论高速公路隧道施工技术研究
发布时间：2015-07-06 10:26
【 论文 关键词】隧道施工技术高速公路
【论文摘要】本文介绍了某高速公路施工过程中的隧道施工技术。该隧道轴线呈s－n走向。隧道进口端位于山的n端，洞口地形呈西倾南陡，下有电站小渠环坡环绕。隧道进口30m明洞挖方弃土困难，且以－1.54%的坡率下降。笔者从理论上阐述了可行性方案，然后从技术上进行了认真分析，探讨了详细的施工过程。
某高速公路的隧道是标段控制工期的主要工程之一，为了确保整个标段工程如期完成，经过分析，从隧道两端相对施工。
一、施工技术方案确定
（一）施工作业线安排
根据隧道设计结构和工程地质情况，施工作业采用中导洞先行，中导洞掘进40～50米浇注中墙。在中墙混凝土强度达到70%以上再进左洞，右洞掌子面落后左洞按10m控制。经监控量测，围岩变形基本稳定后同时施作左右洞二次模筑衬砌。当围岩变形过大，初期支护力不足时，除应及时增强初期支护外，亦可修改二次衬砌设计参数后提前施作模筑混凝土。左右洞二次衬砌与掌子面间距控制在25～35m之间。这就在进、出口各自建立了中导洞、中墙、左、右洞开挖、二次模筑衬砌五道并行的作业流水线，拓展了隧道施工作业面，为加快隧道施工进度奠定了坚实的基础。
（二）风、水、电作业，通风、防尘和施工排水
1.施工供风：在隧道进、出口各设一座空气压缩机站，各安装2台20m3/min和1台10m3/min的空气压缩机以保障隧道施工用风。
2.施工用水进、出口分别：在距隧道拱顶30m以上的山顶各修建一座100m3的高山水池，水源一是在隧道出口右侧山脚挖一集水池，收集山泉水抽上山顶水池，再用管道输水至出口供施工生活用水。一是从电站水渠中抽水至山顶蓄水池再用管道输水至进口，供施工、生活用水。所有水源都要经过水质检验，ph值小于4或者硫酸盐、氯化物含量超过有关规范的允许值以及含有对水泥凝结硬化有害的杂质的水石不得用于搅拌砼。
3.施工供电：在隧道进、出口各安装一台315kva变压器，利用附近的地方电网供电，同时各准备一台功率为220kw的发电机组备用。动力设备采用三相380v，照明用电采用220v，为确保安全，所有线路都安装漏电保护开关。线路的架设及各种电器的安装必须符合《公路隧道施工技术规范》jtj042-94的有关要求。
4.施工通风、防尘：洞内如需爆破掘进，必须坚持湿式凿岩，爆破后洒水以降低粉尘浓度。施工通风采取压入式，用3台轴流风机分别向中导洞、左、右洞送风，送风口距开挖面的距离不大于15m。
5.施工排水：主要是排除可能涌入隧道的地下水和施工废水。隧道从出口至进口为1.54%的上坡。出口施工为顺坡施工，施工排水采取 自然 坡利用塑料管将水引出洞外。进口施工为反坡施工，施工排水采取在开挖地段挖集水坑，用抽水机抽出洞外。
二、主要工序施工方法
（一）初期支护施工
1.超前小导管施工
（1）制管：超前小导管系用外径为50mm，壁厚为5mm热轧无缝钢管加工成长500㎝。将钢管一端加热锻成锥头，另一端焊上钢箍，留400mm作为止浆段，然后沿管壁四周钻四排注浆孔，各排孔位互相错开，间距150mm，孔径8mm。
（2）钻孔：按设计环向间距以紧靠开挖面的钢支撑为支点先定出孔眼的位置，按10。外插角从钢支撑外侧钻孔，孔深500㎝，小导管纵向间距：中导320㎝，左、右洞250㎝。
（3）安装导管注浆：成孔后用高压风清孔，安装小导管后用牛角泵压注30号水泥浆，注浆压力为0.7mpa～1.0mpa，达到压力时持续15分钟停止注浆。
2.系统锚杆施工
