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高速公路隧道研究篇1

0引言

進(jìn)入21世紀(jì)后，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，以及在技術(shù)領(lǐng)域的升級(jí)和優(yōu)化，我國在高速公路建設(shè)上取得了突破性的進(jìn)展，無論是高速公路建設(shè)的總里程方面，還是建設(shè)技術(shù)等方面，都有顯著增長(zhǎng)和進(jìn)步。這也意味著在當(dāng)前時(shí)代背景下，對(duì)我國高速公路的建設(shè)品質(zhì)提出了更高的要求。在高速公路建設(shè)的過程中，隧道工程是一種較為特殊的工程項(xiàng)目。為了充分確保高速公路施工的品質(zhì)和效益，需要對(duì)高速公路的施工監(jiān)督以及監(jiān)控量測(cè)工作給予較高的關(guān)注度，優(yōu)化相應(yīng)的管理工作，強(qiáng)化控制和管理。為此，在進(jìn)行高速公路隧道工程項(xiàng)目的施工建設(shè)上，首先是對(duì)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行精準(zhǔn)的評(píng)估，同時(shí)還要做好支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，在充分保障合理性的基礎(chǔ)上，按照標(biāo)準(zhǔn)要求推動(dòng)高速公路隧道工程項(xiàng)目的施工操作。

1高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)和無損檢測(cè)技術(shù)的概念及應(yīng)用價(jià)值

1.1高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)

高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)指的是在高速公路隧道施工建設(shè)的過程中，針對(duì)隧道施工區(qū)域進(jìn)行周邊圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)荷載、位移以及應(yīng)力、應(yīng)變情況的量測(cè)，同時(shí)對(duì)圍巖的自穩(wěn)能力以及變形情況進(jìn)行監(jiān)控，全面了解對(duì)應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的動(dòng)態(tài)改變情況，使施工團(tuán)隊(duì)能夠充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，并結(jié)合已經(jīng)獲取的相應(yīng)量測(cè)資料進(jìn)行圍巖以及隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評(píng)估和分析。為了實(shí)現(xiàn)施工以及設(shè)計(jì)安全的動(dòng)態(tài)評(píng)估和分析，在當(dāng)前高速公路的隧道工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，有針對(duì)性地引入監(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)項(xiàng)目施工區(qū)域的圍巖位移情況及時(shí)監(jiān)測(cè)，明確是否有較高的穩(wěn)定性，以及是否保持可靠的結(jié)構(gòu)，并對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)先的評(píng)估和分析，為后續(xù)合理進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)的調(diào)整提供必要的支撐[1]。結(jié)合我國高速公路施工建設(shè)的現(xiàn)狀來說，隧道工程項(xiàng)目建設(shè)是數(shù)量最多的工程項(xiàng)目。高速公路隧道工程項(xiàng)目一般是較為隱蔽的地下工程，所以高速公路隧道工程項(xiàng)目有較高的復(fù)雜性，而且在項(xiàng)目施工建設(shè)過程中存在較多不可預(yù)見的問題。為了保障施工質(zhì)量，除了施工團(tuán)隊(duì)對(duì)自身施工技術(shù)以及施工標(biāo)準(zhǔn)的把控外，還需要重視項(xiàng)目建設(shè)周邊區(qū)域的地質(zhì)以及水文條件等建設(shè)施工的干擾。一旦地質(zhì)和水文條件發(fā)生波動(dòng)，必然會(huì)對(duì)高速公路隧道工程項(xiàng)目的建設(shè)帶來干擾，導(dǎo)致出現(xiàn)隧道塌方，或是突水突泥等情況。這些問題的存在不僅不利于高速公路隧道工程項(xiàng)目建設(shè)的如期完工，還有可能會(huì)引發(fā)安全事故。為此，科學(xué)合理地進(jìn)行項(xiàng)目施工前的監(jiān)控量測(cè)工作顯得十分關(guān)鍵且必要。由于高速公路隧道一般是在地下隱蔽空間施工，以及在施工過程中存在多種不同條件的約束，傳統(tǒng)的勘測(cè)技術(shù)難以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，若是依然采取傳統(tǒng)的支護(hù)參數(shù)，不僅難以充分了解高速公路隧道工程施工區(qū)域的圍巖情況，也無法精準(zhǔn)進(jìn)行圍巖的劃分。在施工的過程中，容易出現(xiàn)施工材料的浪費(fèi)，甚至?xí)T發(fā)施工事故[2]。

1.2高速公路隧道無損檢測(cè)技術(shù)

