高速公路隧道工程施工关键技术探讨

杨 尉 明

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

0 引言

当代交通的快速发展，促进了隧道工程的建设，在近些年对隧道施工技术的广泛应用更是促进了隧道理论和施工工艺的发展。然隧道施工的环境复杂，稍有不慎便会引起工程事故，造成人员伤亡。为此，越来越多的专家学者投入大量精力对隧道在施工技术进行研究分析，提出了许多新的施工工艺。以下对隧道施工技术进行简单的介绍和分析。

1 隧道工程方案探讨

传统的隧道施工工艺中，进行隧道支护后直接在表面铺设有机板材，之后采用在有机板上浇筑自防水混凝土的措施达到防水的效果。然而这种施工存在很多问题，导致隧道施工中的防渗效果并不理想。主要的原因在于：1)喷射第一层混凝土时仅仅达到了支护的效果，喷层混凝土无防渗性能，当遇到水串通细缝的情况时，往往在隧道中会形成表面淋水的局面。2)喷层混凝土表面常常因为其平整度的问题降低有机板的铺贴效果，使得有机板并不能充分发挥防水效果。此外，混凝土粗骨料中的石子常常对有机板造成一定程度的损害。3)有机板的使用寿命较短，常常存在老化问题，给后期运营带来一定程度的危害。结合上述弊端并综合考虑地质条件和施工环境等因素后，确定本项目的施工方案为两道工序：1)在爆破施工后，需在裸体岩巷中进行锚喷治水支护。2)喷射内衬自防水泵送混凝土。本项目中的防水措施主要采用锚喷治水支护，在迎水处对渗水点进行封堵以达到维持隧道稳定的目的。施工时在衬砌工序前喷射混凝土，使其与围岩之间粘结密实，形成整体性好、强度高的自防水构件。优点如下。

1.1 提高了粘结力

水泥与BR防水剂相遇时常常发生化学反应生成粘性极强的无机硅胶。在之后进行混凝土喷射时可以将其紧密粘结，并封住渗水点，达到很好的治水防水效果。

1.2 提高了喷层的强度

在隧道支护施工中起承载作用的主要是喷层与浇筑混凝土，但在传统工艺中将30 cm的混凝土层人为的分成两层，而这两层混凝土不具有良好的粘结，从而降低了混凝土的整体性能，使其承载能力有所损失。本次施工在保证速凝的前提下，较大幅度地提高了混凝土喷层的抗压强度，从而改变了掺入速凝型产品使混凝土喷层强度受损的通病。此外由于本技术喷射的混凝土选用的是团状，因此在岩体上具有较大的粘结力提高了喷层的密实度，达到了防水和强度双重作用。

1.3 提高了喷层的耐久性

BR锚喷治水支护除了解决了隧道顶板的淋水问题，提高粘结力，避免了隧道使用过程中起鼓剥离现象的发生，保证隧道运营过程中的安全性。另外还可有效抑制对耐久性不利的离子的化学反应，使起支撑作用的钢拱架和钢筋不发生锈蚀。

2 隧道开挖支护的施工

2.1 混凝土锚杆支护施工要点

锚杆支护是隧道开挖支护的重点。在隧道开挖后需尽快进行锚杆的安设作业，加固隧道坑道的稳定。一般施工工序为：施工前准备→测定孔位→钻孔→安插锚杆→安装垫板。施工前的准备阶段主要是制作锚杆，一般选用螺纹钢筋来进行锚杆制作，并需要对钢筋尾部进行处理。在尾部处理后需要注意将锚杆的杆件进行调整，确保锚杆呈直线。在锚杆制作完成后需确定锚杆的位置，在实际的施工中往往需要根据当地的实际地质情况和岩层的状况对锚杆位置进行合理的设置。由于地质情况的复杂多样，为充分发挥锚杆的连接作用，必须确保锚杆与岩层面垂直连接。如图1所示为锚喷支护结构。在布置安装完锚杆后需要在锚杆端部设置垫板，垫板是将锚杆与混凝土进行紧密连接的重要保证。为此，需对垫板的安装质量进行控制，施工中应确保垫板与岩层表面接触的紧密性。在将垫板的螺丝拧紧后还应切除多余的锚杆，并在螺丝处进行封堵确保表面平整，方便之后对混凝土进行喷射。在施工过程中若发现锚杆的布置不合理可进行适当的调整，防止因为锚杆不足为施工过程带来安全隐患。

2.2 喷射混凝土施工技术

本项目中采用BR速凝型增强防水剂进行混凝土喷射作业，混凝土的凝固时间在7 min以内；采用C20混凝土进行喷射，其中喷层厚度设为10 cm，对喷层抗渗要求为大于S20。进行混凝土喷射施工时，需注意在隧道锚杆支护完成后要及时进行喷射，使开挖面的围岩及早处于封闭的环境中，防止风化作用降低围岩本身的稳定性。此外，若是施工现场中开挖的围岩轮廓并不整齐，为了保证开挖面的平整度，施工人员可采用棉板、木板等材料对凹面进行遮盖、填充以实现平整度的要求。但这就导致施工中很难对支护进行严格的把控。也为后期隧道的施工和正常使用带来了极大的安全隐患，不利于隧道的运营。如图2所示为隧道混凝土喷浆作业。

2.3 BR泵进自防水混凝土浇筑施工

在锚喷治水支护层施工完成后可进行BR泵进自防水混凝土的浇筑。进行浇筑前需确保锚喷治水支护层表面的干燥。本项目的抗渗应控制在S12左右，由于采用了抗渗值大于S32的混凝土，因此可满足浇筑过程中对隧道围岩防水性能的要求。同时提高了耐久性，由于其性能的优越性，因此本次施工可不考虑渗水的制约，可进行全天施工，提高施工速度，缩短了施工周期。

3 对隧道开挖支护技术施工的建议

隧道开挖防护技术的发展和应用有利于保证洞口岩层的稳定性，为施工人员的生命安全增添一道保险。而以新的施工工艺代替传统工艺不仅提高了施工质量和使用性能还降低了造价、提高了工效。但不规范的施工和不恰当的处理方式已经严重影响了支护的实际功效，给施工和驾驶人员带来了生命的威胁。对此，特提出以下意见望各位同行指教。

3.1 确保支护工具的可靠性

在市场材料参差不齐的今天，为控制隧道支护施工的质量首先应对支护工具进行严格的检查。要对钢管规格、钢架材料及锚杆的规格性能进行严格的监督管理。施工单位的采购人员必须加强对建筑材料的质量检测，购买合格的材料。此外还要注意支护材料在施工现场的摆放位置，避免因为材料的不合理放置影响到锚杆、钢架等支护工具的质量，从而对支护施工的整体质量造成影响。

3.2 对施工过程进行监督管理

由于混凝土的质量和强度受配合比的控制，钢架的质量受到安装质量的影响，锚杆支护能否实现预定效果受到施工过程的制约。因此要确保隧道支护施工的质量应首先规范施工流程，加强对施工过程的监督管理。确保施工人员执行相关的施工技术规范，严格按照设计图纸进行施工。在影响施工质量的关键阶段还应安排专人对施工现场进行监督。例如混凝土的拌合阶段应安排人员对拌合过程进行监督，严格监督材料投放的顺序和搅拌的时间，避免不合理的施工造成混凝土质量上的缺陷，从而对隧道支护施工的质量做到进一步的控制，以满足隧道施工质量和功能的要求。