高速公路隧道開挖技術

1、高速公路隧道開挖技術 【摘要】隧道施工關鍵工序環(huán)節(jié)是隧道工程建設的核心，為提高隧道工程質(zhì)量、增快施工進度、提高施工安全系數(shù)、降低施工投入，從而最大程度保證高速公路隧道的工程質(zhì)量。 【關鍵詞】高速公路；隧道開挖；技術分析 引言 高速公路施工中的隧道工程由于其特殊性成為施工環(huán)節(jié)當中難度最大、險度較高的一部分。在隧道工程建設中，包括確定隧道圍巖等級、挖掘填埋、隧道支護以及防險排水等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都對施工提出了較高的要求。 1、高速公路隧道開挖施工技術方案 1.1施工作業(yè)安排 根據(jù)隧道設計結構和工程地質(zhì)情況，施工基礎程序可分為中導洞、中墻與二次襯砌。首先，中導洞掘進4050米澆注中墻。其次，當中墻混凝

2、土強度達到70%以上再進左洞。第三，右洞掌子面落后左洞按10m控制。前三步保證圍巖變形基本穩(wěn)定，此時可進行左右洞二次模筑襯砌。中導洞、中墻、左、右洞開挖、二次模筑襯砌五道工序形成了隧道施工作業(yè)面，保證隧道施工并行作業(yè)，從而大大提高了隧道施工進度。 1.2通風、電、水作業(yè)、防塵、和施工掛水 施工供風 在高速公路隧道施工中，由于施工環(huán)境密閉，施工過程需要提供相應的供風設施，為解決此問題，可在隧道進口安裝安裝2臺20m3/min和1臺10m3/min的空氣壓縮機以供風，送風口與開挖地面應當保持不大于15m的距離；出口安裝2臺20m3/min和1臺10m3/min的空氣壓縮機以排風，同時采取壓入式供風

3、，在隧道中用3臺軸流風機分別向中導洞、左、右洞送風，保證密閉施工環(huán)境中的風氣循環(huán)，從而保障隧道施工用風。 施工供電 在隧道工程施工用電方面按照公路隧道施工技術規(guī)范jtj042-94的有關要求進行架設電力線路以及安裝各種電力設備等。為降低成本以及便于隧道施工，隧道工程應當利用附近的地方電網(wǎng)供電，在隧道進口安裝一臺315kva變壓器以及準備一臺功率為220kw的發(fā)電機組備用，同時在出口處安裝同樣參數(shù)的設備。按照我國電力要求，隧道工程的動力設備采用三相380v，而采用220v的電壓進行照明。在電力附屬設備方面將漏電保護開關安裝到所有線路上來確保安全。 施工用水 隧道工程中的施工用水可分為施工生活用水

4、以及施工工程用水。施工生活用水應當保證水質(zhì)達到飲用要求，為此可在水道出口右側山腳挖水池進行收集水資源。為開拓水資源可在在距隧道拱頂30m以上的山頂各修建一座100m3高山水池，從中抽取山泉水，通過架設專用水道引入水道出口右側山腳的集水池中作為施工生活用水；施工工程用水應當保證水質(zhì)達到施工要求，也就是要求通過水質(zhì)檢驗來排除不適用于攪拌砼的水源，即避免ph值小于4或者水質(zhì)硫酸鹽、氯化物含量超標以及水中含有其他對水泥凝結硬化有害的雜質(zhì)的水石，因此這部分水源可借助電泵抽取電站水渠中的水進行儲存，并在使用時通過架設專用水道引入專門的集水池中作為施工工程用水 施工防塵 在隧道施工過程的開挖環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)粉塵

5、污染，為避免這一狀況，施工需要采取濕式鑿巖方案，也就是在隧道爆破后為了降低粉塵濃度應當立即大量灑水，通過這種方式降低隧道施工過程開挖環(huán)節(jié)的粉塵濃度，保證較為清潔的施工環(huán)境。 施工排水 隧道施工過程中為了防止地下水和施工廢水進入其中，需要進行排水施工作業(yè)。操作技術包括進口施工為反坡施工、出口施工為順坡施工。保證兩者之間的坡度為1.54%，排水方式有兩種，一是可以通過自然坡道架設塑料管道把水自然流出洞外，二是挖掘水坑，通過放置抽水機和架設管道將水放出洞外。 2、高速公路隧道開挖施工的常用方法 高速公路隧道施工對地質(zhì)要求較高，受地質(zhì)變化影響大，一旦沒有采取合適的措施，泥石流、塌方等事故極易發(fā)生。在當

