公路隧道施工及监控技术浅析范文

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摘要:

介绍了高等级公路隧道施工技术方案的确定方法，从洞口开挖、钻孔、注浆导管安装、爆破、塌方处理、初期支护等方面，阐述了公路隧道施工阶段的技术处理措施，并分析了施工监控量测项目及方法，提高了隧道施工的安全性。

关键词:

隧道，围岩，监控技术，支护结构

0引言

21世纪，隧道工程的作用越来越重大。隧道一般指在保留上部地层的情况下，挖出具有某种功能用途的地下空间。按照施工场地的划分，可以分为岩石隧道和软土隧道。高等级公路隧道能够在山地地区克服地形阻挠，保证交通线路的连贯，还可以防止出现落石、塌方等情况，其能解决环境敏感以及城市拥堵的现实问题，对其施工和监控技术进行研究非常具有必要性。

1高等级公路隧道施工技术

1．1对施工技术方案的确定

首先要对施工作业线进行安排。我国目前施工作业主要按照现场地质情况以及隧道的结构应用导洞先行的方式。从中导洞前掘45m后浇筑中墙，当混凝土强度升高到一定标准后，进入左洞，并将右洞的掌子面控制在左洞后10m的范围内。等到围岩变形稳定后，再次衬砌。如果初期没有达到较高的支护强度或者出现较大变形，要提高初期的支护强度，初期支护要采用锚杆、喷混凝土以及格栅钢架，并对二次衬砌的设计参数进行调整，将二次衬砌与掌子面的距离保持在30m左右［1］。其次要注意施工时的防尘和通风，应用湿式凿岩的方式以及爆破洒水能够减少粉尘浓度，针对通风可以应用压入法，分别用轴流风机对中导洞以及左右两洞进行送风，对于开挖面以及送风面的距离要保持在15m之内［2］。再次是对供水方案进行确定。在隧道垂直距离30m处修建蓄水池，水源要来自附近水电站水渠，保障施工用水。在隧道另一侧山脚开采积水池，保障施工人员生活用水。水源都要符合国家安全标准。然后是对排水方案的确定，隧道进口处一般应用反坡施工，所以可以在开挖地段中挖掘集水坑，将废水送入集水坑，之后用抽水机排出。针对出口处主要应用顺坡施工，排水主要是在自然坡设置塑料管来进行排水［3］。最后要熟悉环境。必须在施工前对施工现场加以了解，了解洞口是否存在滑动和偏差情况，开工之前，要对隧道两洞口的控制点进行复测和联测。

1．2施工阶段技术处理

第一是洞口开挖。针对洞口开挖，容易出现仰坡、边坡滑塌以及失稳的情况，应该对地质进行勘察，并找出有效的加固方案和进洞位置，当滑坡出现后从而采取措施来进行防治。第二是钻孔数据。先要确定好孔眼的位置，要根据设计时的环向间距来综合确定。针对外插脚要沿着钢支撑外侧来进行钻孔，保证孔深在5m，左右洞要深2．5m，中导洞要深3．2m［4］。第三是对注浆导管的安装。要采用高压风来做好对钻孔的清孔工作，保证注浆的压力为0．701MPa，如果满足了注浆压力，要继续保持15min［5］，如图1所示。第四是爆破。要应用预裂爆破，在对主爆破区进行爆破之前，就要先爆破出符合一定宽度的裂缝，从而对岩体的破坏进行控制，另外它能缓冲振动，保证开挖轮廓能够平整。第五是塌方的处理。要对施工现场的地质情况有效掌控，按照相关标准施工，根据围岩及施工环境，控制好工序间的步长。针对地质条件较差的仰坡部位，要做好测量防护工作。第六是环境的影响。在设计过程中，要对施工环境的影响进行考虑，防止施工危害山体的稳定及破坏植被和坡体的完整。第七是初期支护。初期支护较为完整，不仅能够起到临时支护的作用，还能提高隧道围岩的强度。按照设计规范来初期支护，对相关数据进行测量和记录，并对隧道施工进行指导。第八是二次衬砌。如果之前衬砌出现裂缝、蜂窝以及背后填塞不实的情况，必须进行二次衬砌。衬砌必须要兼顾施工质量和工程美观，衬砌台车要严格按照隧道设计方案，表面平整，且接缝严实，刚度要达到标准。