在高速公路隧道的施工建設(shè)中引入無損檢測(cè)技術(shù)，可以更好地了解隧道工程的結(jié)構(gòu)情況，不會(huì)對(duì)原來的隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，所以監(jiān)控量測(cè)是施工過程中的監(jiān)測(cè)。無損檢測(cè)技術(shù)作為一種先進(jìn)的隧道檢測(cè)技術(shù)，在應(yīng)用上，采取的是傳統(tǒng)的物理檢測(cè)方式，能夠精準(zhǔn)地進(jìn)行隧道內(nèi)部圍巖結(jié)構(gòu)以及其他情況的測(cè)量分析。該技術(shù)應(yīng)用電磁波、地震波、紅外線原理等，可以精準(zhǔn)了解隧道內(nèi)部圍巖結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定。無損檢測(cè)技術(shù)的引入，對(duì)保障高速公路隧道工程項(xiàng)目施工有積極意義。當(dāng)前在高速公路隧道無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用上，常見的技術(shù)有:第一種是地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)是通過設(shè)備表層搭載的發(fā)射天線，完成電磁波的發(fā)射，這些電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，若是介質(zhì)中存在材料不均勻的情況，或是存在其他問題，會(huì)導(dǎo)致電磁波發(fā)生振幅改變。檢測(cè)人員就可以通過電磁波三相位變化的情況了解到目標(biāo)檢測(cè)介質(zhì)是否有異常情況出現(xiàn)，在檢測(cè)巖層內(nèi)不同深度的圍巖結(jié)構(gòu)情況，明確其中是否有缺陷以及異常存在[3]。第二種是紅外線現(xiàn)場(chǎng)照相技術(shù)。在進(jìn)行高速公路隧道檢測(cè)的過程中，可以通過紅外線熱像儀對(duì)隧道內(nèi)部巖石表面溫度輻射進(jìn)行拍照，在該設(shè)備的內(nèi)部一般會(huì)搭載相應(yīng)的記錄裝置，確保能夠?qū)崟r(shí)捕獲信息。若是巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有破損的情況發(fā)生，且該破損存在對(duì)高速公路隧道工程項(xiàng)目施工帶來較大的干擾，則通過紅外線現(xiàn)場(chǎng)照相技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)巖石表面存在溫度改變的情況。檢測(cè)人員可以通過巖石表面溫度來評(píng)估巖石內(nèi)部是否有缺陷或是破損情況。在使用該技術(shù)進(jìn)行高速公路隧道情況檢測(cè)時(shí)，一般直接將檢測(cè)設(shè)備固定在自動(dòng)設(shè)備上，由自動(dòng)設(shè)備牽引紅外線熱像儀完成對(duì)整個(gè)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全面掃描。第三種是多譜分析測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)是使用六種覆蓋比較小的頻譜范圍的特種濾光鏡對(duì)隧道表面進(jìn)行拍照，同一個(gè)位置上六種濾光鏡拍照的次數(shù)最少一次，然后用多譜投影機(jī)對(duì)拍攝的膠片進(jìn)行分析，從彩色背景看黑白照片可以看到細(xì)小的灰色陰影，將不同的膠片重合，就可以看到細(xì)小不同的光色，分析墻體表面的滲水以及病害。

2高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)和無損檢測(cè)技術(shù)的目的及項(xiàng)目

