高速公路隧道施工技术探讨

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摘要:随着公路隧道的不断发展，对施工技术的要求也日益提高。文章结合实际工程，分析公路隧道的施工特点与难点，并提出相应的解决方案，为公路隧道的建设、施工技术与质量管理提供参考标准。

关键词:桥洞工程;隧道工程;施工技术;质量管理体系

高速公路是我国交通事业的中流砥柱，其快速发展标志着我国交通事业的前进速度，同时也方便了人们的出行。由于高速公路的施工过程往往隐蔽性比较高，且施工难度很大，因此其在施工工程中的技术要求和质量安全等保障需要特别重视，不仅需要制定详细的施工技术方案，还要有完备的质量安全管理体系。本文以棋盘洲高速公路隧道为案例，研究分析了其施工难点与解决方案，为类似工程方案的制定提供参考。

1工程概况

棋盘洲长江公路大桥连接线阳新至大冶段是湖北省规划的“七纵五横三环”高速公路网的重要组成部分，与规划棋盘洲长江大桥一起形成沪渝、大广高速公路的联络线，是连接鄂东地区长江两岸的快速过江通道。本项目起点接棋盘洲长江公路大桥阳新岸接线终点，经太子镇、大王镇、大箕铺镇、金湖街道，终点接武汉城市圈环线高速大冶段起点，路线全长25.199km。项目主线采用双向4车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，路基宽度26m，桥涵设计汽车荷载采用公路Ⅰ级。项目位于幕阜山系北侧江南丘陵带，属于构造剥蚀低山区。主要是经过长期强烈剥蚀切割作用形成的较为陡峻的地形，近代地壳上升幅度较大，沟谷流水下切侵蚀动力作用较为强烈。海拔高度50～650m，山体呈尖棱状－浑圆状线性延伸，山势陡峻，沟谷切割较深，切割深度多在50～250m，相对高差较大，山坡坡角多为20°～35°，局部可达40°～60°。植被较发育，多以灌木为主。该区基岩一般埋藏较浅，顶部多直接裸露，风化严重，有时表层为残积物覆盖;谷底有较厚洪积物、坡积物或冲积物，局部具有淤泥等;在边缘地带常有结构松散的新近堆积物。另外路线区地层区划属下扬子区大冶小区，沿线地层从志留系－第四系均有分布。同时项目区为地震基本烈度Ⅵ度分布区，项目区桥梁抗震设防类别为B类，抗震设防烈度为6度，抗震设防措施等级为7级，高边坡建议按7度设防，一般路基可简易设防。路线区雨量充沛，水系发育，河溪纵横，水库堰塘星罗棋布。主要河流有马家河、栖港河，河流规模较小，皆不通航。根据区内地层岩性组合及地下水的赋存条件，路线走廊带内地下水类型可分为第四系松散岩类孔隙水，基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水三类。

2工程特点与方案分析

2.1工程特点

(1)设计标准高。设计结构的稳定性要求高，设计寿命长。通过设置路桥过渡段保证线路纵向刚度的均匀性;桥梁采用高性能混凝土，隧道采用耐久性混凝土，保证结构物的耐久性。(2)线路长工程结构类型多。本施工管段线路土建工程正线长13.05km，桥梁单幅长度4522m(另匝道桥616m)，占线路全长17.3%;隧道单洞长度5202m，占线路全长19.9%;路基占线路全长62.8%。通道18道，盖板涵12道，圆管涵14道。线路长，工程规模大，结构类型多，施工中需要高度重视科学组织，精心安排，搞好施工工序安排及组织好各类施工物资的合理调配。(3)环保要求高。本项目段沿线植被发育，同时临近村庄，环保要求高。

2.2分离立交现浇梁

现浇梁采用门式支架施工，采用Φ500mm钢管作为支撑柱，支撑柱沿线路纵向布置2个7.5m宽行车门洞，净空5.1m。支撑柱基础采用C30混凝土基础，基础宽1m，高0.8m，为防止混凝土污染路面及以后拆除方便，在沥青路面与混凝土基础之间铺设一层土工布。主梁采用I45b工字钢，间距1m沿线路纵向布置，次梁采用Ⅰ14型工字钢，间距0.9m。经检算，门架承载力满足要求。门架构造图如图1所示。

