摘要：本文認為加強隧道施工工藝控制是確保隧道工程質(zhì)量的重要方法。

　　前言

　　近年來，隨著我國西部大開發(fā)力度的加大，在快速發(fā)展的公路建設中，在多山的地區(qū)，隧道工程在公路工程中就變成一個重要的組成部分。而且隧道工程相對路面，橋梁工程來說有它的特殊性：一般地質(zhì)條件都比較復雜而且很難預測，完工后隱患不易察覺，這就須在施工過程中加強施工管理，做好工藝控制。

　　隧道施工主要包括開挖和支護兩大部分。在勘察設計過程中，根據(jù)實際地質(zhì)，地貌，符合路線順接要求的基礎上，本著路線最短，成本最低的原則確定具體的施工線路。施工就要嚴格按照設計方案，保證每一步驟實現(xiàn)設計的意圖。

　　1、開挖

　　開挖是隧道施工的龍頭，質(zhì)量，進度，安全，效益等無不與之密切相關，開挖符合要求，支護才有一個順利的保證基礎。

　　1.1開挖的輔助手段開挖的最大困難是隧道圍巖、地質(zhì)構造、滲水等情況復雜多變，很難完全了解。為了及時掌握變化的情況，指導施工，就要重視測量和地質(zhì)超前預報。

　　1.1.1測量某省最長的一座3.3km的公路隧道，為上、下行分離式隧道，從兩頭同時對向開挖，四個開挖工作面，測量用同一系統(tǒng)控制，保證兩端有同一目標，而且每二個月通過三角網(wǎng)或精密網(wǎng)對導線點校核一次，避免在施工過程中誤差累積而產(chǎn)生較大的偏差。隨著隧道開挖的進程加大，單洞單幅導線就象一根甩出的繩子，越長越容易偏離控制的中軸位置，也可以通過聯(lián)絡洞，把測出的導線值代入后相互驗證，當隧道開挖長度超過500米時，兩端如不能相互連通糾偏，就須在一條洞中建立兩條獨立的導線以便相互糾偏。

　　1.1.2地質(zhì)超前預報隧道開挖過程中，每前進一步都有意想不到的情況發(fā)生，所以超前預報就顯得尤為重要，目前我們能夠采用的地質(zhì)超前預報手段有：打超前探孔法，地震波法和超聲波探測法，也可以借鑒有經(jīng)驗的地質(zhì)專家根據(jù)地貌特征，掌子面巖石產(chǎn)狀，地質(zhì)構造特征對前方地質(zhì)情況的判斷。

　　1.1.2.1超前探孔法在掌子面最少布三個鉆探孔，如右圖：詳細記錄每個孔的進鉆速度，每種不同粉塵的出現(xiàn)部位及鉆粉巖性，鉆孔涌水量的大小。根據(jù)進鉆速度可以判斷不同部位的巖石強度及裂隙，節(jié)理發(fā)育情況；根據(jù)鉆粉巖性可以判斷不同巖性的里程樁號；根據(jù)涌水情況就可以知道不同區(qū)域的含水情況；由1，2，3號孔的布孔位置，可以計算出巖石在整個面上的發(fā)育情況，這種方法一次可以預報20米，操作簡單有效，一般施工單位通常喜歡采用。

　　1.1.2.2地震波和超聲波探測法根據(jù)波速在不同強度的巖體，空氣，水等介質(zhì)中傳播速度差異來判斷前方圍巖情況。這種方法做出的結論在離發(fā)射波30米以內(nèi)準確性較高，但隨著距離漸長漸差，而且投入人力物力相對較高，業(yè)主曾在隧道施工中進行過幾次超前探測。

　　專家預測有時準確性高，有時也會產(chǎn)生較大的出入，因為影響產(chǎn)生地質(zhì)變化的因素很多，而個人經(jīng)驗不同，主觀傾向性不同可能會得出不同的結論。如果幾種方法綜合使用，相互映證，準確性就會提高。以超前預報來指導開挖，就可以避免一些可能的塌方。