在高速公路隧道項(xiàng)目施工中，監(jiān)控量測(cè)以及無損檢測(cè)都是施工開始前必須重視的內(nèi)容。高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)以及無損檢測(cè)的目的和項(xiàng)目包括以下內(nèi)容。結(jié)合現(xiàn)狀來說，基于上文中對(duì)高速公路監(jiān)控量測(cè)的價(jià)值和意義評(píng)估可知，在高速公路隧道工程項(xiàng)目中引入監(jiān)控量測(cè)的本質(zhì)是確保施工的安全性。高速公路隧道工程項(xiàng)目對(duì)整個(gè)高速公路工程的施工安全、經(jīng)濟(jì)效益有較為重要的影響。為此在具體的施工中，施工團(tuán)隊(duì)在正式施工前，必須要嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)開展高速公路監(jiān)控量測(cè)工作，并及時(shí)將監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果反饋給分析人員。由分析人員進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果和信息分析后，在其建議和幫助下方可進(jìn)行相應(yīng)隧道工程項(xiàng)目的施工規(guī)劃，并結(jié)合獲取的監(jiān)控量測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)施工工藝的優(yōu)化，確保在高速公路隧道工程項(xiàng)目施工建設(shè)中施工投入最小，有助于項(xiàng)目施工成本的科學(xué)、高效管控。高速公路隧道工程項(xiàng)目監(jiān)控量測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目：第一，針對(duì)圍巖內(nèi)部位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第二，針對(duì)周邊位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行周邊位移監(jiān)測(cè)時(shí)，核心是按照頻率及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，充分了解隧道內(nèi)部圍巖應(yīng)力的變化情況，結(jié)合監(jiān)控量測(cè)獲取的數(shù)據(jù)分析圍巖以及層間支護(hù)壓力。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，施工組織和設(shè)計(jì)人員能夠充分了解隧道內(nèi)部的情況，明確襯砌支護(hù)內(nèi)部壓力的相應(yīng)情況，科學(xué)合理地進(jìn)行相應(yīng)圍巖條件評(píng)估，結(jié)合評(píng)估結(jié)果給出針對(duì)性的施工方案。為此在高速公路隧道工程項(xiàng)目的具體施工中，監(jiān)控量測(cè)的關(guān)鍵項(xiàng)目之一就是對(duì)隧道周邊位移情況作出科學(xué)合理的評(píng)估。周邊位移以及層間支護(hù)壓力的監(jiān)控量測(cè)，可以通過獲取的數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行隧道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，完成支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)，可以幫助施工團(tuán)隊(duì)以及設(shè)計(jì)人員對(duì)隧道周邊位移情況的改變以及洞內(nèi)、現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行深入的了解。第三，在針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行開挖以及支護(hù)作業(yè)時(shí)，能夠結(jié)合監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)已經(jīng)完成的施工段落定期外觀觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并第一時(shí)間作出應(yīng)對(duì)措施。通過有效地監(jiān)控量測(cè)，也可以確保在高速公路隧道工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)容易出現(xiàn)問題的位置，給出處理措施。第四，平整度檢測(cè)。第五，抗滑性檢測(cè)。周邊位移情況進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)可以確保高速公路隧道工程項(xiàng)目施工的綜合效益，同時(shí)指導(dǎo)施工，優(yōu)化設(shè)計(jì)[4]。

3高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)和無損檢測(cè)技術(shù)的流程及方法

隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)當(dāng)前我國高速公路隧道監(jiān)控量測(cè)以及無損檢測(cè)工作也提出了更高的要求。無論是進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，還是進(jìn)行無損檢測(cè)，要求檢測(cè)團(tuán)隊(duì)在具體的檢測(cè)工作中，嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和流程，掌握先進(jìn)的科學(xué)檢測(cè)設(shè)備和方法。當(dāng)前，高速公路隧道施工最常見的施工方法是新奧法，監(jiān)控量測(cè)實(shí)際上也是新奧法的重要構(gòu)成部分之一。在高速公路的隧道工程項(xiàng)目施工中，要充分發(fā)揮監(jiān)控量測(cè)以及無損檢測(cè)兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，全面進(jìn)行隧道情況的檢測(cè)，對(duì)于通過不同檢測(cè)方法獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估和分析，為高速公路隧道工程項(xiàng)目的施工建設(shè)提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，在后續(xù)隧道工程項(xiàng)目施工建設(shè)上，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工規(guī)劃的科學(xué)性和安全性。高速公路隧道施工監(jiān)控量測(cè)具體的實(shí)現(xiàn)流程是：首先對(duì)目標(biāo)施工區(qū)域進(jìn)行全面的地質(zhì)勘測(cè)，了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)以及水文資料信息，在完成資料分析后，結(jié)合分析結(jié)果完成監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃的制訂。隨后根據(jù)審批完成的監(jiān)控量測(cè)方案，有針對(duì)性地開展監(jiān)控量測(cè)工作。在監(jiān)測(cè)地表下沉的過程中，最重要的就是要進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)。為了確保測(cè)量的準(zhǔn)確性且便于進(jìn)行校核，需要埋設(shè)兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，然后通過這兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量，以及附近水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量獲取原始高程。在監(jiān)控量測(cè)作業(yè)過程中，通過相應(yīng)的參數(shù)和數(shù)據(jù)得到圍巖和位移變化，之后傳輸給技術(shù)人員繪制相應(yīng)的曲線，提供給施工人員作為參考。通過位移—時(shí)間變化曲線圖進(jìn)行分析，以及結(jié)合初期支護(hù)與圍巖整體穩(wěn)定情況判定當(dāng)前施工是否符合施工安全要求[5]。