6、前的施工實踐中，從施工造價及施工速度考慮，施工方法的選擇順序為：全斷面法臺階法環(huán)形開挖留核心土法中隔壁法（cd法）交叉中壁法（crd法）雙側壁導坑法；從施工安全角度考慮，其選擇順序應反過來。 2.1全斷面開挖法 全斷面開挖法就是按照設計輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。適用條件： i-iv級圍巖，在用于級圍巖時，圍巖應具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。 有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運機械設備。 隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗一般不應小于lkm，否則采用大型機械化施工，其經(jīng)濟性較差。 全斷面法施工特點：開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾??；有條件充分使

7、用機械，減少人力；工序少，便于施工組織與管理，改善勞動條件；開挖一次成形，對圍巖擾動少，有利于圍巖穩(wěn)定。 2.2臺階法施工 臺階法是先開挖上半斷面，待開挖至一定長度后同時開挖下半斷面，上、下半斷面同時并進的施工方法；按臺階長短有長臺階、短臺階和超短臺階三種。近年由于大斷面隧道的設計，又有三臺階臨時仰拱法，甚至多臺階法。至于施工中究竟應采用何種臺階法，要根據(jù)以下兩個條件來決定： 初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉合時間要求越短； 上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設備施工場地大小的要求。 在軟弱圍巖中應以前一條為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時，主要是考慮如何更好的發(fā)揮

8、機械效率，保證施工的經(jīng)濟性，故只要考慮后一條件。 臺階開挖法的優(yōu)缺點：臺階開挖法可以有足夠的工作空間和相當?shù)氖┕に俣?。但上、下部作業(yè)有干擾；臺階開挖雖增加對圍巖的擾動次數(shù)，但臺階有利于開挖面的穩(wěn)定。尤其是上部開挖支護后，下部作業(yè)就較為安全，但應注意下部作業(yè)時對上部穩(wěn)定性的影響。 2.3環(huán)形開挖留核心土法 環(huán)形開挖進尺宜為0.5-1.0m，核心土面積應不小于整個斷面面積的50%；開挖后應及時施工噴錨支護、安裝鋼架支撐，相鄰鋼架必須用鋼筋連接，并應按施工要求設計施工鎖角錨桿；圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時間短時，開挖前應按設計要求進行超前支護；核心土與下臺階開挖應再上臺階支護完成后、噴射混凝土達到設計強度

9、的70%。 2.4雙側壁導坑法 側壁導坑開挖后方可進行下一步開挖。地質(zhì)條件差時，每個臺階底部均應按設計要求設臨時鋼架或臨時仰拱。各部開挖時，周邊輪廓應盡量圓順。應在先開挖側噴射混凝土強度達到設計要求后在進行另一側開挖。左右兩側導坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。當開挖形成全斷面時應及時完成全斷面初期支護閉合。中隔壁及臨時支撐應在澆筑二次襯砌時逐段拆除。 2.5其他施工法 在高速公路隧道施工過程當中常常會遇到松散軟弱的底層，為了有效降低支護圍巖難度，可以采取分步施工方法，這種方法在一定程度上還能夠穩(wěn)定圍巖；在高速公路隧道施工過程當中有時候會臨時性的支撐圍巖結構，比如在部分地段地質(zhì)存在缺陷，非粘性砂土層過厚，這就需要在施工方法中采取超前支護方法，是指錨桿、鋼管、鋼板等附屬物插入隧道開挖面的前方邊界圍巖處，以此來保證施工過程的安全性，避免隧道頂部塌陷。若將錨桿、鋼管、鋼板等附屬物插入隧道開挖面的前方邊界圍巖處同時注漿加固，對圍巖結構的支撐性能會大大提高。 結束語 總而言之，高速公路隧道施工工序繁雜、對地質(zhì)條件要求高、對地質(zhì)變化敏感，且各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。只有采取科學合理且具有操作性的施工技術才能確保隧道施工的成功。 參考文獻 1程向明.隧道連續(xù)系統(tǒng)可靠性分析j.中小企業(yè)管理與科技