　　1.2開挖掘進，開挖一般采用爆破的方式，但特殊地段須用風鎬或鋼釬等撬挖。

　　1.2.1 Ⅲ類以上的圍巖，都采用全斷面爆破形式的開挖，為了保證不欠挖，少超挖，控制光面須采用光面爆破，周邊光爆孔孔距為50cm左右，采用不偶合裝藥，不偶合系數(shù)為1.25～2.5（按硝銨炸藥考慮），中間偏下布掏槽孔，掏槽孔按錐形布置效果最好，如圖一，但這種布置在實際當中上部和下部造孔施作不方便，所以一般采用“八”字掏孔，如圖二。光爆孔和掏槽孔中間布輔助孔，以掏槽孔為圓心呈環(huán)向布置，間距75～100cm，在孔深小于2米時光爆孔，輔助孔，掏槽孔軸向深度相同，如深度超過2米時掏槽孔深度在軸線方向適當加深10～30cm，因為掏槽孔的起爆率一般為85%左右，所以具體加深深度根據(jù)不同圍巖的起爆率不同而定，把握的標準是起爆后三種爆破孔的孔底在同一掌子面上為宜，掏槽孔的裝藥量相對光爆孔和輔助孔都高，單耗為4～7kg/m³.視圍巖強度、整體性、風化程度差異而調(diào)整，鉆孔深度可控制在0.8～3.5米，裝藥連線采用由內(nèi)向外分圈擴散，響炮采用毫秒雷管微差逐級引爆，掏槽孔、輔助孔、光爆孔逐級爆破的時間間隔為0.05～0.1秒，當中間拉出臨空面后周邊依次向里面爆破，每一輪爆破的強力沖擊波都向中部的臨空面方向，這樣減少對圍巖的震動破壞。

　　1.2.2 如果說Ⅲ類以上圍巖主要強調(diào)光面爆破效果的話，那么Ⅱ～Ⅲ類圍巖在此基礎上還要加強安全施工，防止掉塊或掉塊而引發(fā)的塌方，因為Ⅱ類圍巖是處于強烈擠壓破碎帶圍巖，有明顯的滑動面，而且滑動面在失去支撐后會產(chǎn)生相對滑動，所以對隧道穩(wěn)定帶來嚴重威脅。開挖時布孔方式同1，周邊孔有必要采用預裂爆破，而且整體要短進尺，弱爆破，每循環(huán)掘進不應超過80cm，單位體積耗藥量適當減少，以免引起大的震動，對圍巖的整體穩(wěn)定造成更大的破壞。

　　1.2.3 Ⅱ類弱或Ⅰ類圍巖可以撬挖，這種圍巖是大型斷層帶的擠壓的斷層泥或斷層充填物，大型褶皺的軸部巖石，當失去支撐后完全沒有自穩(wěn)能力；這種圍巖開挖方式有：留核心土法開挖，小導洞法開挖（又叫眼睛法），上部分臺階法開挖。

　�。�1）留核心土法開挖掌子面核心的部分先不動，在周邊環(huán)向用風鎬或鍬撬挖寬約1米的圓環(huán)，支撐鋼架，噴鋼纖維混凝土施作初期支護，再開挖下一格柵鋼架的位置，邊掘進邊擴大環(huán)向開口，掘進幾個循環(huán)后機械配合挖掉一部分核心土，再進行下一個循環(huán)。

　�。�2）小導洞法開挖（眼睛法）

　　兩側開挖寬約2米，高2米的導洞，開挖后先支護兩邊，在從兩邊向拱頂擴挖，邊挖邊支護，等挖到一定深度后，一般4～5米，在挖中堵墻，依此推進。

　�。�3）上部臺節(jié)法開挖在下部筑封堵墻，拱部人工開挖高1.5～2米的前導洞，先支護拱頂，頂部挖出一定深度后，再向兩邊依序下挖支護，這種開挖方式導洞不易過深，因為人工開挖，速度較慢，而且空頂太長，頂部沉降變形太大。

