四車道隧道施工工藝探討

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摘要：結合某工程案例，對大斷面單洞四車道隧道施工中采用的三臺階七步開挖工藝以及雙側壁導坑工藝進行了分析，總結了施工要點，包括隧道開挖施工、隧道防排水施工以及隧道二次襯砌施工等，旨在保障隧道工程的施工質量。

關鍵詞：大斷面；單洞四車道；隧道工程；施工工藝

對于大斷面隧道工程施工，要基于隧道工程現狀，并結合經濟技術論證，對施工開挖等工藝進行選擇。大斷面單洞四車道隧道的受力條件較為復雜，其襯砌結構通常承受著較大的圍巖壓力。另外，在隧道施工過程中存在諸多施工工序轉換，且開挖隧道會多次對圍巖造成擾動，極易導致圍巖失穩，甚至破壞隧道結構。為此，必須把握施工工藝要點，有效保障隧道圍巖穩定和施工安全。

1施工工藝

1.1三臺階七步開挖工藝。三臺階七步開挖法對Ⅳ級隧道圍巖具有較強的適用性。該施工工藝能實現對大型挖裝設備的充分利用，能大幅度提高施工功效，并有效減少臨時支護的成本，從而提高隧道工程施工的綜合效益。隧道洞口段通常埋深較淺，且地質狀況相對較差，巖層極易出現破碎、風化等現象，缺乏良好的穩定性。為此，要嚴格遵循“早進晚出”的施工原則，先支護后開挖，及時開展襯砌施工將洞口有效穩住，并避免盲目開挖。對洞口實施襯砌施工，實現簡支梁構造后，采用三臺階七步開挖法逐步推進[1]。1.2雙側壁導坑工藝。雙側壁導坑法，又稱為眼鏡工法或者雙側壁導洞法。該施工工藝主要是在隧道主體兩側對側壁導坑進行開挖，對洞口段以及圍巖破碎段的隧道較為適用。對導坑進行開挖，要避免直接或間接對圍巖造成擾動。導坑斷面要近似地保持為橢圓狀，確保其周邊輪廓圓順，防止應力過度集中。在初期施工階段，要選用掛網以及格柵鋼架作為施工支護，及時開展施工作業，確保斷面及早閉合，實現對圍巖自承能力的有效利用，對圍巖變形進行有效控制[2]。另外，要針對圍巖支護結構構建相應的監控測量系統，提高施工管理的信息化水平，隨時掌握施工過程中的動態變化，并合理調整各項施工工藝和相關設計參數，有效保障施工安全。雙側壁導坑施工工藝如圖1所示。