4結(jié)語

總之，在高速公路隧道工程項(xiàng)目的施工建設(shè)中，重視監(jiān)控量測(cè)以及無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)保障施工建設(shè)的安全性和品質(zhì)有非常突出的價(jià)值和意義。在高速公路隧道工程項(xiàng)目的施工建設(shè)中，引入監(jiān)控量測(cè)技術(shù)以及無損檢測(cè)技術(shù)，使施工團(tuán)隊(duì)明確目標(biāo)施工區(qū)域的基本情況，針對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況做好相應(yīng)的預(yù)警方案，制定預(yù)防措施保障項(xiàng)目施工安全。為此，科學(xué)組織實(shí)施監(jiān)控量測(cè)技術(shù)以及無損檢測(cè)技術(shù)，充分保障工程項(xiàng)目施工建設(shè)的安全和效益。

作者:李紅磊 單位:河北興滄工程檢測(cè)技術(shù)有限公司

高速公路隧道研究篇2

1工程概述

重慶合川—璧山—江津高速公路，與江瀘北線高速（在建）相交，機(jī)場(chǎng)改線段預(yù)留與成渝高速公路相交條件，項(xiàng)目沿線地形、地質(zhì)、控制因素等較為復(fù)雜，存在較長(zhǎng)的軟基段落，同時(shí)存在順層邊坡、采空區(qū)等不良地質(zhì)條件，多處跨越河道，相交公路、鐵路頻繁，穿越渝西腹地村莊密集。九峰山掛線段存在危巖落石、巖堆和滑坡等現(xiàn)象，且施工場(chǎng)地極其狹窄，施工難度大。

2技術(shù)保證條件

九峰山二號(hào)隧道為本項(xiàng)目重點(diǎn)控制性工程，隧道洞身最大埋深290m。其中Ⅲ級(jí)圍巖512m（占11.48%）、Ⅳ級(jí)圍巖2174.71m（占48.76%）、Ⅴ級(jí)圍巖1773.29m（占39.76%）。隧道洞口如圖1所示。

2.1技術(shù)準(zhǔn)備

（1）相關(guān)人員必須深入了解設(shè)計(jì)圖紙，明確圖紙內(nèi)容與實(shí)際施工不沖突，才能夠?yàn)橐院蟮乃淼朗┕ぷ鳂I(yè)打下良好的基礎(chǔ)。（2）需要有專業(yè)的人員正確編寫安全交底工作內(nèi)容，同時(shí)，在開工的前期安排好交底工作。（3）定期組織人員進(jìn)行施工規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)學(xué)習(xí)，貫徹執(zhí)行規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)[1]。（4）技術(shù)資料相關(guān)的各種表格要準(zhǔn)備齊全。（5）在施工工藝方面，要推行隧道施工工藝標(biāo)準(zhǔn)化，聘請(qǐng)行業(yè)專家前來指導(dǎo)，根據(jù)實(shí)際情況不斷完善現(xiàn)場(chǎng)操作流程，使之實(shí)施更加有效；集中研討下一步工作安排，確?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員能夠熟練掌握工作標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)施工班組在作業(yè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求；定期通報(bào)檢查結(jié)果并及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)問題[2]。

2.2施工技術(shù)交底

必須按照三級(jí)技術(shù)交底制度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交底，即第一級(jí)由高速公路隧道施工的相關(guān)總負(fù)責(zé)人向各階段重要負(fù)責(zé)人進(jìn)行交底，第二級(jí)為各階段重要負(fù)責(zé)人向每個(gè)階段的關(guān)鍵監(jiān)管人員進(jìn)行交底，第三級(jí)關(guān)鍵監(jiān)管人員是向技術(shù)人員進(jìn)行交底。要全面細(xì)致地進(jìn)行三級(jí)技術(shù)交底，才能最大限度滿足關(guān)鍵部分的具體質(zhì)量要求。需要重視的難點(diǎn)以及事項(xiàng)，技術(shù)人員必須謹(jǐn)慎聽取交底工作，經(jīng)反復(fù)確認(rèn)后，再對(duì)相關(guān)操作班組進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)、交底。班組長(zhǎng)在交底清楚后，必須組織工人進(jìn)行共同討論，確保能夠按要求安排好施工任務(wù)[3]。

