关于隧道施工技术的探讨

关于隧道施工技术的探讨

作者：单明军

来源：《建筑建材装饰》2014年第01期

摘要：随着我国国民经济的不断迅速发展，我国的交通建设蒸蒸日上。因此，对于隧道工程的质量提出了更高的要求。质量的高低在一定程度上取决于隧道施工技术的高低。下文将结合具体的案例对隧道施工技术进行系统分析。 关键词：隧道工程；施工技术；二次衬砌 前言

众所周知，隧道工程的造价高，开挖过程较危险，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。 1 隧道施工技术的概述

隧道施工主要的施工技术分为盾构法、明挖法、新奥法和沉管法。 1.1盾构法

盾构法是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。主要优点有：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少噪声和振动对附近居民的影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，所需人员较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。 1.2明挖法

明挖法就是利用预先施做的围护结构，从地面开始往下挖到你要做结构的地方，做完结构再回填掉恢复到原状地面。简而言之，明挖法就是在地面上能够看到别人在开挖的施工方法。明挖法一般来说比较便宜，施工比较可靠，安全性高，能保证主体结构的质量，但是施工时对周边的交通什么的影响较大。 1.3新奥法

新奥法（NATM）是奥地利人总结前人的隧道工程实践经验后提出的一套隧道设计、施工新技术。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，将经验、量测和理论相结合，形成的一种隧道工程新概念和方法。浅埋暗挖法就是基于新奥法的理论而提出的方法之一。

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1.4沉管法

沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段（用钢板和混凝土或钢筋混凝土），管段两端用临时封墙 密封后滑移下水（或在坞内放水），使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后，向管段内加载，使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖，以保安全。用这种方法建成的隧道称为沉管隧道。

2 新奥法的岩承原理及施工基本要点分析 2.1岩承原理分析

围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态，这是一种计较现代的理论，它已经脱离了地面工程考虑问题的思路，而更接近于地下工程实际，且已被广泛接受和应用。这种理论更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。 2.2施工基本要点分析

新奥法的基本要点可归纳如下：

（1）岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。

（2）为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间来控制岩体的变形。 （3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。

（4）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。

（5）为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。

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（6）二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。

上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。 3 案例分析 3.1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。 3.2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。 3.3隧道支护施工方案（见表1） 表1 隧道支护施工方案 3.4施工工艺与施工要点 （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。暗挖段采用锚喷构筑法施工，开挖用光面爆破，V级围岩如围岩整体性较好采用三台阶七步开挖施工，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）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

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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。

（3）初期支护要点

本隧洞设计除明洞外均为暗挖法施工，在隧道断面开挖后应及时进行初期支护。 a.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。 b.中空注浆锚杆施工方法

它将传统的先灌浆后锚固工艺改为先锚固后注浆，其具体操作是：采用锚杆台车或风枪钻孔，并用高压风清孔。地质为黄土地层时

采用煤矿螺旋钻成孔。将安装好锚头的中空锚杆和排气管同时插入孔内，锚头上的倒刺立即将锚杆挂住。人工安装止浆塞、垫板和螺母。

利用快速接头将锚杆和注浆机连接。开启注浆机器，按照设计的注浆压力进行压力注浆。 c.喷射混凝土施工

喷射混凝土施工是隧道施工初支的一个主要环节；喷射混凝土的好坏和锚杆、挂网施工同等重要，在施工中必须做好。

喷射混凝土一般要求采用湿喷技术，减少隧道内粉尘，改善施工人员作业环境，保护其身心健康。目前也有采用潮喷工艺施工的工程项目， 由于潮喷工艺对拌和料潮湿度要求很严，一般工地因试验跟不上不容易达到，往往施工时现场扬尘很大，直接影响施工人员身心健康和施工进度。建议在不能保证潮喷料有一定湿度的情况下，尽量采用湿喷技术施工喷射混凝土。 （4）二次衬砌要点

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二次衬砌采用整体自行式模板台车，输送泵灌注，混凝土由项目部搅拌站集中拌和，混凝土搅拌运输车运输，人工配合，背附式振捣器捣固。二衬要做到内实外美，既要确保衬砌厚度和强度，又要保证外观整洁、光滑，不出现蜂窝、麻面、露骨和流淌现象。在施工过程中，首先要求立架准确，并做好支撑工作，严防跑模。其次对模板要及时进行修整，铲除表面混凝土碎屑和污物，并均匀涂刷脱模剂或机油。混凝土的拌和要严格按照配合比将原材料同时倒入拌和机中搅匀，严格控制水灰比，经常检测混凝土坍落度，保证其和易性。从搅拌到入仓时间不得超过混凝土初凝时间的一半，对混凝土要分层振捣密实。二次衬砌混凝土拆模时间应根据混凝土强度增长情况来确定。 一般在混凝土强度达到2.5MPa后方可拆模，并喷洒水养护7d以上。

（5）仰拱施工要点

隧道二衬仰拱施工，要求在施工区段内每循环以全宽断面范围组织施工，严禁采用分离式施工，保障仰拱结构完整，不出现纵向施工缝和下部向上涌水或因施工下部增加其他接头等现象。各隧道口应根据施工安排制造相应的“行车栈桥”供隧道施工利用；栈桥应具备一定的长度、强度和刚度，能够移动方便，保障行车安全，满足施工需要。栈桥桥面要铺焊压花钢板，并焊接在型钢上，防止行车渣物掉入仰拱。栈桥能设护栏时应设护栏，保护行人安全。 在施工仰拱二衬前，要清除干净仰拱喷射面渣物，清出新鲜面后再在其上绑扎二衬钢筋（仰拱钢筋一定要按设计预制后再施工，保证钢筋在结构中相对位置正确）、立模、灌注混凝土。为防止因施工行车对已施工仰拱造成的污染，在施工仰拱24h后应立即填充混凝土，这样既能稳定隧道结构，也便于下次仰拱施工栈桥的搭设前移（但严禁仰拱和填充一起施工）。 4 结语

隧道施工不同于一般路桥施工，在完成洞口施工后，既进入了隧道施工循环式的作业方式—类似工厂化施工，但又不同于工厂化施工，区别是在洞身围岩发生变化时要及时拿出相应的施工处理方案，防止作业面支护变差和使二衬结构厚度受变化的影响。因此，必须加强对隧道施工技术的研究和完善。 参考文献：

[1]雷升祥，李淑媛.高速铁路隧道修建技术探讨[J].铁道建筑技术，2005 [2]孙玉国.隧道工程信息化管理与施工系统研究[J].铁道工程学报，2004

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