2大斷面單洞四車道隧道施工實例

2.1工程概況。某大斷面單洞四車道隧道工程1號隧道左幅長度為740m，其中暗挖段實際長度為370m，2號隧道左幅和右幅長度均為520m，其隧道凈寬為19.5m，凈高為9.5m。該隧道工程1號隧道及2號隧道的最大埋深分別是38m和29m，開挖斷面超過250m2。該隧道工程施工采用三臺階七步開挖工藝和雙側壁導坑工藝進行比較試驗。其中，三臺階法以4榀鋼拱架作為支護，進尺2.4m；雙側壁導坑法開挖總天數為9天，以9榀鋼拱架作為支護，進尺4.8m，每天平均進尺0.53m。對上述兩種方法進行比較發現，相對于三臺階法，雙側壁導坑法引發的地表沉陷較少，但開挖斷面存在較多分塊，且對隧道圍巖造成了較大擾動，初次支護期間，全面閉合耗費了較長時間。在開挖后，各分塊立即實現閉合，但施工速度相對緩慢，施工成本較高。從施工成本和施工進度來看，三臺階法相比雙側壁導坑法更具優勢；從施工安全來看，則雙側壁導坑法相比三臺階法更具優勢[3]。2.2施工工藝要點。（1）隧道開挖施工若隧道洞口軟弱段存在的Ⅴ級圍巖是砂土狀全風化花崗巖，則直接實施機械開挖，或通過爆破法實施開挖。在爆破施工期間，要嚴格控制實際裝藥量，在一定范圍內對爆破振動進行有效控制，避免嚴重影響圍巖。要分階段進行隧道開挖，并對進尺長度及臺階長度進行嚴格控制[4]。要將左右側壁導坑相應的前后間距控制在20~40m范圍之內。通常分為上臺階和下臺階對側洞進行開挖，每次開挖均需將循環進尺嚴格控制在0.6~1.8m范圍之內，將臺階長度控制在10~20m范圍內，將襯砌滯后開挖控制在25~40m范圍內。（2）隧道防排水施工防排水施工要遵循因地制宜和綜合治理的原則，防、堵、截、排有效結合。將排水邊溝設置在行車道前進方向的左右側邊緣，將Φ10cmHDPE縱向排水管設置在襯砌兩側相應的墻腳外側，并用Φ10cmHDPE排水管橫向連通排水邊溝[5]。在初期支護與二次襯砌間沿隧道全長設置厚度為2.0m的EVA防水板，并使用規格為300g/m2、幅寬在2.0m以上的無紡土工布。將埋式塑料止水帶設置在沉降縫中，將遇水即發生膨脹的止水膏用于縱向施工縫以及環線中。在防水層與錨固支護二者間，環向設置MF12塑料盲溝，盲溝間距控制在10m。二次襯砌施工要選用抗滲等級在P8以上的混凝土[6]。明洞段襯砌需使用兩布一膜的外貼防水層，洞頂回填時設置兩道黏土隔水層。截排水溝設置于洞頂，以避免雨水破壞洞口及坡面。防水層施工時采用無釘鋪設工藝。基面處理至少要比防水層作業超前兩個循環。防水層施工則要比隧道二次襯砌超前5~20m。鋪設開始前，要預先對初期支護的噴射混凝土進行表面處理，確保其表面具有良好的平整度。在鋪設防水層的過程中，要借助設備儀器在施工作業面對復合防水板進行固定，然后會用到熱熔襯墊以及射釘固定的專用防水板。防水層之間的搭接寬度控制為10cm。根據射釘的實際溫度，并結合設計速度實施焊接。焊接完成后，要對焊縫進行氣密性檢測，將氣壓增加到100~150kPa，若氣壓在3min內保持不下降，即認定焊縫合格[7]。（3）隧道二次襯砌施工仰拱施工完成后進行隧道二次襯砌施工。在隧道圍巖以及初期支護的變形保持基本穩定時，實施二次襯砌施工。若隧道的水平收斂速度為0.1~0.2mm/d，且拱頂位置的下移速度保持在0.1mm/d，則認定隧道圍巖穩定。對于Ⅴ級圍巖及Ⅵ級圍巖而言，二次襯砌施工時，要基于襯砌具備的承受能力合理設計圍巖壓力，并以測量結果為依據，確定二次襯砌的施工時間[8]。若襯砌段的圍巖變形超出允許范圍，且缺乏足夠的初期支護力，除了對初期支護進行強化外，還要深入研究二次襯砌的相關參數，有效保障變形穩定。要借助液壓襯砌臺車對正洞拱墻相應襯砌實施整體澆筑，采用泵送入倉的方式，并借助插入式振搗器實施振搗。通常，養護時間控制在36h以上。確保混凝土強度滿足設計要求后再拆模。拆模之后，要養生14d以上。在洞外設置混凝土拌和站進行集中拌制。襯砌混凝土的實際質量受運輸、澆筑以及振搗等施工環節的影響。為此，要嚴格遵循施工方案設計中的各項要求，以現場試驗結果為依據開展施工。根據隧道實際情況，制作大型模板，在臺車上設置搗固器，通過外部振搗法實施對混凝土進行搗固，并嚴格控制振搗時間。

3結語

綜上所述，大斷面單洞四車道隧道的施工工藝主要包括三臺階七步開挖工藝以及雙側壁導坑工藝。在大斷面單洞四車道隧道施工中，要把握隧道開挖施工、隧道防排水施工以及隧道二次襯砌施工等施工工藝要點，有效保障隧道圍巖穩定和施工安全。

參考文獻：

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[2]徐晨，吳艷.喀斯特地區單洞4車道隧道支護參數及開挖方法探討[J].交通科技，2016（3）：92-95.

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[6]黃倫海，錢七虎.公路隧道大斷面改擴建施工開挖方案研究[J].現代隧道技術，2016，53（5）：145-153.

[7]趙倩.四車道特大斷面大跨度隧道的開挖與支護力學性能研究[J].公路工程，2016（6）：145-149.

[8]李雷，畢曉剛，張強強.大斷面隧道開挖工藝研究[J].云南水力發電，2017（6）：73-77.

作者:王訓 單位:貴州雙龍航空港開發投資（集團）有限公司