谈隧道土建工程施工

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摘要：本文主要就是针对就隧道土建工程的施工从开工前的准备、隧道掘进、隧道落底处理及防排水的布设等作了较详细的介绍，有一定的参考价值。

关键词：隧道；土建；施工

中图分类号：U45文献标识码： A

1、开工前的准备工作

1.1、工前要详细复核图纸，尤其要详看围岩类别，并实地进行核对，根据围岩类别，初步确定主要工序的施工方法及各种原材料的用量。

1.2、复核导线点精度以及水准点高程。

1.3、选择一支有资格、有隧道施工经验的施工队伍，特别是要对主要技术工种如风枪工、喷锚工、爆破工进行专业技术培训。

1.4、备足各种合格材料，如水泥、黄砂、石子、钢材、钢格栅、钢支撑、风机等，对隧道施工中可能遇到的突发事件要做好充分准备。

2、隧道土建设计

2.1、洞口位置的确定以及洞门设计

洞口设计以“早进洞，晚出洞”为原则，最大限度地降低洞口边、仰坡的开挖高度，以保证山体稳定，同时减小对洞口自然景观的破坏。根据洞口地形、地貌，并结合城市道路项目之特点，本隧道左右幅进出口四个洞口均设计为削竹式洞门（图1）。结合工程特点与周围地形地貌，对洞口段进行植树、植草绿化。

图1削竹式洞门纵剖面图

2.2、隧道衬砌设计

本隧道衬砌根据围岩级别、地形、埋深、成洞条件等进行设计。在隧道进、出口成洞条件困难段设计为明洞衬砌，其余地段与隧道所处围岩相对应设计为复合式衬砌。隧道洞身衬砌为初期支护和二次衬砌共同承担荷载的结构，用荷载一结构法及地层一结构法进行数值分析，有限元数值模拟选择几种典型工况分析，其计算结果。

隧道设计支护参数如表1所示，隧道设计还采用管棚、超前小导管、超前砂浆锚杆等辅助措施。

2.3、隧道防、排水及路面设计

根据隧道区的气象、水文条件，本隧道的防排水设计采用以“防、排”为主，“防、排、堵、截”相结合的综合治理措施。其各段的防、排水情况如下。

2.3.1、洞外

根据地形情况，在洞口上边、仰坡外侧设置与地形相应的截排水沟，将洞顶水引出隧道区，引人天然沟中排走。

2.3.2、明洞

明洞拱墙部外层铺设由土工布、塑料防水板、土工布组成的防水层；在洞顶回填土上还设置一层厚50。m的粘土隔水层，让水顺回填土坡面流进洞顶水沟引人沟谷中排走。在墙脚处设置纵向。排水管并与沿横向排水管相连，将衬砌背后的水引人中心水沟排走。

2.3.3、洞内

在初期支护与二次衬砌间敷设土工布和塑料防水板组成的防水层，同时要求模筑混凝土的抗渗等级为S8。并对施工缝、工作缝、沉降缝作专门的防水处理。同时在初期支护与二次衬砌之间，每隔10m左右设置一环向排水管，排水管与墙脚处设置的纵向排水管相连，在隧道纵向每间隔25m设一道横向引水管，将衬砌背后水引人路面下面设置的中心水沟排走。隧道路面水通过在两侧设置的边沟排出隧道区。

隧道采用沥青混凝土上面层与水泥混凝土下面层组成的复合式路面。

3、隧道土建施工

3.1、施工方法

对洞口土质或易坍塌的软弱围岩地段，采用机械开挖，预留核心土台阶分步开挖法施工；洞身围岩施工开挖方法:断层破碎带等不良地质段及V级围岩较差段采用CRD法，V级围岩较好段采用短台阶法，Ⅳ级围岩段采用台阶法。

隧道掘进及喷锚支护

由于隧道的地质千差万别，设计中对地质的钻探不可能面面俱到，因此施工时要根据围岩类别的变化，在请示驻地监理工程师的前提下，及时调整支护类别，以保证掌子面的安全。对隧道施工总的指导原则是短进尺、弱爆破、强支护。

3.1.1、超前锚杆及法向锚杆的布设

隧道施工中常见的围岩类别有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类，对于Ⅱ、Ⅲ类围岩一般要打超前锚杆，超前锚杆的布设见图1、图2。