3高速公路隧道施工特征

3.1施工難度和風(fēng)險(xiǎn)較大

高速公路工程建設(shè)中隧道工程施工難度最大，主要原因是實(shí)際的地質(zhì)條件以及外在施工環(huán)境都極為惡劣，施工作業(yè)人員在這種情況下沒有辦法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)隧道工程實(shí)際的地質(zhì)情況。由于隧道工程的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)大，且施工作業(yè)的難度較高，若相關(guān)人員施工作業(yè)不謹(jǐn)慎，造成的后果將會(huì)影響交通的正常運(yùn)輸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生交通事故，甚至對(duì)人們的生命安全產(chǎn)生威脅[4]。

3.2施工環(huán)境較為惡劣復(fù)雜

高速公路隧道進(jìn)行施工的現(xiàn)場(chǎng)空間受限，通風(fēng)和照明條件通常也比較差，實(shí)際進(jìn)行的施工工序也較為復(fù)雜，其中相關(guān)的開挖施工、支護(hù)施工以及排水管道交叉施工都因?yàn)榭臻g受限而難以深入開展[5]。

3.3工期與成本控制難度大

隧道建設(shè)工程的施工工期以及成本控制難度也不小。多數(shù)高速公路都將長(zhǎng)大隧道列為項(xiàng)目控制性工程，可見其施工周期長(zhǎng)，影響項(xiàng)目關(guān)鍵進(jìn)度指標(biāo)。隧道施工由于施工條件變化多，施工復(fù)雜性較大，且這些工程大部分為地下工程，幾乎每位施工人員都屬于單一工種，極易產(chǎn)生較嚴(yán)重窩工情況。另外，若想保障隧道施工的質(zhì)量，那么，相關(guān)人員必須控制好混凝土的成本、施工材料以及機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，這是確保隧道施工質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益的重要舉措。所以，要求相關(guān)人員必須落實(shí)施工方法以及施工各階段的主要內(nèi)容，做好控制，才能提高材料的利用率，避免出現(xiàn)因成本問題產(chǎn)生的誤工現(xiàn)象[6]。

4高速公路隧道工程施工中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

高速公路隧道工程施工過程中，施工難度以及施工過程存在的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率較大，主要是因?yàn)槭┕ぢ范伍L(zhǎng)度較長(zhǎng)，空間跨度較大，施工人員必須面對(duì)不同的環(huán)境和地質(zhì)空間。若施工人員沒有對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，就會(huì)導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至出現(xiàn)人員傷亡。高速公路隧道工程項(xiàng)目施工環(huán)境較為復(fù)雜，因此不確定因素、不可預(yù)估安全風(fēng)險(xiǎn)因素較多。例如：①隧道爆破施工，爆破振動(dòng)及沖擊波危害；②隧道通風(fēng)。若風(fēng)速及風(fēng)量不能滿足施工要求，通風(fēng)距離過長(zhǎng)，空氣中氧氣含量下降會(huì)有窒息風(fēng)險(xiǎn)；③坍塌。施工作業(yè)人員沒有進(jìn)行技術(shù)交底，不按設(shè)計(jì)工法進(jìn)行開挖。地質(zhì)條件變化沒有及時(shí)調(diào)整施工方法和支護(hù)措施，影響隧道內(nèi)圍巖穩(wěn)定安全，發(fā)生坍塌事故[7]。

5高速公路隧道施工控制方向

隧道施工質(zhì)量與我國高速公路的可持續(xù)發(fā)展有密切的關(guān)系，所以相關(guān)建設(shè)單位必須高度重視隧道工程的建設(shè)施工，相關(guān)專業(yè)人員必須根據(jù)嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工作業(yè)，才能從根本上降低隧道安全事故出現(xiàn)的概率[8]。隧道施工流程如圖2所示。

5.1合理設(shè)計(jì)施工圖紙和及時(shí)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是安全和進(jìn)度的保障

在進(jìn)行高速公路隧道施工之前，必須核對(duì)好施工圖紙，如果施工圖紙與實(shí)際建設(shè)情況有誤差，那么必須進(jìn)行修改直至符合要求后再運(yùn)用。如果施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)存在問題，那么在后期進(jìn)行施工作業(yè)的過程中再進(jìn)行變更，就會(huì)使原定的工期受到影響，且無法保證施工效果，影響整體的經(jīng)濟(jì)效益。所以，相關(guān)的專業(yè)人員在核對(duì)圖紙的過程中發(fā)現(xiàn)問題一定要和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行核實(shí)，及時(shí)調(diào)整差異大的部分，并探討存在差異的具體原因，最終設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的施工圖紙，確保施工后期不受到任何影響，順利完成隧道的施工建設(shè)[9]。同時(shí)，隨著工程推進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)揭露的地質(zhì)情況很可能與設(shè)計(jì)有一定出入，設(shè)計(jì)單位必須隨時(shí)駐守現(xiàn)場(chǎng)，第一時(shí)間分析地質(zhì)變化情況，現(xiàn)場(chǎng)由業(yè)主方、建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方共同確定最適合的開挖支護(hù)參數(shù)，保證現(xiàn)場(chǎng)安全穩(wěn)步推進(jìn)。