　　這種圍巖在地下水的作用下還可能產(chǎn)生吐泥涌水現(xiàn)象，更為嚴重會吐泥通頂，甚至引發(fā)整個隧道垮塌，。大風埡口隧道下行線K254+871樁號就發(fā)生了突泥現(xiàn)象，可計算的突泥量達2000m³，地表蘭溪河灘也產(chǎn)生了塌陷，是一次隧道涌泥的典型事故。

　　開挖這種圍巖，就不可避免地遇到支護的問題。

　　2、支護支護包括超前支護、初期支護和二次支護。

　　2.1超前支護超前支護在兩種情況下必須用到，一種情況是隧道在開始成洞時須用超前支護，另一種情況是遇到較寬軟弱帶，斷層或褶皺等地質(zhì)構造帶，因為遇到這兩種情況時就不是只采用短進尺就能避免坍方，還須提前采取支護措施，打超前小導管或大管棚。

　　2.1.1 小導管一般有3m、4.5m.、6m等不同長度，具體長度根據(jù)滑裂面的深度和圍巖破碎情況而定，導管孔直徑42mm，孔壁打梅花形小孔，以便進入圍巖后注漿用，這種支護相對施工條件簡單，循環(huán)快，但支護深度淺，如果滑裂面較深時會遭遇整個小導管垮塌的現(xiàn)象。

　　2.1.2 大管棚一般長度20m，管徑φ105，φ135，φ150，管孔選擇可以根據(jù)現(xiàn)有的施工條件而定，一般都能滿足要求。大管棚一般用在大型斷層帶內(nèi)施工，拱頂以50～75cm間距順洞軸線方向打入，然后注漿，如遇到涌水嚴重可加速凝劑（又名水玻璃），可以起到堵水和固結頂部圍巖的作用，使得前方待開挖的圍巖20m內(nèi)形成一個3m左右厚的固結圈，再進行下一步開挖。在隧道開洞時，因為洞口埋深較淺，加之地表巖石風化破碎，如不進行大管棚超前支護，一般都會在頂部產(chǎn)生邊挖邊塌的現(xiàn)象，甚至引起邊坡的大面積失穩(wěn)，對施工造成很大的威脅。如果超前支護過程中，前方圍巖完全松軟呈塑性狀，整個掌子面不能保證穩(wěn)定的情況極有可能引發(fā)突泥涌水。前面舉例某隧道下行線K254+871處，由于進行了地質(zhì)超前準確預報，開挖之前及時采用大管棚超前注漿。但當突泥發(fā)生后只用大管棚作超前支護也不能保證施工的正常進行，就須采用最強的一種超前支護形式：掌子面澆筑封堵墻，實行全斷面注漿，注漿管的分布形式可以參照全斷面開挖過程中放炮孔的布孔形式，注漿完畢后，再根據(jù)圍巖效果采用分臺式開挖，留核心土開挖或眼睛法開挖。

　　2.2  初期支護初期支護包括噴鋼纖維混凝土，工字鋼架和錨桿支護幾種形式。適用不同種類的圍巖。

　　2.2.1  Ⅲ類以上圍巖的支護形式在圍巖好的情況下，可以在開挖后直接噴混凝土，噴射厚度10cm～14cm，為了保證噴射混凝土的標號達標，回彈率在控制的范圍以內(nèi)，必須使用濕噴機噴射，鋼纖維采用佳密克絲RC6535BN型，摻量為30Kg/m³.噴射的平均厚度要大于設計值，最小厚度大于6cm.徑向用WTD25錨桿鎖固，長3～3.5m，因為Ⅲ類以上圍巖在光爆開挖后的松動圈厚度為1m左右，所以完全可以滿足初期支護的要求。

