高速公路隧道洞口工程的施工技术研究

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  摘要:随着经济的不断发展,高速公路建设得到快速发展,并进入一个全新的时期。隧道是高速公路建设中常见工程,而隧道洞口则是隧道建设的中枢环节,唯有保证隧道洞口建设的质量,才能确保隧道工程的顺利、安全施工。而受多种因素的影响,隧道洞口施工过程中易出现偏压、浅埋和坍塌等事故,从而影响高速公路的隧道建设进程,隧道洞口成为施工难点。本文分析了高速公路隧道洞口工程施工的特点,并介绍了隧道洞口施工的几种常见技术方法。
  关键词:高速公路;隧道洞口;施工;特点;技术
  前言:高速公路是现代交通运输业的重要组成部分,并成为经济发展中必不可少的基础设施。在高速公路建设中,隧道是其中最为常见的工程之一,而隧道洞口施工则是隧道建设的中枢环节,同时也是隧道建设施工的难点。随着现代科技水平的不断提高,隧道洞口建设水平也得到一定程度的提高。但隧道工程属于地下结构物,所涉及的工序、技术等均比较多,因而加大了高速公路隧道洞口施工的難度。而要保证隧道洞口施工的安全、顺利进行,就应了解和掌握隧道洞口施工的技术方法。
  一、高速公路隧道洞口施工概述
  (一)隧道洞口施工的特征
  总结高速公路隧道洞口施工的特征主要有以下几点:(1)工序复杂:与露天施工相比,地下施工的难度更大,且工序更为复杂。在有限的空间和相对恶劣的施工环境下,要完成钻孔、防排水水管安设、装药、出渣、爆破、喷砼、安设锚杆、防水板悬挂等工序[1],且这些工序很多都是交叉作业,各工序之间存在相互制约的关系。(2)隐蔽性较大:隧道竣工后,只能看到外观,内部的二衬厚度、防水板、防排水的环向水管、防水板、锚杆、钢拱架等均在隐蔽的地方。(3)受地质环境的影响大:在进行山岭隧道施工时,常遭遇断层、褶皱、节理等地质现象,这些地质因素都是影响岩体稳定的重要因素,并是引发地质灾害的主要原因。而高速公路隧道洞口通常为“U”形,若坡脚、山体存在地形不对称现象,则会造成隧道洞口两端承载压力的不对称,从而易引起偏压、浅埋和坍塌现象。因此,隧道洞口施工受地质环境因素的制约很大,并直接影响施工的难度和进程。(4)施工的动态变化较大:地质条件的复杂性、地质勘探的局限性等使得隧道洞口施工的动态变化较大。如常遭遇突发地质灾害或意外事故(漏水、塌方等),除了影响施工进度之外,原制定的施工方案、施工技术方法也会随之进行调整和修改。
  (二)隧道洞口施工的原则及注意事项
  进行隧道洞口施工时,应遵循一定的施工原则和注重有关事项。施工原因主要是应遵循浅埋暗挖的原则,即在距离地表比较的近的地下进行地下洞室暗挖施工。同时,执行“管超前、强支护、短进尺、严注浆、勤测、早封闭”措施[2]。其次,进行隧道洞口施工时,应充分保证周围岩石结构的完整性。为此,在洞口开挖时,可适当应用机器进行挖掘或采取人工爆破等辅助方法,保证最大限度降低对山体岩层的干扰和损坏。以充分发挥岩石的承压能力。第三,做好施工前的各项准备工作。包括严密勘查施工地点的地质结构类型、特点,周围地理环境等,特别应对地层、地形等进行详细的研究,充分做好潜在灾害的预防工作。另外,详细罗列施工技术方案,并进行严格的审核。
  二、高速公路隧道洞口施工工艺
  (一)超前预支护工艺
  超前预支护是隧道开挖前所进行的一种支护方法,与超前预加固共同构成超前支护。超前预支护工艺又包括超前小导管法、掌子面喷射混凝土封闭法、管棚法、超前锚杆法。
  1.超前小导管法