5.2優(yōu)化設(shè)備工裝選擇，以機(jī)械化配套為支撐，提升安全質(zhì)量水平

遵照“機(jī)械化減人、信息化換人”管理理念，在九峰山二號(hào)隧道配備了移動(dòng)液壓棧橋、多功能地質(zhì)鉆機(jī)、數(shù)字化臺(tái)車、多功能拱架安裝臺(tái)車、全電腦三臂鑿巖臺(tái)車等系列機(jī)械，有效提高了隧道施工質(zhì)量安全管控水平。隧道開挖使用全電腦三臂鑿巖臺(tái)車，減少了實(shí)際的作業(yè)人數(shù)；隧道開挖結(jié)束后，通過濕噴機(jī)械手對(duì)掌子面進(jìn)行初噴封閉，用三臂鑿巖臺(tái)車實(shí)施系統(tǒng)錨桿，拱架的安裝需要運(yùn)用多功能拱架臺(tái)，且要多臺(tái)機(jī)協(xié)同作業(yè)，能夠最大限度地排除隧道風(fēng)險(xiǎn)隱患，提高作業(yè)環(huán)境。自主研發(fā)的二襯自動(dòng)澆筑襯砌臺(tái)車具有主監(jiān)控、拱頂壓力監(jiān)測(cè)、空洞監(jiān)測(cè)、附著式振搗、自動(dòng)插入式振搗、自動(dòng)澆筑控制六大系統(tǒng)，實(shí)行自動(dòng)分倉澆筑，能夠解決使用一孔灌到底澆筑方式時(shí)出現(xiàn)的問題，灌滿提醒、帶模注漿、信息可視等功能可預(yù)防拱頂脫空問題，高頻振動(dòng)、自動(dòng)插入式振搗裝置提高了混凝土密實(shí)度。

5.3以智能化建造為引領(lǐng)，探索品質(zhì)工程升級(jí)

相關(guān)工作人員可利用互聯(lián)網(wǎng)、BIM、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、三維成像、VR、3D打印等新技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備工裝，積極探索智能建造隧道，著力提升隧道施工整體水平。

（1）多運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)前，由于隧道內(nèi)的監(jiān)控測(cè)量主要依靠人工進(jìn)行數(shù)據(jù)的具體采集，往往測(cè)量的頻次較低，需要投入較大人力，且無法及時(shí)整理相關(guān)具體數(shù)據(jù)。針對(duì)此現(xiàn)象，需要專業(yè)人員應(yīng)用人工智能以及自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。在監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置無線自動(dòng)監(jiān)控量測(cè)儀，該設(shè)備能夠在每15min對(duì)被檢斷面進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，必須每天完成96次的量測(cè)數(shù)據(jù)采集，且把采集的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)上傳到監(jiān)控量測(cè)預(yù)警云平臺(tái)，然后通過人工智能技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析對(duì)比，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)超限，必須及時(shí)傳送數(shù)據(jù)至報(bào)警設(shè)備，進(jìn)行預(yù)警。

（2）探索超前地質(zhì)預(yù)報(bào)智能化管理。通過創(chuàng)建超前的地質(zhì)預(yù)報(bào)中心，管理好隧道的整體工序，運(yùn)用項(xiàng)目信息化云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)智能化管理，提高了隧道超前預(yù)報(bào)工作效率。采用BIM、三維成像、超前地質(zhì)鉆孔、孔內(nèi)攝影等技術(shù)，形成三維地質(zhì)預(yù)報(bào)云圖結(jié)果，直觀準(zhǔn)確反應(yīng)前方圍巖地質(zhì)情況，大大降低了地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生概率。

（3）探索二襯澆筑智能化管控。通過自動(dòng)控制的澆筑臺(tái)車，與信息化系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，使?jié)仓僮鞲雍?jiǎn)單，過程可視明顯，且澆筑信息數(shù)據(jù)具有可追溯性，基本實(shí)現(xiàn)了二襯混凝土智能澆筑管控，解決了隧道混凝土人字冷縫、振搗不密實(shí)及空洞等質(zhì)量問題，確保隧道運(yùn)營安全。

