高速公路桥隧连接工程中隧道洞门标准施工技术研究

晏社刚

（甘肃路桥第四公路工程有限责任公司，甘肃 定西 730030）

0 引言

近年来国家大力发展西部建设，高速公路建设逐年攀升。西部地区大多地势崎岖，大部分需要用到桥梁与隧道两种高速公路建设中的常见工程结构。桥梁和隧道的连接工程在整个高速公路建设过程中至关重要。桥梁与隧道的连接重点环节是隧道洞口的施工，洞口施工质量将直接影响整个桥梁隧道工程的工程质量。

因此，对高速公路桥隧连接工程中隧道洞门施工技术的研究意义重大。本文主要从隧道洞口选址、浅埋情况、偏压情况、岩堆情况等方面进行探讨，发现其中关键问题，采取针对性措施，以保证工程的质量和安全[1]。

1 隧道洞口选址

1.1 前期选址问题

隧道连接工程施工前，要对桥隧洞口进行科学合理的选址，选择合适修建隧道洞口的地点。因山体地形与普通地形地貌和地质情况都不尽相同，导致两者之间负荷能力差异较大。要对桥隧洞口进行科学合理的选址，就必须对所修建隧道山体的岩石、图层和水文条件进行勘察分析，从而选择修建隧道洞口最有利的地址，降低因选址问题而引起的施工安全事故的发生率[2]。

1.2 隧道洞门选址要“因地制宜”

在公路桥隧连接的具体工程中，往往会遇到一些对工程施工造成一定影响的地段，这些地段一般被称为“不良地质”。根据实际现场一般划分为三种情况：

第一，浅埋情况。具体指洞口埋深比较浅，岩体较软弱。

第二，偏压情况。隧道洞顶的覆盖层薄弱，地面横坡陡峭，隧道洞口呈现偏压趋势，负荷能力不对称。

第三，岩堆情况。隧道洞口处于比较陡峭的山体下面，洞口岩堆段在风化以及重力的影响下形成了岩体，导致增加桥隧连接段施工进度，同时排水也会出现问题。因此，隧道工程施工技术人员要根据施工所在地的具体地形、水文等情况，选择适当的隧道洞口地址。尽量选择未出现泥石流、山体滑坡和山体开裂的地址进行隧道修建工程[3]。

2 隧道洞门各阶段施工技术流程

隧道洞门施工主要分为三个阶段：浅埋段；偏压段；岩堆段。针对不同阶段采取不同的施工技术来确保施工作业安全效率[4]。

2.1 高速公路桥隧连接工程中的隧道洞口的浅埋段施工技术

在连接隧道和桥梁的工程中，若洞口位于浅埋段，相关施工人员一定要对其进行重视，浅埋工程的质量将决定后续工程能否顺利开展。隧道洞口施工时为了保障隧道基层的安全与稳定，需要做好高强度的支护，尽量采用人工挖掘，非必要情况不能刷坡。在隧道洞口进洞之前，做好防护措施，对上部围岩和地表进行加固，要着重控制围岩变形，可以采用二次加固的方法防止人工开挖对土体结构造成破坏，提高周围岩体的强度，避免山体倒塌的现象出现。最好采用人工进行隧道开发，避免大型机械在使用过程中对山体的破坏。

由于隧道浅埋段的覆盖层一般都很薄，洞口段隧道上方的土方承载力较弱，导致自身不具备稳定性，隧道上方的岩土很难有自承体系，隧道开挖后围岩承受压力大容易产生变形。因此在开挖后，施工过程中一定要做好安全防护，可采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网、工字钢架、格栅钢架等各种支护的形式进行二次衬砌施工。开挖的过程中要注意围岩变形情况，要根据现场具体情况制定合理的开挖方法，初期支护一定要采取刚度大、强度高的材料进行支护以防止隧道上方岩层受到破坏，同时根据测点监控洞口开挖的过程，结合现有数据进行研究分析，从而决定施工进度[5]。