一般隧道采用的的锚杆有两种：中导洞和进出口成洞面临时支护用φ22㎜螺纹钢砂浆锚杆，左、右洞用φ25㎜中空注浆锚杆。锚杆按设计长度加丝口长，下料后用套丝机套出12㎝长螺纹。在初喷砼后用红漆按设计间距梅花形布置，点出锚杆孔位。用风动凿岩机垂直岩面钻孔。成孔后用高压风清除孔内碴屑，砂浆锚杆在注浆后插入锚杆，安装垫板、螺栓；中空锚杆是安装锚杆后注浆，注浆压力为0.5～1.0mpa，终压为2.0～2.5mpa。砂浆锚杆注30号水泥砂浆，中空锚杆压注30号水泥浆。锚杆安装后三天内不准敲击锚杆头，也不准悬挂重物。
3.钢拱架施工
（1）现场制作1:1胎模平台一套，并放设1:1钢模试拼大样。
（2）截割下料，将切割好的型钢放在1:1胎模上，固定后用乙炔焰加热达到一定深度后，均速起动胎模千斤顶，将型钢压制成型。
（3）各单元的接头板有两种型式：钢拱架与中隔墙的连接是在连接单元的一端焊上a3钢板，与预埋在中隔墙的钢板双面焊接，各单元之间的连接采用u型钢之间一定长度的搭接并用连接件压紧。
（4）将加工好的各单元构件放在大样台上试拼，轮廓误差不大于3cm，钢拱架平放时，平面翘曲应小于＋2cm。
（5）用经纬仪和水准仪准确量测型钢拱架，在隧道法线方向的位置与高程，用红油漆准确标注拱顶、拱脚和边墙等控制点位置，设置足够的定位锚杆。
（6）对超挖较大部位，用浆砌片石镶补，拱或墙脚有虚碴或不稳定时，清除松碴，用砼填平，再用槽钢沿纵向铺设，确保钢拱架脚稳固。
（7）安装锚杆后喷3㎝厚钢纤维砼，安设拱架，单元间按设计连接，并与定位锚杆锁脚锚杆焊接在一起，钢架与喷层之间空隙，用骑马垫塞紧。钢架间纵向用ф25钢筋焊接，连接钢筋环向间距1.0m。钢架间距ls2-1段50㎝，ls2段80㎝。
（8）型钢钢架开口侧朝向隧道中心。
（9）为加强拱脚，在钢拱架脚加设两根长3.5m的锁脚锚杆。
（二）洞身开挖
1.中导洞开挖
在成洞面临时支护完成后，按中导洞开挖轮廓线挖槽，初喷砼后嵌入首榀钢格栅拱架，与洞外所立的钢格栅用纵向钢筋连成整体，挂钢筋网后喷射砼形成洞口棚架，以首榀钢格栅为支点，按超前小导管环向间距以10°外插角向钢格栅外侧打入小导管，注浆4h后进行中导洞开挖。中导洞开挖循环进尺0.5～1.2m，开挖成型进行中线、水平检查，符合设计要求后立即初喷5㎝厚20号素砼。按设计的锚杆间距梅花形布置，用红漆画点出锚杆孔位，用风动凿岩机垂直岩面钻孔，清孔后注入30号水泥砂浆，安装φ22l＝250㎝砂浆锚杆，挂钢筋网后按设计纵向间距安装钢格栅拱架。两榀拱架之间用u型钢筋插接，纵向连接筋环向间距100㎝，钢格栅纵向间距80㎝。安装好钢拱架后喷射砼至设计厚度，进行下一循环。中导洞开挖采取两台阶开挖，上下台阶以起拱线分界，台阶长3～5米，上台阶开挖的土用人工翻至下台阶再用装载机配合汽车运弃。上台阶开挖后及时支护，然后开挖下台阶。下台阶先挖中槽，两边各留上宽1米，下宽2米土台，然后左右错进开挖两边，接长支护至导坑底部。
2.左、右洞开挖
左、右洞开挖在中墙砼达到设计强度的70%以后进行，采取两台阶分步平行开挖，上台阶从拱脚至拱顶，含整个拱部。为站人施工方便，上台阶分两步开挖：先挖环形导坑，后挖中核，中核至拱顶高度1.6m～2.0m。台阶长5m～10m，上台阶开挖的土方用人工翻至下台阶再用装载机配合汽车运弃。下台阶开挖先挖中槽，外侧边墙留上宽2m，下宽4m的平台。中槽掘进5m～8m，跳槽开挖边墙，马口槽宽2m，净距3m。仰拱随同边墙马口一起开挖，符合设计尺寸后立即初喷5cm厚砼，施工边墙部分锚杆，接长钢支撑至中隔墙，喷射砼至设计厚度，形成封闭的环形支护。仰拱开挖连成一衬砌节段长度应及时浇筑仰拱，加强对围岩的支撑。左、右洞一次开挖不宜大于1m，左洞先进，右洞开挖面按落后左洞10m控制。
（三）二次衬砌
1.中隔墙施工
(1)开挖中隔墙基础，绑扎在钢筋房内弯制成型的隔墙钢筋，预理左、右洞钢支撑接头钢板。主洞环形排水盲沟、纵向排水管。