（4）探索養(yǎng)護(hù)智能化管理。配置二襯數(shù)字化養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，通過人機(jī)交互操作界面，自動(dòng)保持和調(diào)整養(yǎng)護(hù)作業(yè)恒溫、恒濕狀態(tài)，減少了外部不穩(wěn)定因素的干擾，有效提高了混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。同時(shí)，通過電腦智能控制系統(tǒng)檢測(cè)，及時(shí)對(duì)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和處理，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)過程的信息化、可視化管理。

6結(jié)語

隧道的施工在我國高速公路工程建設(shè)中占據(jù)重要的地位，其施工作業(yè)的過程雖然具有一定難度，但只要遵循科學(xué)的開挖施工原則，做好施工質(zhì)量控制，選擇正確合適的技術(shù)，由專業(yè)人員共同協(xié)作，就能夠?qū)崿F(xiàn)隧道施工建設(shè)的預(yù)定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的高速公路隧道施工[10]。

作者:李征 單位:重慶鐵發(fā)雙合高速公路有限公司

高速公路隧道研究篇3

高速公路建設(shè)是一項(xiàng)周期較長(zhǎng)的工程，尤其是在隧道段的施工當(dāng)中，地質(zhì)狀況、水文條件和氣候環(huán)境等都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。如果圍巖出現(xiàn)失穩(wěn)狀況，則會(huì)對(duì)施工質(zhì)量和安全形成威脅。在惡劣天氣下也容易發(fā)生意外傷害事故，導(dǎo)致施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本等受到影響。傳統(tǒng)施工技術(shù)和工藝存在一定局限性，需要根據(jù)新時(shí)期高速公路建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求加以全程控制，從多個(gè)角度出發(fā)對(duì)技術(shù)體系予以完善，為高速公路隧道安全投運(yùn)創(chuàng)造條件。除了應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)外，還應(yīng)該結(jié)合隧道的實(shí)際情況編制可行性方案，做好施工組織規(guī)劃工作，確保各項(xiàng)工作有條不紊地推進(jìn)。針對(duì)不同環(huán)節(jié)的施工技術(shù)，制定相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。1高速公路隧道施工的特點(diǎn)隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)較大，尤其是在施工中會(huì)發(fā)生地質(zhì)條件的改變，當(dāng)出現(xiàn)暴雨天氣時(shí)容易造成滑坡和泥石流、崩塌等事故，引起施工安全事故，嚴(yán)重時(shí)造成人員傷亡。高速公路的建設(shè)周期較長(zhǎng)且規(guī)模較大，因此在隧道施工中的影響因素也呈現(xiàn)出多元化和豐富性的特征，需要綜合考量人員、材料、設(shè)備和環(huán)境等，以消除對(duì)施工質(zhì)量和安全的威脅。施工事故具有突發(fā)性的特點(diǎn)，容易在短時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的損失［1］。此外，隧道施工中存在大量的隱蔽工程，這也是施工難度加大的主要原因。只有在確保上一道施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后才能開展下一道工序，如果缺乏對(duì)隱蔽工程的關(guān)注，則容易影響進(jìn)度和質(zhì)量。圍巖會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生改變，因此需要做好實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)工作，針對(duì)圍巖情況來制定施工方案。尤其是在隧道開挖施工中，需要對(duì)圍巖進(jìn)行全面支護(hù)，以構(gòu)建完善的支撐體系，防止出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的情況。土質(zhì)情況和水文條件的影響較大，惡劣的施工環(huán)境和繁雜的工序都對(duì)施工人員提出了更高的要求。

2高速公路隧道施工技術(shù)的應(yīng)用措施

2.1明洞及邊仰坡開挖技術(shù)

明洞及邊仰坡開挖是隧道施工的基礎(chǔ)內(nèi)容，開挖效果會(huì)影響后續(xù)施工作業(yè)情況。施工人員應(yīng)該確保測(cè)量放樣的精確性，對(duì)明洞邊坡和仰坡頂線加以確定，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差。將截水溝設(shè)置在坡頂位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)積水的有效控制，采用分層開挖的方式處理邊仰坡，按照由上至下的順序保障開挖的安全性和高效性［2］。做好現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的全面勘察，構(gòu)建完善的防護(hù)體系，防止邊仰坡暴露時(shí)間過長(zhǎng)而對(duì)其力學(xué)性能造成影響。施工人員要合理調(diào)整錨桿的間距，以增強(qiáng)支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，此外也可以控制混凝土的噴射厚度和鋼筋網(wǎng)密度，提高整體防護(hù)效果。在施工前應(yīng)該對(duì)挖掘機(jī)的性能狀況進(jìn)行檢測(cè)，防止在開挖中出現(xiàn)故障和意外傷害事故。為了更加及時(shí)地獲取邊仰坡的情況、沉降量和位移情況等，還需要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)［3］。