围岩变形的预防办法是及时实施二次衬砌加以控制。在洞口开发及初期支护后，在变形量未到设计允许的70%或者变形速率比接近0.2mm/d 之前要及时进行二次衬砌，不然不能起到有效的作用。另外，正台阶法开挖以及从下到上施工是二次衬砌的施工技术重点，初期支护之后，要在衬砌断面加混凝土衬砌断面，厚度以250mm 为宜，衬砌断面可以保障支护的刚度，可以有效控制围岩形变。以我国某高速公路桥隧工程的隧道洞口浅埋段工程为例：

第一步，清理干净隧道洞口旁地表杂草、树木、岩石块等，采用超前支护喷锚加固洞口边坡。在拱部的衬砌轮廓外处沿水平方向均匀地打入两排φ42，长度为4m，每一个导管间平衡间距为40cm，环向距离是30cm，每个纵向3m 为一环，全部施工完毕后采用注浆的方法对上方围岩进行固结，以确保整个围岩的稳定性。岩浆注入与喷锚工作结束后再开挖进洞。

第二步,具体开挖隧道采用台阶法，该方法一共分为三个阶段，分别是上部核心、下部及仰拱，每阶段完成后都要进行相应的保护工作。保护工作完成后采用小导管进行超前支护，同时使用格栅钢架进行支撑。使用长度3m，环向距离100cm，纵向间距50cm 的锚杆，插入完成后钢筋挂网喷射厚度为20mm 的混凝土[6]。

第三步，在套拱施工的时候，其开挖的断面最少要比预期加大0.3cm 左右，以保证混凝土的衬砌支护不会因为套拱而断裂。

第四步，施工人员对隧道下部进行开挖时，要注意保护围岩的暴露面，围岩的暴露面过大时易导致引发整个山体的滑坡，所以相关施工人员在施工时要采用上下层台阶开挖的施工方式使两侧互相错开，错开距离以3～5m 为宜。开挖后，要将混凝土、锚喷支护及格栅钢架设置好，确保拱部的参数和支护的参数相一致，每层间的格栅钢架要焊接牢固以避免发生意外。

第五步，衬砌的施作要紧跟着掌子面相接轨，两个保护工作完成，衬砌环形成、安检通过后，才可进行仰拱的施作。仰拱的衬砌要高于拱部的衬砌2cm 左右。工程整体施工技术流程为：开挖—坡面清理—边仰坡加固—挂钢筋网—灌注混凝土护拱—施作锚杆、注浆—灌注混凝土护墙—中层开挖支护—灌注混凝土护墙—下层开挖支护—二次初砌施作—仰拱施作。

2.2 高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门的偏压段施工技术

由于地理条件和环境因素的干扰导致洞顶覆盖层比较薄弱,而隧道口外围的岩体密度又非常低,这往往发生在隧道底板上方的岩石向下倾斜，使洞口两边承受力不对称，导致出现偏压段，在开挖的时候容易导致坍塌或者在衬砌施作后开裂。因此在偏压段进行施工时，需要提前做好周围的支护结构，从而抵抗不同围岩压力，使支护形成环形以防止塌方现象的产生。在隧洞洞口偏压段的施工时，要增加其他辅助设施来抵抗围岩压力，可采用钢筋混凝土来建筑挡墙，也可提前做好支护以及施作衬砌，若条件允许也可增加锚杆挡墙护坡、钢筋混凝土设施等辅助措施，以此抵抗住来自围岩巨大的压力。施工偏压段隧道洞口时，应当注意下列几点：

第一，开挖时尽量保留先前的植被，可在压力承载方面起到一定的作用。采用人工和器械联合开挖的方法，可有效处理压力不平衡的情况。尽量减小工程的扰动，必要时进行边坡刷坡。

