浅析隧道施工新技术

浅析隧道施工新技术

作者：张良周宋庆毅

来源：《环球市场》2017年第21期

摘要：目前我国基础设施建设仍处于高速发展阶段，公路、铁路建设是其中重要组成，大多铁路、公路线均有隧道工程。隧道工程作为公路建设中最为重要的一个环节，加强其施工管理可谓是极其重要的。但由于隧道施工需要综合考虑地质、环境等多重因素，且具体施工技术难度较高，使得实际隧道施工必须要严格进行施工技术的控制。基于此，文章就隧道施工新技术进行简要的分析，希望可以提供一个借鉴。

关键词：隧道施工；新技术；应用

1.铁路隧道工程的特点概述

1.1施工环境较为恶劣

铁路隧道工程施工的环境大部分都较为艰苦，在具体施工过程中，极容易受到水文地质等因素的影响。同时铁路隧道工程施工需要使用众多大规格的机械设备，加之隧道内部空气不畅以及光线的不足，使得工程项目的整体施工难度较大。同时具体施工过程中，还需要对隧道的坍塌、地下水涌出以及瓦斯气体等恶劣环境等进行相应的防范，避免上述恶劣环境所带来的人员伤亡事故。

1.2施工工序相对较为复杂

铁路隧道工程施工通常需要多个工种和工序的完美衔接配合，且其主要在狭窄的工作面上展开大规模的进料、出渣运输等活动，其施工难度非常大。因此，为确保铁路隧道工程的施工进度和施工质量，需要对工程项目进行全面且科学的规划。

2.隧道施工新技术的应用

2.1水压爆破减尘技术

水压爆破减尘技术即是利用爆破应力波对水的不可压缩性，使经过水传达到炮眼围岩中的爆炸能量几乎无损失，减少单位岩石的炸药消耗量，减少温室气体及粉尘排放，并且有利于岩石破碎。炮眼中的水可以有效起到雾化减尘的作用，大大降低粉尘对环境的污染。

水压爆破减尘优化措施如下：

1）水袋选择优化。为提高水袋灌注质量，通过多次现场试验，根据炮眼直径42mm，确定袋壁厚0.8mm，袋径35mm，袋长200mm，袋头由平头改为圆头。另外封口温度过低会导致封口不严，水量损失严重，经试验，该地区水袋最佳封口温度为240℃。

2）炮泥制作优化。炮泥加工直径取36mm-38mm。炮泥中如砂过多，则炮泥成型较差；过少则炮泥比重小；水要适中，过少起不到粘合及降尘作用，过多则炮泥软，不易捣固坚实。经检测，炮泥四种成分的最优重量比例为粘土：砂：水：聚亚胺胶脂=0.75：0.11：0.08：

0.06。

3）装药结构优化。清孔质量不能满足时，易出现孔底欠挖，而且安装过程中，孔底水袋捣入深度较深，力度与深度不好掌握，易捣破水袋。建议首先提高清孔质量，采用水压清孔，其次将平头水袋改为圆头水袋，最后又在捣棍前端安装橡胶软头。

2.2湿喷混凝土技术

1）喷射角及距离。通常情况下岩面和喷嘴应要求垂直，其边墙在喷射作业时，要求将其喷射到顶端，需要先是喷嘴要向下10°才能再喷射作业；以直径的方向来进行喷射隧洞拱起部位，若格栅或钢筋网盖住了其作业面，其喷头就要轻微倾斜一下，但是角度调整限制在70°以内。在喷射过程中，喷嘴和作业面的角度不可以太小，避免使得混合料可能会在作业面上滚动，以导致形成了波形的喷面，也增大了其回弹量，从而也会破坏其喷射的效果；因此混凝土强度及回弹限值应以基准来对其喷射的间距进行设定，一般为0.6-1.2m。