　　2.2.2  Ⅱ～Ⅲ類圍巖的支護在噴鋼纖維混凝土后架設格柵鋼架，間距100cm左右。

　　這兩種支護形式的圍巖在開挖過程中的預留變形量為0～8cm，根據(jù)圍巖的變形情況而定，以免開挖后的拱頂在二次穩(wěn)定變形后收縮侵入凈空。

　　2.2.3  Ⅱ類以下圍巖的支護形式中，噴射混凝土厚度增至18～22cm，鋼纖維摻量根據(jù)情況可增至35Kg/m³，格柵變成工字鋼，可用16～22cm鋼架，鋼架間距在50～80cm之間，預留變形量8～18cm，錨桿長度可采用3.5～6m的規(guī)格，必要時也可用張拉錨桿，以減少穩(wěn)定變形。如遇到大型斷層帶，在初期支護完成后，還須加強邊墻的穩(wěn)定強度，可打4.5～6m長的徑向小導管，間距80～150cm，梅花形布孔，進行固結灌漿，以代替徑向錨桿。

　　在整個初期支護的過程中，如有富水段，須打排水管進行引水，然后噴射混凝土。一般來說，初期支護完成后，不允許噴射混凝土有開裂，拱架不許有較大變形，不能有成線狀的漏水現(xiàn)象。

　　2.3 二次支護二次支護是一次支護的加強，徹底防止水滲漏的重要保證。

　　2.3.1  二次支護的條件初期支護完成后，進行二次支護、襯砌和仰拱澆筑，撐控支護的時間，直接關系到襯砌結構的安全，過早施作會使二次支護和初襯承受較大的圍巖壓力；過晚支護又不利于初期支護的穩(wěn)定，施工時應滿足以下幾點：

　�。�1）監(jiān)控量測的位移速率明顯減慢，圍巖基本穩(wěn)定。

　�。�2）產(chǎn)生的位移已達預計總位移的80%～90%.

　�。�3）邊墻的位移速率小于0.1～0.2mm/d，拱頂?shù)南鲁了俾市∮?.07～0.15mm/d.

　�。�4）穩(wěn)定性很差的圍巖，在較長時間不能達到以上要求，噴混凝土后出現(xiàn)大量明裂縫，應用較強的二襯支護形式及早施作二次襯砌，以改善圍巖的變形條件。

　　2.3.2 仰拱澆筑仰拱的圓心在隧道公路的垂直平分線上，半徑是隧道拱頂半徑的2～3倍，增大半徑主要考慮減少開挖和回填澆筑量，仰拱厚度一般為40cm ，布雙層鋼筋，上下保護層各5～6cm.上面填充路基混凝土。這樣可以同二襯混凝土形成一個圓形環(huán)，我們知道在承受周邊擠壓時，環(huán)形是最理想的形狀，仰拱施作主要就是基于這一點考慮。所以大風埡口隧道在Ⅲ類以下圍巖都設有仰拱。但在Ⅲ類以上的圍巖支護中，由于圍巖自身穩(wěn)定性好，出于節(jié)約成本考慮，可以不設仰拱。

　　3、二襯混凝土

　　二襯混凝土是起到對初襯的加強和徹底防止?jié)B水的作用，如果說開挖和初襯的隧道只是個半成品，那么二襯后就基本為成品了。二襯包括土工布，防水板和二襯混凝土。

　　3.1 土工布，規(guī)格350g/m²，鋪設在初襯混凝土上，主要起到一個對防水板的保護作用。

　　3.2 防水板，厚1mm，它主要起到防止二襯漏水的作用，是二襯中很重要一環(huán)，沿隧道延伸方向的粘結，搭接長度不能小于50cm，環(huán)向搭接不能小于10cm，膠結必須密實，不能有漏洞或斑眼。

　　3.3 二襯混凝土為鋼筋混凝土，厚度因圍巖類別不同有所不同，范圍35～50cm厚，通過矮邊墻、仰拱和路基混凝土連為一體，形成完整的環(huán)向拱。

　　在初襯和二襯之間，須要把引出的排水管從土工布后面引到排水溝，二襯的環(huán)向部位在同一樁號設完整一道排水管，正常情況最少每15m設一道，在特別的富水區(qū)域可以根據(jù)實際情況增設，以利于順暢排水。每兩段二襯混凝土的連接縫處必須設一道止水帶，以防接縫處漏水。

　　隧道的整個施工過程中，開挖是主要控制規(guī)格，初期支護和二次支護的主要目的是變被動支護為主動支護。以達到堵水、引水、排水、防止?jié)B漏。