第二，需要在隧道洞口设计和建造排水系统，以确保洞口两侧和隧道顶部配备排水通道和排水口，从而确保没有地下水渗透，并在所有位置提供必要的支撑。

第三，大管棚应在隧道洞口开挖前制作，以便在隧道洞口工程施工期间提供必要的压力支撑。同时，灌浆用于进一步加固隧道开口，使其有足够的承载能力应对隧道开挖期间的压力。

第四，施工监测。施工时针对洞口、洞口支护、隧道设置多个监测点，监控各项指标，根据工程参数进行调整。施工技术的流程为：测量、放样—顶部排水系统—地表支护加固—洞内排水沟系统—导向墙施作—测量放样—搅拌站拌制混凝土—钢架加工及架设—制作混凝土试件—大管棚施工—制备浆液注浆封孔—沉降观测棚施工—观测结果若不符合要求加设大管棚地表加固—观测结果符合要求—洞身开挖[7]。

2.3 高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门的岩堆段施工技术

隧道洞门施工过程中通常都有岩堆的现象存在，主要由碎石或石灰石组成。这些岩堆由表层岩体在长期风化后，受重力作用搬运到坡脚进行堆积。大多数堆积物都是大块的石块和砾石，还有少量细颗粒状的泥砂，其结构空隙较大、松散，极不稳定，而且大部分的堆积物角度与坡度的角度是一致的，容易发生倾覆和倒塌，所以在隧道洞门的岩堆段施工时要先做好支护，同时尽量排除岩堆中的水分，最后再增加混凝土进行支护。施工时在对二次衬砌、初期支护加强的同时，若发生积水应第一时间将地下水排除，以此保持围岩的稳定性，避免出现安全隐患。遇到较大的岩堆时，要对整个坡面进行支护，地表注浆，以防止地下水渗入，预防危害发生。针对隧道洞口岩堆段的施工要注意以下几项：

第一，在排出岩堆中过多水分的同时拦截地下水，将洞门内悬石清除，并做好排水沟，全部完成后再以钢筋网混凝土做锚喷支护。锚杆采用二级螺纹钢，长2m，φ28，间隔1.5×1.5m，钢筋网片规格为20×20cm，挂好网片后喷射强度C25 混凝土，厚度为5cm。

第二，对隧道靠山一侧1m 之内进行注浆加固施工以抵抗侧面压力。注浆管长度13m，每1m1 排，共3排，呈梅花状设置。采用地表注浆对地表进行加固。

第三，开挖进行到40m 时进行二次注浆处理，采用φ42 的小导管进行注浆，小导管长5m，纵间距4m、环间距30cm，注浆时使用10°和30°外插角，两种角度交叠设置。之后每开挖40～50m 均采用同样的方法进行注浆。

第四，隧道洞门拱部或中下层开挖施工时，拱部开挖进尺80cm 后要进行支护，采用拱架、锚杆、钢筋网并喷射0.25cm 厚度混凝土，用焊接的方式把中部格栅和拱部格栅铡架连接成环，以抵抗侧面压力。

第五，当隧道掘进到一定距离，超前支护同时施作后，及时施作仰拱，使隧道结构能尽快形成一个全环封闭的结构，以此保证整个隧道洞口的稳定性，提高施工的安全系数。施工技术流程为洞口岩堆段排水系统—边仰坡加固—靠山侧注浆加固—设置网格栏或栅栏、加设混凝土做支护—拱部开挖支护—灌注混凝土护拱—上台阶开挖支护—灌注混凝土护墙—下台阶开挖支护—灌注混凝土护墙—仰拱—二次模筑混凝土。

3 结语

高速公路连接桥梁和隧道工程是建设高速公路中一个非常重要的部分，隧道洞门的施工质量直接影响到整个公路建设的质量。本文主要对高速公路桥隧连接工程中隧道洞门在实际施工中遇到的地质问题和处理方法进行分析，同时进行了具体的实证分析，较为系统地总结出在高速公路桥隧连接工程中隧道洞门的施工技术。然而，在实际施工过程中，由于不良地质问题处理方法不同，同时由于施工现场对设备的局限性，导致施工现场要根据不同的因素做出不同的处理方案。建筑施工企业要高度重视连接桥梁和隧道的洞门质量，施工时要考虑洞口施工设备的局限性，根据不同地质条件做出不同的处理方案。