2）喷射的顺序和时间的间隔。喷射时，须按“边墙-拱脚-拱顶”的顺序由下而上分层分段喷射。分层进行喷射时，每层的厚度最多不能超过60mm；在喷射时，两层之间的时差须限制在15-20min。在喷射之前，要对其找平施工面，喷头需呈螺旋状或s形来均匀进行喷射，每一圈均压至前一面至少半圈，而且旋转的直径最好不要超过300mm，每一次喷射的距离需要根据其速凝的结果进行确定，以便让喷出来的面层能相对光滑和平顺；在下一层混凝土喷射开始前要保证上一层的混凝土达到了相对强度，每一次喷射混凝土的长度最好在3-4m。

3）回弹量调整。在喷射过程中，会受到配筋、岩石或骨料之间的相互摩擦与相撞，从而使被喷射面上的物料掉落下来，称为回弹量。由于受到混凝土喷射的地方、水灰比、水泥掺量、空气压及骨料的配比和最大粒径等确定了其回弹量的大小。喷射混凝土的前期若回弹量相对大一些，在它变成塑性之后，粗骨料容易进入时回弹量就会缩小，因此需通过改变喷射混凝土的厚度以改变其回弹量；再者因混凝土的回弹材料中多以粗骨料为主并且水泥的掺量较少，所以它不能再新利用，从而降低了其最后的混凝土喷射的效果和质量。

4）整平。喷射混凝土平整有利于增加混凝土的耐久性和结构强度。如果对其强加振捣和整平就会物极则反，产生一些不好的情况，有可能会损坏钢筋和混凝土之间的粘结度而且容易

在混凝土里面出现裂缝现象。但是靠喷射时自然而然形成的则又会太粗糙，而且会对后期的二衬施工进行铺设防水板产生一定的影响。

2.3隧道支护技术

中长、大锁脚钢管技术是一种抑制初支下沉变形的加强技术，应根据现场围岩情况、初支变形情况对钢管直径、长度、数量、施作时机等技术参数及时调整。实践过程中要用到潜孔钻机进行成孔、安装作业，考虑到潜孔钻机使用成本，当浅埋软弱围岩需加强段落长度越长时经济效益越可观。当然，该项技术在其他类似的不良地质条件下，也可考虑作为一项常规的洞身初支加强技术。

通过设置纵向工字钢托梁加强初支的整体连接并对下设的钢管锁脚起到锁定作用，长、大锁脚钢管与常规的φ42*3.5mm钢管锁脚相比，极大地增加了锁脚对初支下沉变形的抵抗力。在浅埋软弱围岩进洞施工中，采用较常规的三台阶预留核心土法，辅以打设较大钢管锁脚和设置工字钢托梁控制初支变形，与传统的“CD”法或“CRD”法相比，其工艺简单、质量可控、成本低廉、进度快速。

3.隧道施工新技术的应用实例

某隧道全长7079m，进口设计高程4377.01m，出口设计高程4232.83m，该隧道初期支护采用的是C25喷射混凝土。在高寒高海拔地区公路隧道中的喷射混凝土施工中关键就是要保证喷射混凝土的强度及抗冻耐久性和抗渗耐久性。

3.1喷射工艺参数控制

喷射工艺参数的控制也是喷射混凝土施工中的一项关键技术，喷射压力、喷射角度以及喷射距离等都是对喷射混凝土施工有重要影响的参数。喷射工艺参数不仅影响喷射混凝土的强度，而且还影响对喷层厚度的控制。喷射混凝土时须严格控制好喷射压力，压送压力过高和过低都会导致回弹率增加。如果压送压力过低，混凝土自捣固的效果不足，回弹率增加。为降低喷射回弹量，湿喷混凝土的喷射压力一般控制在0.3MPa-0.6MPa。喷枪与喷射面的距离间隔一般以1.0m-1.5m为宜。

3.2喷射厚度控制

如果喷射混凝土的厚度达不到设计要求，起不到控制围岩过度变形的作用，会引起喷层开裂和剥落，以至影响工程的安全使用。影响喷射混凝土厚度的因素主要有：

1）回弹率：隧道拱部喷射混凝土时回弹率大，施工操作难，导致拱部混凝土喷层经常达不到设计厚度。为了防止这种情况的出现，拱部的喷射混凝土可以采用模喷的办法来施工。