(2)立模、模板采用特制大块钢模，每次立模长度为9m，模板规格与正洞台车和模板一致，加工两节段模板。
(3)采用外拉内顶办法加固模板。
(4)采用泵送砼一次浇注每段隔墙。
(5)对顶部与中导洞临时支护相接触处要充塞密实。
(6)砼中掺加早强剂，砼具有早强、缓凝高流态性能。当强度达到2.5mpa后可以拆模。拆模后立即养护，养护14天。
2.左、右洞二次模注衬砌
二次衬砌施工在围岩变形基本稳定后进行。
（1）初期支护经处理至表面无明显的渗水、漏水无突出的锚杆头、钢筋头及表面平整后，再铺设环向排水盲沟、纵向排水管、横向排水管，再铺设土工布、eva防水板。
（2）绑扎钢筋房中加工成型的钢筋，预埋设计的各种孔、管、线、件。
（3）台车就位，复核中线及标高，使二次衬砌内轮廓符合设计要求，泵送砼一次完成一节段砼的灌注。
（4）捣固采用插入式捣固器振捣。
（5）砼中掺入水泥重量6%的ｆｓ防水剂，砼具备早强、缓凝、高流态（坍落度一般为15cm左右）性能。
（6）强度达到设计的2.5mpa后，即可拆模，并洒水养护不得小于14天。
（7）砼于隧道出口附近设50m3/h拌合楼拌合，砼水平运输采用砼输送泵运到隧道出口进行浇注。在隧道顶拱部位设置砼溜槽下料，以防止骨料分离。
三、结束语
现场监控量测与信息化施工管理，是新奥法的重要内容。现场监控量测是监控施工中围岩稳定性，检验设计与施工是否正确合理的重要手段，搞好监控量测并及时将量测信息反馈到设计施工中去，可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保证施工安全，为评价和修改初期支护参数，调整掘进进尺和施工方法及二次衬砌施作提供信息依据。
参考 文献 ：
[1]公路工程质量检验评定标准jtj071-2003[s].北京：人民 交通 出版社，2003.
[2]公路隧道施工技术规范jtj042-94[s].北京：人民交通出版社，1994.
【论文摘要】本文介绍了某高速公路施工过程中的隧道施工技术。该隧道轴线呈s－n走向。隧道进口端位于山的n端，洞口地形呈西倾南陡，下有电站小渠环坡环绕。隧道进口30m明洞挖方弃土困难，且以－1.54%的坡率下降。笔者从理论上阐述了可行性方案，然后从技术上进行了认真分析，探讨了详细的施工过程。
某高速公路的隧道是标段控制工期的主要工程之一，为了确保整个标段工程如期完成，经过分析，从隧道两端相对施工。
一、施工技术方案确定
（一）施工作业线安排
根据隧道设计结构和工程地质情况，施工作业采用中导洞先行，中导洞掘进40～50米浇注中墙。在中墙混凝土强度达到70%以上再进左洞，右洞掌子面落后左洞按10m控制。经监控量测，围岩变形基本稳定后同时施作左右洞二次模筑衬砌。当围岩变形过大，初期支护力不足时，除应及时增强初期支护外，亦可修改二次衬砌设计参数后提前施作模筑混凝土。左右洞二次衬砌与掌子面间距控制在25～35m之间。这就在进、出口各自建立了中导洞、中墙、左、右洞开挖、二次模筑衬砌五道并行的作业流水线，拓展了隧道施工作业面，为加快隧道施工进度奠定了坚实的基础。
（二）风、水、电作业，通风、防尘和施工排水
1.施工供风：在隧道进、出口各设一座空气压缩机站，各安装2台20m3/min和1台10m3/min的空气压缩机以保障隧道施工用风。
2.施工用水进、出口分别：在距隧道拱顶30m以上的山顶各修建一座100m3的高山水池，水源一是在隧道出口右侧山脚挖一集水池，收集山泉水抽上山顶水池，再用管道输水至出口供施工生活用水。一是从电站水渠中抽水至山顶蓄水池再用管道输水至进口，供施工、生活用水。所有水源都要经过水质检验，ph值小于4或者硫酸盐、氯化物含量超过有关规范的允许值以及含有对水泥凝结硬化有害的杂质的水石不得用于搅拌砼。