图2超前锚杆的布设

图3超前锚杆

超前锚杆的要素有4个:一是外插角，二是长度，三是间距，四是搭接长。4个要素掌握使用得当，当它配与钢格栅、钢支撑及纵向连接筋后可起到棚架作用，预防隧道因围岩本身强度不足引起的大面积掉顶，一般锚杆的插入角≤4°，搭接长度≥1m，而法向锚杆是隧道掘进后为了防止局部薄层塌落、掉块而采取的预防措施。

3.1.2、隧道掘进及初期支护

隧道掘进一般采用全断面开挖法，当围岩类别较差且占总长比例较大时亦可考虑台阶法，但无论采用全断面法还是台阶法，掘进的关键仍然是打眼爆破，一般Ⅱ、Ⅲ类围岩孔深不超过2m；Ⅳ、Ⅴ类围岩不超过4m，周边眼的孔距≤40cm，中间眼的孔距呈梅花形布置，间距≤1m，爆破形式采用微差毫秒雷管爆破，起爆时间是先中心后周边。对周边眼要严格控制装药量，一般以爆破后留有半个孔眼效果为最佳。当爆破完毕，要及时清理落石、掉块。对于Ⅱ、Ⅲ类围岩要尽快安装钢格栅或钢支撑，并进行喷锚，以使钢筋骨架与砼形成整体。对于Ⅳ、Ⅴ类及以上围岩要进行局部挂网喷射，以保证下个循环作业时的人身安全。

3.2、隧道落底的处理

根据围岩类别的不同，隧道落底一般分为仰拱和调平层施工两种。对于Ⅱ类围岩必须加做仰拱，以使隧道本身形成一个卵型壳体，增强自身的抗压能力，对于Ⅲ类围岩可在收剑仪观测数据的指导下，结合设计文件决定取舍，对于Ⅲ类以上围岩一般仅做调平层即可。需要说明的是:水沟底与调平层底高差较大，落底时应分开爆破，且要注意装药量，以防对设计标高以下的基岩造成太大的影响。

3.3、防排水的布设

隧道漏水是公路建设中通病之一，根据以前的施工经验，笔者认为隧道防排水应以排为主，以防为辅，务必使水形成环路。为了形成排水系统，一般隧道设计均在边墙两侧设置了排水沟、纵向软式透水管、横向排水管，其工作原理是拱部水通过一定约束渗入软式透水管，每隔一定长度由横向排水管输入排水沟，最后流出洞外。

3.3.1、对涌突水段的处理

于地质构造运动或岩层受到挤压，或由于石灰岩本身的机理，在某些地段极易形成薄弱面使得地面水有可能在短时间、在某一区间形成径流，这时防排水的处理措施应当是:根据涌突水的大小，先在比较集中地段设置横向软式透水管，然后铺设排水板，排水板的作用一是保证大量的径流水进入横向软式透水管，其次是使剩余的水顺排水板流入纵向软式透水管，为了防止排水板渗漏，在其外沿环向挂设复合式防水板。

3.3.2、对淋水段及渗水段的处理

一般淋水、渗水段水量不太集聚，但严重影响行车，且对道路的破坏性极大。对于淋水段一般应先将水用排水板沿环向引入纵向软式透水管，并通过横向排水管排入排水沟，为了防止排水板的渗漏，在排水板外再挂复合式防水板，以保证渗水能全部归入排水系统。对于渗水段仅挂设防水板并使之排入纵向排水系统即可。

总之，对于防排水系统，要保证排水畅通，一是要防止防水板挂得过紧，以免影响混凝土二衬时因拉力过大造成某断面撕裂，二是要尽可能少在防水板外钉钉，以防水流沿钉孔外溢。

3.4、混凝土二衬施工

混凝土的二衬应在检查防排水系统确实可靠、隧道各种预埋件安放适当以后进行。由于隧道开挖破坏了原先地层结构，水压力要重新进行分布，在原先施工时的无水段，竣工后亦可能成为漏水段，因此为了防止意外情况的发生，应将二衬混凝土提高为防渗型，需要说明的是二衬混凝土每板之间的结合处是渗水的薄弱环节，施工时对模板台车安置止水带的端头一定要谨慎对待，确实保证止水带位置正确、平面舒展、止水可靠。

综上所述，随着交通事业的发展，公路建设已向着高标准、高等级方向逐步发展，为了线型顺适、纵坡平缓、路线快捷，在山岭区修建高等级公路不可避免地要跨越沟谷、横穿山岭，因此，桥梁、隧道的设计已成了缩短运矩、减缓纵坡的第一手段。

参考文献

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