2.3桩基围堰

栖港河大桥及匝道桥上跨栖港河，共24根桩基位于河床中，采用筑岛围堰及改移河道相结合的方式进行桩基础施工。在汛期来临之前将水下结构物施工完成。筑岛围堰如图2所示。

2.4采空区、岩溶

(1)冯家山隧道(YK31+256～YK31+450，ZK31+344～ZK31+474)段，位于采空区内，在靠近采空区时，加强超前地质预报，采取“弱爆破、短进尺、强支护、勤量测”的原则施工，加强隧道收敛位移量测。对于较小的无水采空区，隧道底部采用混凝土、浆砌片石回填封堵，隧道顶部采用锚杆或锚喷网加固，顶部设C25混凝土护拱。当采空区位于隧道一侧，边墙以下采用混凝土填筑，侧墙采用浆砌片石并进行回填。对于较大较深的采空区，当采空区位于隧道一侧，边墙采用扩大基础或桩基，并设钢筋混凝土梁跨越。当采空区位于隧道底部，并有水流时，在隧道以下砌筑浆砌片石支墙，支撑隧道结构，并在支墙内套设涵管引排空腔积水。(2)本标段隧道围岩主要为角闪石英闪长岩、矽卡岩，在里程K31+330～K31+530范围内分布有矽卡岩，在此范围内，隧道洞身开挖后，要及时封闭裸露面，加强隧道排水，及时施工二次衬砌，加强隧道围岩变形量测。对于隧道岩溶溶洞的处理，与采空区处理相同，在此不再累述。(3)根据地质资料，曹家堍1#中桥，在里程K26+678.5右3m、K26+692.8右3.2m、K26+710.5左3m穿越岩溶区，马龙线分离式立交，在YK36+925右1.9m有一溶洞内无填充物。此段桩基施工前，应逐桩钻探，探明桩基持力层的实际情况，确保桩基底不落入溶洞内，对于较小溶洞，采取回填片石处理;对于较大的溶洞，采取钢护筒跟进加固法进行施工。

3施工技术安排

3.1路基工程施工

本工程含主线路基、大冶东互通、大冶枢纽互通，挖方总量为:73.2万m3;填方总量为:198.6万m3;借方总量为:129.3万m3。3.1.1地基表层处治基底清表采用推土机推运，人工配合，装载机挖装废弃物，自卸车运输。土质地基清表土厚度按水田路段50cm，旱地30cm，填筑前压实10cm考虑。清表后碾压至90%压实度。地面自然坡度横坡缓于1∶5时，清除表面草皮、植被土并压实后直接填筑路基，自然横坡陡于1∶5时，原地面应挖台阶。地基表面有地下水或地表水影响路基稳定时，设截排工程，或用坚硬、耐风化的碎石填在路基底部。3.1.2路堑施工(1)采用浅孔松动爆破，分台阶开挖，每个台阶开挖深度不大于3m。按8m变坡，变坡处设置2m宽边坡平台，坡率为1∶0.5～1∶1，采用人工弱爆破配合机械开挖，炮孔直径为Φ40mm，加强炮孔的堵塞长度来控制飞石。该路堑段石方10.9万m3，炸药用量0.5kg/m3，需炸药量54.4t。近临居民区的取土场，爆破均采用浅孔松动爆破工艺。(2)为防止施工过程中对附近居民房屋造成影响，前期聘请有资质的单位进行房屋鉴定，避免夜间进行爆破作业。3.1.3软基处理及沉降观测本标段K32+405～K32+435浅层软土采用挖除软土层后换填开山碎石土，换填后压实度不小于93%。本标段共有8处清淤，路基填筑施工前，应排出积水，清除淤泥，清淤后地基承载力不能满足要求，应继续下挖直到地基承载力满足要求。然后回填开山碎石土。3.1.4路基排水与防护路面水通过路面、路肩横坡漫流至路基两侧，填方路段则经边坡漫流或防护骨架汇集流入路堤边沟引至路外。路堤边沟采用60cm×60cm深梯形浆砌片石边沟，路堑边沟采用60cm宽矩形边沟。(1)边坡高度H≤3m的路堤边坡或者土质路堑边坡，采用植草防护;(2)边坡高度3＜H≤5m的路堤边坡或者土质路堑边坡，采用三维土工网垫植草防护;(3)边坡高度H＞5m的路堤边坡或者土质路堑边坡，采用混凝土预制块拱形骨架植草防护;(4)对于岩质路堑边坡，采用挂网客土喷薄防护。