3.施工供电：在隧道进、出口各安装一台315kva变压器，利用附近的地方电网供电，同时各准备一台功率为220kw的发电机组备用。动力设备采用三相380v，照明用电采用220v，为确保安全，所有线路都安装漏电保护开关。线路的架设及各种电器的安装必须符合《公路隧道施工技术规范》jtj042-94的有关要求。
4.施工通风、防尘：洞内如需爆破掘进，必须坚持湿式凿岩，爆破后洒水以降低粉尘浓度。施工通风采取压入式，用3台轴流风机分别向中导洞、左、右洞送风，送风口距开挖面的距离不大于15m。
5.施工排水：主要是排除可能涌入隧道的地下水和施工废水。隧道从出口至进口为1.54%的上坡。出口施工为顺坡施工，施工排水采取 自然 坡利用塑料管将水引出洞外。进口施工为反坡施工，施工排水采取在开挖地段挖集水坑，用抽水机抽出洞外。
二、主要工序施工方法
（一）初期支护施工
1.超前小导管施工
（1）制管：超前小导管系用外径为50mm，壁厚为5mm热轧无缝钢管加工成长500㎝。将钢管一端加热锻成锥头，另一端焊上钢箍，留400mm作为止浆段，然后沿管壁四周钻四排注浆孔，各排孔位互相错开，间距150mm，孔径8mm。
（2）钻孔：按设计环向间距以紧靠开挖面的钢支撑为支点先定出孔眼的位置，按10。外插角从钢支撑外侧钻孔，孔深500㎝，小导管纵向间距：中导320㎝，左、右洞250㎝。
（3）安装导管注浆：成孔后用高压风清孔，安装小导管后用牛角泵压注30号水泥浆，注浆压力为0.7mpa～1.0mpa，达到压力时持续15分钟停止注浆。
2.系统锚杆施工
一般隧道采用的的锚杆有两种：中导洞和进出口成洞面临时支护用φ22㎜螺纹钢砂浆锚杆，左、右洞用φ25㎜中空注浆锚杆。锚杆按设计长度加丝口长，下料后用套丝机套出12㎝长螺纹。在初喷砼后用红漆按设计间距梅花形布置，点出锚杆孔位。用风动凿岩机垂直岩面钻孔。成孔后用高压风清除孔内碴屑，砂浆锚杆在注浆后插入锚杆，安装垫板、螺栓；中空锚杆是安装锚杆后注浆，注浆压力为0.5～1.0mpa，终压为2.0～2.5mpa。砂浆锚杆注30号水泥砂浆，中空锚杆压注30号水泥浆。锚杆安装后三天内不准敲击锚杆头，也不准悬挂重物。
3.钢拱架施工
（1）现场制作1:1胎模平台一套，并放设1:1钢模试拼大样。
（2）截割下料，将切割好的型钢放在1:1胎模上，固定后用乙炔焰加热达到一定深度后，均速起动胎模千斤顶，将型钢压制成型。
（3）各单元的接头板有两种型式：钢拱架与中隔墙的连接是在连接单元的一端焊上a3钢板，与预埋在中隔墙的钢板双面焊接，各单元之间的连接采用u型钢之间一定长度的搭接并用连接件压紧。
（4）将加工好的各单元构件放在大样台上试拼，轮廓误差不大于3cm，钢拱架平放时，平面翘曲应小于＋2cm。
（5）用经纬仪和水准仪准确量测型钢拱架，在隧道法线方向的位置与高程，用红油漆准确标注拱顶、拱脚和边墙等控制点位置，设置足够的定位锚杆。
（6）对超挖较大部位，用浆砌片石镶补，拱或墙脚有虚碴或不稳定时，清除松碴，用砼填平，再用槽钢沿纵向铺设，确保钢拱架脚稳固。
（7）安装锚杆后喷3㎝厚钢纤维砼，安设拱架，单元间按设计连接，并与定位锚杆锁脚锚杆焊接在一起，钢架与喷层之间空隙，用骑马垫塞紧。钢架间纵向用ф25钢筋焊接，连接钢筋环向间距1.0m。钢架间距ls2-1段50㎝，ls2段80㎝。
（8）型钢钢架开口侧朝向隧道中心。
（9）为加强拱脚，在钢拱架脚加设两根长3.5m的锁脚锚杆。
（二）洞身开挖
1.中导洞开挖