2高等级公路隧道监控技术

在隧道开挖过程中需要应用多种仪器设备以及量测元件来完成监控量测，主要量测的是地表沉陷、支护结构和围岩的变形、应变以及应力等。因为岩土生成条件以及复杂的地质作用，任何高精度的预设计都不能符合开挖后围岩的实际情况，我国目前采用的计算机模拟仿真分析对各因素对结构的影响也无法反映［6］。目前现场监控量测项目主要分为选测项目和必测项目两个部分，必测项目属于常规量测项目，主要是为了保证施工和设计工作中围岩的稳定，并对支护结构的工作状态进行判断，从而为施工设计进行指导，如表1所示。选测项目主要是针对具有特殊含义的区段，存在补充测试的含义，它主要是为了对隧道喷锚支护效果以及围岩松动情况进行判断。因为量测仪器精度存在误差，量测数据具有离散型，数据的原始时态曲线也就是时间—位移曲线会呈现锯齿形，所以要对量测数据应用数学方法分析和整理，来求出围岩变形规律和趋势，计算其最大变形量，将其和同变形临界值对比，判断其变形是否在标准范围，并了解经过整理的时态曲线的离散型算出预报结构采用数据的精度和误差。我国现在对位移时态曲线整理主要采用线性—非线性回归分析法。同时应用测得位移反分析，可以知道围岩物性指标和荷载，并支护系统受力和变形分析。隧道围岩位移预测预报能够了解支护形式和参数，能够保证隧道安全，也能够预测围岩最终位移量，还能确定位移动态趋势极限位移并预报突发失稳时间。对围岩—喷锚支护力学发展来说，及时预报能降低损失。如今预测隧道围岩位移的方式较多，有线性—非线性回归预测、灰色系统预测、时间序列预测等，这些方式各有优劣，对其联合应用，效果更佳，从而在支护初期针对变形量测对围岩失稳情况预报中发挥效力。超前地质预报能预测掌子面内一定长度内围岩类别、成洞能力、围岩类别等，提出相应开挖支护方案。超前地质预报有长期和短期之分，长期能够保证预报500m的位置，主要仪器有TSP系统和浅层地震仪;短期的只能预报30m范围内，它结合长期超前预报结果，对范围内岩性地层情况预报，并对掌子面和周围围岩的不良地质体延伸至掌子面前方的情况掌握，能提前得知地下水涌出情况，主要探测设备有瑞利波探测仪及地质雷达。施工过程中可以根据施工监控技术进行设计修改。例如，针对围岩预估偏高的地段可以降低围岩类别，通过加强支护或增设钢筋网来保证工程质量;针对围岩预估偏低的地段可以提升围岩类别，来降低资金投入;按照最终变量来对开挖断面尺寸进行修改。

3结语

高等级公路隧道施工较为复杂，其中存在较多的质量控制技术，需要施工人员按照施工规范，注意施工重点。高等级公路隧道施工的质量关乎着国民经济的稳定和发展，必须要引起重视。从施工技术和监控技术两个方面进行落实，保证我国公路建设的持续发展。

参考文献:

［1］王祥秋，杨林德，高文华．高速公路隧道施工安全信息化监控技术［J］．中国安全科学学报，2004(8):112-115．

［2］郝哲，赵春艳，胡铁明，等．公路隧道施工中的测试与监控技术［J］．沈阳大学学报，2004(6):47-51．

［3］叶林杰，郑雄兴．高等级公路隧道施工技术研究［J］．交通世界(运输•车辆)，2015(5):151-152．

［4］李金隆．浅谈高等级公路隧道施工中应注意的技术问题［J］．科技资讯，2011(3):53．

［5］曾瑞鉴，沈向军．浅谈我国高等级公路隧道施工的监控［J］．民营科技，2011(1):196．

［6］罗春雨，雷启云，肖志明．高等级公路双连拱隧道施工技术［J］．西部探矿工程，2007(7):149-151.

作者:王根 单位:山西省晋中路桥建设集团有限公司