陳創(chuàng)

摘要 山區(qū)高速公路隧道項(xiàng)目在復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工難度比較大，文章以某高速山嶺隧道施工為例，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下山區(qū)隧道項(xiàng)目施工工藝進(jìn)行了總結(jié)，具體包括施工準(zhǔn)備工作、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、隧道開(kāi)挖、初期支護(hù)、仰拱、二次襯砌和電纜溝槽施工這七大關(guān)鍵工序的機(jī)械化施工技術(shù)要點(diǎn)?；谝酝?xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，期望能為后續(xù)復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工，提供技術(shù)參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 山區(qū)公路隧道項(xiàng)目；復(fù)雜地質(zhì)條件；機(jī)械化施工；施工技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U455.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）11-0076-03

0 引言

山地、丘陵地區(qū)機(jī)械化施工水平提高，對(duì)改善高速公路隧道項(xiàng)目施工效率有積極作用，也是促進(jìn)隧道工程技術(shù)創(chuàng)新的有效措施?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)山嶺隧道機(jī)械化施工方案及其配套技術(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示智能化水平低、協(xié)同作業(yè)難度大、關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備缺失是影響山嶺隧道施工效率提升的重要因素。該文基于某高速山嶺隧道項(xiàng)目施工實(shí)例，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道機(jī)械化施工工藝應(yīng)用策略進(jìn)行了分析，為提高隧道機(jī)械施工效率奠定了基礎(chǔ)。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目位于山嶺重丘區(qū)，項(xiàng)目全長(zhǎng)18 km，為雙向4車道設(shè)計(jì)，荷載為公路I級(jí)，最高時(shí)速100 km/h，路基長(zhǎng)度4 km，路基寬度26 m，橋梁13座，橋隧比72%，項(xiàng)目海拔600～1 000 m，所在區(qū)域山地較多，為侵蝕剝蝕地貌單元。隧道穿越砂巖、砂質(zhì)泥巖等，基巖暴露，土層稀薄，工程地質(zhì)條件差，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，力學(xué)指標(biāo)不佳。設(shè)計(jì)院實(shí)地勘測(cè)結(jié)果顯示，工程所在區(qū)域有地質(zhì)構(gòu)造破碎帶。施工區(qū)域降雨明顯，夏季雨水充分，秋冬季雨水少，大氣降水為主要水流補(bǔ)給來(lái)源，多存于土層孔隙或基巖節(jié)理內(nèi)，隧道內(nèi)地下水儲(chǔ)量豐富，易發(fā)生突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。隧道全長(zhǎng)3.8 km，坡長(zhǎng)3 km。隧道通風(fēng)條件差，地下水豐富，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，項(xiàng)目建設(shè)工期36個(gè)月，地質(zhì)構(gòu)造破碎帶存在增加了施工難度。

2 隧道施工準(zhǔn)備工作

隧道施工前需做好準(zhǔn)備工作，其要點(diǎn)如下：

2.1 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備

拌合場(chǎng)地合理布局，場(chǎng)地面積、料倉(cāng)數(shù)量需滿足實(shí)際需求，科學(xué)布設(shè)功能區(qū)，滿足生產(chǎn)基本需求，標(biāo)識(shí)牌齊全且分類明確，各類生產(chǎn)材料整齊擺放、規(guī)范有序，合理布設(shè)排水系統(tǒng)。采用集中拌和混凝土方案，加強(qiáng)信息化管理提高數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。

2.2 施工設(shè)施準(zhǔn)備

以南方路機(jī)SL3系列干式整形高品質(zhì)制砂設(shè)備施工，日產(chǎn)1 600 t，提高了施工環(huán)保性能，工程智能化水平明顯提升。合理應(yīng)用砂石污水智能壓濾器與砂石分離機(jī)，有效分離砂石并控制污水，凈化后重復(fù)使用，提高了環(huán)保效益，實(shí)現(xiàn)了零污染物排放，符合資源回收和綠色發(fā)展理念[1]。

