四车道隧道施工工艺探讨

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摘要：结合某工程案例，对大断面单洞四车道隧道施工中采用的三台阶七步开挖工艺以及双侧壁导坑工艺进行了分析，总结了施工要点，包括隧道开挖施工、隧道防排水施工以及隧道二次衬砌施工等，旨在保障隧道工程的施工质量。

关键词：大断面；单洞四车道；隧道工程；施工工艺

对于大断面隧道工程施工，要基于隧道工程现状，并结合经济技术论证，对施工开挖等工艺进行选择。大断面单洞四车道隧道的受力条件较为复杂，其衬砌结构通常承受着较大的围岩压力。另外，在隧道施工过程中存在诸多施工工序转换，且开挖隧道会多次对围岩造成扰动，极易导致围岩失稳，甚至破坏隧道结构。为此，必须把握施工工艺要点，有效保障隧道围岩稳定和施工安全。

1施工工艺

1.1三台阶七步开挖工艺。三台阶七步开挖法对Ⅳ级隧道围岩具有较强的适用性。该施工工艺能实现对大型挖装设备的充分利用，能大幅度提高施工功效，并有效减少临时支护的成本，从而提高隧道工程施工的综合效益。隧道洞口段通常埋深较浅，且地质状况相对较差，岩层极易出现破碎、风化等现象，缺乏良好的稳定性。为此，要严格遵循“早进晚出”的施工原则，先支护后开挖，及时开展衬砌施工将洞口有效稳住，并避免盲目开挖。对洞口实施衬砌施工，实现简支梁构造后，采用三台阶七步开挖法逐步推进[1]。1.2双侧壁导坑工艺。双侧壁导坑法，又称为眼镜工法或者双侧壁导洞法。该施工工艺主要是在隧道主体两侧对侧壁导坑进行开挖，对洞口段以及围岩破碎段的隧道较为适用。对导坑进行开挖，要避免直接或间接对围岩造成扰动。导坑断面要近似地保持为椭圆状，确保其周边轮廓圆顺，防止应力过度集中。在初期施工阶段，要选用挂网以及格栅钢架作为施工支护，及时开展施工作业，确保断面及早闭合，实现对围岩自承能力的有效利用，对围岩变形进行有效控制[2]。另外，要针对围岩支护结构构建相应的监控测量系统，提高施工管理的信息化水平，随时掌握施工过程中的动态变化，并合理调整各项施工工艺和相关设计参数，有效保障施工安全。双侧壁导坑施工工艺如图1所示。

