[1]苏文斌.高速公路隧道施工技术及控制要点探讨[J].交通世界，2018（20）：127-128.
　　[2]姚勇.高速公路隧道施工技术及控制要点浅谈[J].人民交通，2018（7）：68-69.
　　[3]陈越.高速公路隧道施工技术要点分析[J].黑龙江交通科技，2018（1）：134+136.
　　[4]冯劭博.高速公路隧道施工技术及控制要点分析[J].工程技术研究，2017（7）：167-168.
　　（作者单位：中铁四局第七工程分公司）
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