2.3 施工現(xiàn)場(chǎng)管理

科學(xué)統(tǒng)籌隧道洞口布局，確保各功能區(qū)分布符合規(guī)范，清晰布設(shè)交通運(yùn)輸路線導(dǎo)流，統(tǒng)一放置引導(dǎo)牌，科學(xué)調(diào)整應(yīng)急物資庫(kù)、監(jiān)控室、值班室、員工通道、作業(yè)人員顯示屏等設(shè)備，采取人車分流雙向管理，認(rèn)真落實(shí)九牌一圖方案，做好施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管。

2.4 通風(fēng)設(shè)施要求

（1）射流風(fēng)機(jī)需與洞口保持30 m以上間距，施工區(qū)域內(nèi)合理布設(shè)警示標(biāo)識(shí)牌，以黃黑色彩合理搭配，采用型鋼支架進(jìn)行安裝。

（2）管線布設(shè)需順直，整齊，統(tǒng)一布設(shè)風(fēng)水管并清晰標(biāo)識(shí)。

（3）高壓風(fēng)管布設(shè)距離需大于30 m，利用分風(fēng)器將高壓軟風(fēng)管連接，線路以三相五線系統(tǒng)連接。

（4）空壓機(jī)組的功率，應(yīng)當(dāng)滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)的要求和施工參數(shù)。

（5）隧道口附近選擇合適的位置建設(shè)空壓機(jī)房，風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓等須符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.5 隧道開(kāi)挖注意事項(xiàng)

（1）隧道開(kāi)挖施工前需制定完善的方案，進(jìn)洞科學(xué)設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，并以零開(kāi)挖理念施工，以減少項(xiàng)目操作對(duì)山體產(chǎn)生的破壞。

（2）堅(jiān)持綠色理念和環(huán)保意識(shí)，減少植被砍伐，恢復(fù)區(qū)域生態(tài)并保護(hù)自然環(huán)境。

（3）隧道洞口圍巖不具備施工條件的情況下，應(yīng)當(dāng)對(duì)施工順序進(jìn)行調(diào)整，按照“先明洞后暗洞”的順序進(jìn)行施工[2]。

2.6 隧道施工期洞口管理

（1）按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行隧道洞口建設(shè)，采用門禁系統(tǒng)嚴(yán)格控制人員出入，加強(qiáng)對(duì)隧道洞口環(huán)境的監(jiān)控。

（2）應(yīng)用警報(bào)系統(tǒng)并實(shí)行人車分流，提高信息化水平，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。

（3）設(shè)置值班室并成立值班管理小組，對(duì)人員和車輛的進(jìn)出嚴(yán)格控制，于洞口位置設(shè)置醒目標(biāo)識(shí)，確保隧道內(nèi)相關(guān)工作順利進(jìn)行。

（4）設(shè)置洞口應(yīng)急物資庫(kù)并配備照明設(shè)備和生產(chǎn)防護(hù)用品。

（5）隧道起爆前發(fā)出安全警告，確保人員處于安全范圍后方可操作，解除警報(bào)前所有工程施工人員不得進(jìn)入洞內(nèi)，并安裝警示燈進(jìn)行提示。

3 機(jī)械化施工工藝

隧道施工階段，不斷探索并創(chuàng)新施工方法，借助隧道施工大型機(jī)械化配套和信息技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)軟硬兼顧，為智能化隧道建設(shè)創(chuàng)造條件[3]。該隧道施工明顯節(jié)約了人力成本，且提高了施工安全系數(shù)，確保項(xiàng)目施工質(zhì)量，此隧道項(xiàng)目機(jī)械化施工，工藝要點(diǎn)如下：

3.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

采取物探與鉆探相結(jié)合、掘進(jìn)區(qū)間長(zhǎng)距離與短距離相結(jié)合的方案驗(yàn)證，實(shí)施中堅(jiān)持超前預(yù)報(bào)、物探先于鉆探的方案，并合理應(yīng)用物探法、超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、超前鉆探法、地質(zhì)調(diào)查法等技術(shù)，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法如圖1所示。

隧道項(xiàng)目施工前，借助地震波反射法與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)法有機(jī)結(jié)合，了解特定范圍內(nèi)巖層結(jié)構(gòu)面變化情況，判斷施工區(qū)域地質(zhì)斷層、巖性界面、空洞等分布狀態(tài)，基于地質(zhì)雷達(dá)法獲得不同介質(zhì)位置，同時(shí)利用鉆神ZML-160型多功能地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行物探，提高探測(cè)結(jié)果的同時(shí)準(zhǔn)確評(píng)估施工區(qū)域地質(zhì)和水文條件，為項(xiàng)目工程的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)，以降低事故風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.2 隧道開(kāi)挖