在成洞面临时支护完成后，按中导洞开挖轮廓线挖槽，初喷砼后嵌入首榀钢格栅拱架，与洞外所立的钢格栅用纵向钢筋连成整体，挂钢筋网后喷射砼形成洞口棚架，以首榀钢格栅为支点，按超前小导管环向间距以10°外插角向钢格栅外侧打入小导管，注浆4h后进行中导洞开挖。中导洞开挖循环进尺0.5～1.2m，开挖成型进行中线、水平检查，符合设计要求后立即初喷5㎝厚20号素砼。按设计的锚杆间距梅花形布置，用红漆画点出锚杆孔位，用风动凿岩机垂直岩面钻孔，清孔后注入30号水泥砂浆，安装φ22l＝250㎝砂浆锚杆，挂钢筋网后按设计纵向间距安装钢格栅拱架。两榀拱架之间用u型钢筋插接，纵向连接筋环向间距100㎝，钢格栅纵向间距80㎝。安装好钢拱架后喷射砼至设计厚度，进行下一循环。中导洞开挖采取两台阶开挖，上下台阶以起拱线分界，台阶长3～5米，上台阶开挖的土用人工翻至下台阶再用装载机配合汽车运弃。上台阶开挖后及时支护，然后开挖下台阶。下台阶先挖中槽，两边各留上宽1米，下宽2米土台，然后左右错进开挖两边，接长支护至导坑底部。
左、右洞开挖在中墙砼达到设计强度的70%以后进行，采取两台阶分步平行开挖，上台阶从拱脚至拱顶，含整个拱部。为站人施工方便，上台阶分两步开挖：先挖环形导坑，后挖中核，中核至拱顶高度1.6m～2.0m。台阶长5m～10m，上台阶开挖的土方用人工翻至下台阶再用装载机配合汽车运弃。下台阶开挖先挖中槽，外侧边墙留上宽2m，下宽4m的平台。中槽掘进5m～8m，跳槽开挖边墙，马口槽宽2m，净距3m。仰拱随同边墙马口一起开挖，符合设计尺寸后立即初喷5cm厚砼，施工边墙部分锚杆，接长钢支撑至中隔墙，喷射砼至设计厚度，形成封闭的环形支护。仰拱开挖连成一衬砌节段长度应及时浇筑仰拱，加强对围岩的支撑。左、右洞一次开挖不宜大于1m，左洞先进，右洞开挖面按落后左洞10m控制。
（三）二次衬砌
1.中隔墙施工
(1)开挖中隔墙基础，绑扎在钢筋房内弯制成型的隔墙钢筋，预理左、右洞钢支撑接头钢板。主洞环形排水盲沟、纵向排水管。
(2)立模、模板采用特制大块钢模，每次立模长度为9m，模板规格与正洞台车和模板一致，加工两节段模板。
(3)采用外拉内顶办法加固模板。
(4)采用泵送砼一次浇注每段隔墙。
(5)对顶部与中导洞临时支护相接触处要充塞密实。
(6)砼中掺加早强剂，砼具有早强、缓凝高流态性能。当强度达到2.5mpa后可以拆模。拆模后立即养护，养护14天。
2.左、右洞二次模注衬砌
二次衬砌施工在围岩变形基本稳定后进行。
（1）初期支护经处理至表面无明显的渗水、漏水无突出的锚杆头、钢筋头及表面平整后，再铺设环向排水盲沟、纵向排水管、横向排水管，再铺设土工布、eva防水板。
（2）绑扎钢筋房中加工成型的钢筋，预埋设计的各种孔、管、线、件。
（3）台车就位，复核中线及标高，使二次衬砌内轮廓符合设计要求，泵送砼一次完成一节段砼的灌注。
（4）捣固采用插入式捣固器振捣。
（5）砼中掺入水泥重量6%的ｆｓ防水剂，砼具备早强、缓凝、高流态（坍落度一般为15cm左右）性能。
（6）强度达到设计的2.5mpa后，即可拆模，并洒水养护不得小于14天。
（7）砼于隧道出口附近设50m3/h拌合楼拌合，砼水平运输采用砼输送泵运到隧道出口进行浇注。在隧道顶拱部位设置砼溜槽下料，以防止骨料分离。
三、结束语
现场监控量测与信息化施工管理，是新奥法的重要内容。现场监控量测是监控施工中围岩稳定性，检验设计与施工是否正确合理的重要手段，搞好监控量测并及时将量测信息反馈到设计施工中去，可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保证施工安全，为评价和修改初期支护参数，调整掘进进尺和施工方法及二次衬砌施作提供信息依据。
参考 文献 ：
[1]公路工程质量检验评定标准jtj071-2003[s].北京：人民 交通 出版社，2003.
[2]公路隧道施工技术规范jtj042-94[s].北京：人民交通出版社，1994.
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