  一般多用于预支护自稳时间比较短的砂层段、浅埋段、软弱破碎带、洞口偏压段、断层破碎带、砂卵石段等地段。破碎或软弱地层凿空后易发生塌孔现象,或者在施作超前锚杆时较为困难等情况下,应用超前小导管支护工艺是首选。但超前小导管支护需要与钢拱架配合使用。注浆加固时,在条件允许的情况下可直接在地面进行注浆加固。若有导洞则可在洞内完成注浆加固。同时,安装导管前应清理干净工作面,并对其进行牢固、严密封闭。加固小导管时,应保证其安装位置的正确性,并留有足够的长度,控制好小导管的钻设角度,以保证工作面的稳定。为提高小导管自身的强度和刚度,可在小导管的钢管处钻设注浆孔。为防止隧道开挖时,小导管在地层压力下出现漏浆现象,可在小导管的尾部设有封堵孔。另外,注浆时,可根据土质条件进行注浆工艺选择。例如,在砂层中可选择劈裂注浆法,在砂卵石地层中可选择渗入注浆法,而在淤泥质软土层中选择高压喷射注浆法等[3]。注浆材料应保证具有较强的稳定性、抗渗性、耐久性等。
  2.掌子面喷射混凝土封闭法
  隧道洞口岩石的含水量较大或稳定性较差的情况下,一般多采用掌子面喷射混凝土封闭法。该方法对掌子面喷射混凝土能起到暂时密封的作用,从而有效防止岩体由于风化作用而出现坍塌的现象。同时,又能使掌子面保持较好的稳定性。但在进行混凝土喷射前,为确保浆液能够深入岩缝,提高岩石和浆液之间的融合性,可对掌子面进行封闭,使其发挥止浆墙的作用,从而提高灌注的效果[4]。
  3.管棚法
  管棚法也叫伞拱法,是下地结构工程进行浅埋暗挖时的一种常见支护结构。该工艺是在已经钻好的空洞中,按照设计将钢管安装好,同时对钢管内部进行灌浆,使钢管和钢架构成一个预支护系统,使其能有效承担周围岩石的压力,增加纵向梁、横向的作用,从而提高周岩的稳定性。这对防止地表下沉和土层坍塌有重要作用,并有利于确保后续支护施工的安全进行。管棚法即使在地质比较松软或不完整的地层上也能发挥较强的支护力。
  4.超前锚杆法
  超前锚杆法也叫斜锚杆法,是沿着开挖的轮廓线,通过比较大的外插角向着开挖面的前方进行锚杆安装,以对前方围岩形成预支护,从而能对出渣、装渣、衬砌、开挖等作业起到良好的保护作用。该工艺一般用于浅埋松散、地下水较少、围岩应力比较小的破碎地层。但应用该工艺时应注意抓住质量控制要点,如锚杆尽量早强,外露长度在10cm之内;锚杆安装后4h内禁止进行爆破作业;锚杆及药包等材料应先进行质量检定;进行洞内作业时保证有良好的照明;废料废气必须在处理合格后再进行排放等。
  (二)超前预加固技术
  超前预加固技术分为洞内钻孔注浆和地表注浆两种。洞内钻孔注浆是将具有凝胶和填充性能的浆液材料,利用注浆机将其压入地层中,浆液经过凝胶硬化作用,将地层中的缝隙进行堵塞和充填,在隧道开挖时则能起到良好的防渗漏效果。地表注浆则一般应用在地质条件相对较差的地区,但不适合用于粘土土质中。而选择浆液时应注意与周围岩石的性质相适应。注浆时先将带孔的钢管置于围岩当中,然后在密排花管中进行注浆,以提高围岩的承压能力。
  三、结语
  总之,高速公路隧道洞口施工是隧道建设施工的重点,了解高速公路隧道洞口施工的特征以及相关施工工艺,对提高我国公路隧道工程建设水平具有重要意义,为此,应引起足够重视。
  参考文献:
  [1]田力.公路隧道洞口工程施工技术研究[J].黑龙江交通科技,2013(10):119-120.
  [2]赵翔宇.公路隧道洞口工程施工技术探讨[J].科技创新导报,2012(31):98.
  [3]杨能羽,仇凡.公路隧道洞口工程施工技术探讨[J].,2013(26):94-95.
  [4]代永前.高速公路隧道洞口工程施工技术[J].交通世界,2013(07):268-269.
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