該隧道Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面法和兩臺(tái)階法施工，Ⅳ級(jí)圍巖采用兩臺(tái)階法施工，Ⅴ級(jí)圍巖采用三臺(tái)階法和環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法施工。選用全斷面法施工時(shí)，鑿巖鉆孔施工設(shè)備選用BoomerXL3D型全液壓三臂鑿巖臺(tái)車，整車作業(yè)高度7 m，作業(yè)長(zhǎng)度17 m，裝機(jī)半徑45 m，裝機(jī)總功率293 kW。與傳統(tǒng)施工方案相比，該機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用提高了施工作業(yè)效率，用電量明顯減少，綜合效率顯著提升[5]。4.5 m炮眼操作時(shí)間僅為2 min，傳統(tǒng)操作則需要15 min，鉆孔工序控制在2.5 h以內(nèi)，相比于傳統(tǒng)手風(fēng)鉆施工節(jié)約了1 h。

隧道斷面開(kāi)挖及初期支護(hù)過(guò)程中，采用三維激光掃描儀驗(yàn)收，根據(jù)施工方案制定驗(yàn)收臺(tái)賬管控，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象；嚴(yán)格控制施工參數(shù)和工序進(jìn)展，避免混凝土浪費(fèi)；充分利用儀器設(shè)備進(jìn)行掃描，妥善處理欠挖部分，并確保二次襯砌施工達(dá)標(biāo)。

3.3 初期支護(hù)

隧道開(kāi)挖后初期支護(hù)應(yīng)與開(kāi)挖作業(yè)相協(xié)調(diào)，支護(hù)后及時(shí)撐緊掌子面，采取輔助方案為開(kāi)挖提供便利。軟弱圍巖或穩(wěn)定性差區(qū)域施工，需堅(jiān)持早封閉、勤測(cè)量、強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺的基本作業(yè)原則。施工過(guò)程中對(duì)測(cè)量結(jié)果嚴(yán)密觀測(cè)，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行支護(hù)方案的調(diào)整和參數(shù)的優(yōu)化。施工環(huán)節(jié)做好地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果與圍巖參數(shù)，進(jìn)行施工技術(shù)方案的適度調(diào)整[6]。

用隧道濕噴機(jī)械，完成混凝土噴射操作，以最新的拱架安裝臺(tái)車完成拱架安裝工作。拱架安裝臺(tái)車的設(shè)備應(yīng)用特點(diǎn)為：

（1）安全性高。采用多機(jī)械臂操作模式，通過(guò)與工作平臺(tái)的協(xié)調(diào)，使操作人員遠(yuǎn)離掌子面，提高了作業(yè)環(huán)境安全性。

（2）節(jié)省人力。該設(shè)備可由4人操作完成鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)和鋼架安裝，節(jié)約了大量人力投入，降低了人工成本。

（3）節(jié)時(shí)高效。30 min即可完成一榀拱架的安裝，工作效率高，促進(jìn)了工序循環(huán)，可有效控制項(xiàng)目施工進(jìn)度[7]。

3.4 仰拱

隧道內(nèi)設(shè)置仰拱時(shí)，需及時(shí)封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)使其成環(huán)，以有效改善圍巖受力情況，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性確保項(xiàng)目施工安全，有效降低圍巖變形概率。仰拱施工宜全斷面一次成型，全幅完成拱架、鋼筋、支護(hù)施工，并及時(shí)鋪筑混凝土，并設(shè)置填充層。

利用液壓移動(dòng)棧橋，確保隧道洞內(nèi)交通通暢。通過(guò)液壓模板的優(yōu)化同步施作水溝、仰拱、盲溝等附屬工程，快速移動(dòng)定位，使仰拱、水溝、盲溝三位一體化成型。優(yōu)化后方案施工效率提升20%，12 m仰拱可同步施工，便于拆卸和安裝，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯改善，有效節(jié)約了勞動(dòng)力。