3.2桥涵工程施工

本合同段有大桥3座，中桥2座，分离立交4座，匝道桥6座，其中桩基542根，7528延m，立柱368根;预制箱梁共计735片，其中:20m箱梁383片、30m箱梁320片，普通现浇箱梁338m;桥梁基础主要采用桩基础，下部结构主要为柱式墩。有涵洞26道，通道18道。按照涵洞的大小、长度、地形及工期因素考虑，全线设置4个施工队伍，每个班组30～40人，配备300～450平方模板。(1)桩基础施工。全线桩基Φ1.2m176根2472延m，Φ1.5m184根2898延m，Φ1.8m162根2442延m。均为摩擦桩，采用机械钻孔施工，钻进中严格控制泥浆比重，成孔后采用换浆法清孔。钢筋笼长小于15m时整节制作，超过15m时分节制作，吊车起吊安装就位。严格控制孔内沉渣厚度、空孔时间、水下混凝土浇注速度和浇注连续性，确保成桩质量。混凝土采用自动计量拌和站拌合，混凝土输送车运输，导管法浇注水下混凝土。桩基完成后，按设计要求对桩基进行逐桩检测。(2)墩台身施工。本标段桥梁墩身为柱式墩(Φ1.3m、Φ1.5m、Φ1.6m);桥台为肋板式桥台，采用C30混凝土浇注。墩(柱)台身施工采用大块定型钢模，墩(柱)台身混凝土采取一次浇注成型。模板采用吊车安装的方案。混凝土采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌输送车运输。(3)涵洞通道施工。涵洞基础采用挖掘机开挖，辅以人工清基。岩石采用风镐破碎或弱爆松动开挖至满足地基承载力要求。台身施工采用组合钢模板立摸、水平分层浇注。混凝土采用吊车配吊罐入模，插入式振动器振捣。按设计要求预留沉降缝。盖板的预制和安装施工。盖板涵主体结构完工后，砌筑八字墙，跌水井及其他洞口工程，主体工程达到设计强度后进行台背回填土施工，回填时两边涵台背后同时对称填筑。

3.3隧道工程施工

洞口采用超前大管棚支护进洞，洞身开挖主要采用光面爆破及预裂爆破:Ⅲ围岩采用全断面法施工、Ⅳ围岩采用上下台阶法施工、Ⅴ级围岩采用上下台阶预留核心土法施工;二次衬砌混凝土施工采用全液压衬砌模板台车，台车长12m，混凝土灌注使用输送泵完成，插入式振捣器及附着式振捣器结合使用振捣。主要工程量为:洞身开挖611806m3，砂浆锚杆300599m，中空注浆锚杆157618m，Φ42小导管133412m，喷混凝土26109m3，工字钢1365t，格栅钢架1431.7t。(1)洞口、明洞与浅埋段。冯家山隧道左右线进口端均采用削竹式洞门，出口端均采用端墙式洞门;欧家山隧道左右线进出口端均采用削竹式洞门。隧道洞口边、仰坡采用明挖法施工，自上而下每层开挖高度2m，防护完成后方可进行下一层开挖，洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工，与隧道衬砌由预埋钢筋连成整体。(2)洞身开挖。冯家山隧道、欧家山隧道进出口均采用管棚机施工大管棚进洞。暗洞掘进采用手持风钻配合作业台架施工。隧道施工开挖拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，炮孔直径为40mm，炸药采用2号岩石乳化炸药，药卷直径为32mm，雷管采用毫秒导爆管，装药结构选用反向装药方式。(3)二次衬砌。隧道模筑衬砌混凝土灌注采用全液压衬砌模板台车，台车长12m。混凝土在洞外混凝土集中拌合站拌和，混凝土搅拌运输车送运往洞内，混凝土输送泵灌注，机械振捣;浇灌混凝土时用混凝土输送泵由下向上，对称分层，先墙后拱灌注，倾落自由高度不超过2.0m。

4结语

高速公路隧道施工要求很高，难点特点明显，当分为公路施工、桥洞施工和隧道施工三个方面时，要逐一考虑其施工要求，同时还要整体考虑其相关性，在保证施工技术的同时，制定安全管理体系也是一项不容小觑的重要工作，只有抓住技术与管理这两个方面，才能保证整个工程的安全效益与质量效益。

作者:王元景 单位:鲁南高速铁路有限公司

参考文献:

［1］赵文要．高速公路隧道施工技术及控制要点分析．珠江水运，2017(2):78－79．

［2］李国东．隧道工程关键施工技术与成本管理．交通世界旬刊，2016(36):58－59．