2大断面单洞四车道隧道施工实例

2.1工程概况。某大断面单洞四车道隧道工程1号隧道左幅长度为740m，其中暗挖段实际长度为370m，2号隧道左幅和右幅长度均为520m，其隧道净宽为19.5m，净高为9.5m。该隧道工程1号隧道及2号隧道的最大埋深分别是38m和29m，开挖断面超过250m2。该隧道工程施工采用三台阶七步开挖工艺和双侧壁导坑工艺进行比较试验。其中，三台阶法以4榀钢拱架作为支护，进尺2.4m；双侧壁导坑法开挖总天数为9天，以9榀钢拱架作为支护，进尺4.8m，每天平均进尺0.53m。对上述两种方法进行比较发现，相对于三台阶法，双侧壁导坑法引发的地表沉陷较少，但开挖断面存在较多分块，且对隧道围岩造成了较大扰动，初次支护期间，全面闭合耗费了较长时间。在开挖后，各分块立即实现闭合，但施工速度相对缓慢，施工成本较高。从施工成本和施工进度来看，三台阶法相比双侧壁导坑法更具优势；从施工安全来看，则双侧壁导坑法相比三台阶法更具优势[3]。2.2施工工艺要点。（1）隧道开挖施工若隧道洞口软弱段存在的Ⅴ级围岩是砂土状全风化花岗岩，则直接实施机械开挖，或通过爆破法实施开挖。在爆破施工期间，要严格控制实际装药量，在一定范围内对爆破振动进行有效控制，避免严重影响围岩。要分阶段进行隧道开挖，并对进尺长度及台阶长度进行严格控制[4]。要将左右侧壁导坑相应的前后间距控制在20~40m范围之内。通常分为上台阶和下台阶对侧洞进行开挖，每次开挖均需将循环进尺严格控制在0.6~1.8m范围之内，将台阶长度控制在10~20m范围内，将衬砌滞后开挖控制在25~40m范围内。（2）隧道防排水施工防排水施工要遵循因地制宜和综合治理的原则，防、堵、截、排有效结合。将排水边沟设置在行车道前进方向的左右侧边缘，将Φ10cmHDPE纵向排水管设置在衬砌两侧相应的墙脚外侧，并用Φ10cmHDPE排水管横向连通排水边沟[5]。在初期支护与二次衬砌间沿隧道全长设置厚度为2.0m的EVA防水板，并使用规格为300g/m2、幅宽在2.0m以上的无纺土工布。将埋式塑料止水带设置在沉降缝中，将遇水即发生膨胀的止水膏用于纵向施工缝以及环线中。在防水层与锚固支护二者间，环向设置MF12塑料盲沟，盲沟间距控制在10m。二次衬砌施工要选用抗渗等级在P8以上的混凝土[6]。明洞段衬砌需使用两布一膜的外贴防水层，洞顶回填时设置两道黏土隔水层。截排水沟设置于洞顶，以避免雨水破坏洞口及坡面。防水层施工时采用无钉铺设工艺。基面处理至少要比防水层作业超前两个循环。防水层施工则要比隧道二次衬砌超前5~20m。铺设开始前，要预先对初期支护的喷射混凝土进行表面处理，确保其表面具有良好的平整度。在铺设防水层的过程中，要借助设备仪器在施工作业面对复合防水板进行固定，然后会用到热熔衬垫以及射钉固定的专用防水板。防水层之间的搭接宽度控制为10cm。根据射钉的实际温度，并结合设计速度实施焊接。焊接完成后，要对焊缝进行气密性检测，将气压增加到100~150kPa，若气压在3min内保持不下降，即认定焊缝合格[7]。（3）隧道二次衬砌施工仰拱施工完成后进行隧道二次衬砌施工。在隧道围岩以及初期支护的变形保持基本稳定时，实施二次衬砌施工。若隧道的水平收敛速度为0.1~0.2mm/d，且拱顶位置的下移速度保持在0.1mm/d，则认定隧道围岩稳定。对于Ⅴ级围岩及Ⅵ级围岩而言，二次衬砌施工时，要基于衬砌具备的承受能力合理设计围岩压力，并以测量结果为依据，确定二次衬砌的施工时间[8]。若衬砌段的围岩变形超出允许范围，且缺乏足够的初期支护力，除了对初期支护进行强化外，还要深入研究二次衬砌的相关参数，有效保障变形稳定。要借助液压衬砌台车对正洞拱墙相应衬砌实施整体浇筑，采用泵送入仓的方式，并借助插入式振捣器实施振捣。通常，养护时间控制在36h以上。确保混凝土强度满足设计要求后再拆模。拆模之后，要养生14d以上。在洞外设置混凝土拌和站进行集中拌制。衬砌混凝土的实际质量受运输、浇筑以及振捣等施工环节的影响。为此，要严格遵循施工方案设计中的各项要求，以现场试验结果为依据开展施工。根据隧道实际情况，制作大型模板，在台车上设置捣固器，通过外部振捣法实施对混凝土进行捣固，并严格控制振捣时间。

3结语

综上所述，大断面单洞四车道隧道的施工工艺主要包括三台阶七步开挖工艺以及双侧壁导坑工艺。在大断面单洞四车道隧道施工中，要把握隧道开挖施工、隧道防排水施工以及隧道二次衬砌施工等施工工艺要点，有效保障隧道围岩稳定和施工安全。

参考文献：

[1]张明均.大断面单洞四车道隧道施工技术[J].建材发展导向，2016，14（5）：37-38.

[2]徐晨，吴艳.喀斯特地区单洞4车道隧道支护参数及开挖方法探讨[J].交通科技，2016（3）：92-95.

[3]钟恩.单洞四车道特大断面公路隧道设计与施工关键技术分析[J].交通世界，2017（z2）：158-159.

[4]张涛.浅埋偏压超大断面公路隧道洞口施工方案研究[J].中国水运月刊，2016，16（7）：219-220.

[5]张志常.公路隧道大断面改扩建施工开挖方案[J].低碳世界，2017（25）：233-234.

[6]黄伦海，钱七虎.公路隧道大断面改扩建施工开挖方案研究[J].现代隧道技术，2016，53（5）：145-153.

[7]赵倩.四车道特大断面大跨度隧道的开挖与支护力学性能研究[J].公路工程，2016（6）：145-149.

[8]李雷，毕晓刚，张强强.大断面隧道开挖工艺研究[J].云南水力发电，2017（6）：73-77.

作者:王训 单位:贵州双龙航空港开发投资（集团）有限公司