3.5 二次襯砌

初期支護(hù)完工后進(jìn)行二次襯砌，及時(shí)將支護(hù)結(jié)構(gòu)封閉成環(huán)，以提高圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改變其受力狀態(tài)，而防止圍巖結(jié)構(gòu)變形，做到切實(shí)提高施工安全性[8]。隧道二次襯砌的操作流程如下：

（1）RPI五點(diǎn)定位法預(yù)留洞室，以智能掛布臺(tái)車施作防水無(wú)紡布工序，通過(guò)對(duì)液壓裝置的調(diào)節(jié)提升無(wú)紡布，借助卷?yè)P(yáng)機(jī)沿軌道掛設(shè)。

（2）改裝臺(tái)車端頭，使鋼模板翻轉(zhuǎn)并有效固定背貼式止水帶。

（3）二襯施工要點(diǎn)：①混凝土襯砌之前，以注漿管位置為基礎(chǔ)嚴(yán)格控制鋼筋網(wǎng)綁扎高度，預(yù)留空隙避免影響升管過(guò)程，可根據(jù)實(shí)際操作需求適當(dāng)撥動(dòng)鋼筋網(wǎng)，解決預(yù)留空隙問(wèn)題；②注漿管上升的過(guò)程中，根據(jù)臺(tái)車面板與防水板的實(shí)際距離進(jìn)行調(diào)整，以保護(hù)防水板，避免損壞；③通過(guò)鋼模應(yīng)用，提高項(xiàng)目整體質(zhì)量，確?；炷脸尚头弦?guī)范；④模板就位前完成防水板等隱蔽工程的施工，隨后對(duì)其中線位置、高程值等進(jìn)行校核，嚴(yán)格控制曲線隧道的弧度值，有效減少接縫節(jié)點(diǎn)，提高通暢度。

3.6 電纜溝槽施工

采用移動(dòng)電纜溝槽臺(tái)車進(jìn)行電纜槽的布設(shè)施工，施工前對(duì)邊墻進(jìn)行統(tǒng)一清理，徹底清潔基底以提高附著質(zhì)量。溝槽蓋板鋪設(shè)時(shí)，兩端對(duì)齊且平穩(wěn)放置，微小縫隙以砂漿填平，以提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免縫隙存在導(dǎo)致其晃動(dòng)；統(tǒng)一蓋板尺寸，采用增設(shè)短鋼筋的方案，對(duì)電纜邊墻或溝槽進(jìn)行加固[9]。

3.7 安全管理措施

建立健全組織體系，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制，并明確具體責(zé)任人的工作責(zé)任。通過(guò)成立安全生產(chǎn)管理小組進(jìn)行全面協(xié)調(diào)管理，規(guī)范管理責(zé)任，明確工作細(xì)則。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)管，安全管理部，需協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工的各部門管理，妥善分工，切實(shí)提高施工質(zhì)量。

強(qiáng)化人員責(zé)任，加強(qiáng)人員管理，做好勞動(dòng)保護(hù)，保障施工人員的安全；科學(xué)穿戴勞保用具，嚴(yán)格落實(shí)安全責(zé)任制，具體到責(zé)任人；嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程與細(xì)則，加強(qiáng)安全執(zhí)法，全面查處安全隱患，及時(shí)采取措施防范，杜絕違章作業(yè)[10]。

加強(qiáng)崗前培訓(xùn)，嚴(yán)格技術(shù)交底，對(duì)施工技術(shù)人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，以增強(qiáng)人員安全意識(shí)和執(zhí)行力度，確保各項(xiàng)管理規(guī)范有效落實(shí)。嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)交底的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)安全文明施工，有效保障項(xiàng)目進(jìn)度，確保施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，道路交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的順利開(kāi)展奠定了良性基礎(chǔ)，而高速公路隧道機(jī)械施工技術(shù)水平的不斷提升，為公路建設(shè)行業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。該文基于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下的山區(qū)高速公路隧道項(xiàng)目施工工藝特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)階段施工中存在的具體問(wèn)題進(jìn)行了分析，以項(xiàng)目建設(shè)需求為基礎(chǔ)，提出了隧道機(jī)械化施工的作業(yè)要點(diǎn)，指出了項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)存在的技術(shù)難題及其處置措施，期望為相關(guān)項(xiàng)目的開(kāi)展提供技術(shù)保障。

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