2.2鉆爆技術(shù)

鉆爆處理是加快隧道施工進(jìn)度的關(guān)鍵，由于在施工中會(huì)用到大量的炸藥，對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成一定程度的影響，因此施工難度和風(fēng)險(xiǎn)性更高。針對(duì)隧道施工的具體要求選擇性能可靠的爆破設(shè)備。針對(duì)施工區(qū)域的巖石性質(zhì)進(jìn)行分析和評(píng)估，制定切實(shí)可行的爆破設(shè)計(jì)方案，在做好測(cè)量放線的基礎(chǔ)上，保障良好的成孔質(zhì)量［4］。明確爆破的強(qiáng)度要求，由專業(yè)爆破人員對(duì)爆破炸藥量和爆破點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全防護(hù)，避免落石等造成威脅。做好裝藥量的計(jì)算工作，在嚴(yán)格檢查鉆孔質(zhì)量并確保其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后進(jìn)行裝藥和堵塞［5］。在起爆前應(yīng)該做好警戒，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的有效劃分，完成爆破后應(yīng)該及時(shí)通風(fēng)。為做好預(yù)測(cè)及控制工作，還應(yīng)該通過虛擬試炸的方式獲得更加詳細(xì)的爆破參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行反復(fù)模擬和評(píng)估。

2.3錨桿施工技術(shù)

錨桿施工技術(shù)的應(yīng)用，可以為支護(hù)體系的建設(shè)提供可靠保障，有利于改善巖體的力學(xué)性能，降低施工中的風(fēng)險(xiǎn)。明確預(yù)設(shè)點(diǎn)，確保鑿巖機(jī)的正確就位，清理施工中的雜物，防止對(duì)錨桿質(zhì)量造成影響。為了對(duì)孔位偏差加以控制，應(yīng)該采用先短桿后長(zhǎng)桿的方式，借助錨桿鉆機(jī)和人工鉆孔的方式提高施工靈活性，提高鉆孔的質(zhì)量效果?？讖揭^錨桿直徑10mm，對(duì)各類材料和設(shè)備的準(zhǔn)備情況進(jìn)行核查。水泥砂漿強(qiáng)度應(yīng)該在M20以上，砂子直徑不能超過3mm，止?jié){塞的深度在30cm以上，嚴(yán)格檢查注漿泵、錨桿、注漿管的連接情況［6］。在明確工藝流程的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該對(duì)施工中的各個(gè)要點(diǎn)加以把控，孔位偏差不超過50mm，對(duì)孔軸方向進(jìn)行檢查，確保錨桿機(jī)的良好固定效果。在確定孔深時(shí)，其偏差不超過50mm。

2.4混凝土噴射施工技術(shù)

混凝土噴射施工也是隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)工藝，包括潮噴和濕噴兩種方式。為創(chuàng)造良好的施工環(huán)境，在施工中可以采用潮噴的處理方式，有利于降低施工成本。濕噴施工技術(shù)對(duì)于黏結(jié)性的改善效果較好，能夠使圍巖承載力得到提升，起到良好的支撐作用。氣密劑在噴射用混凝土中應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該確保透氣系數(shù)不超過10-10cm/s，在模筑用混凝土中應(yīng)用時(shí)，其透氣系數(shù)應(yīng)該不超過10-11cm/s。加強(qiáng)對(duì)混凝土配合比的嚴(yán)格控制，確保用水量誤差在1%以內(nèi)，氣密劑和水泥盤誤差在2%以內(nèi)。砂、水泥和氣密劑的攪拌質(zhì)量會(huì)對(duì)混凝土的噴射施工質(zhì)量造成影響，將時(shí)間控制在1～1.5min，石子和水加入后的攪拌時(shí)間在2min左右［7］。做好混凝土的養(yǎng)護(hù)處理，確保養(yǎng)護(hù)時(shí)間在28d以上?；炷羾娚涫┕ち鞒倘鐖D1所示。

2.5防排水施工技術(shù)

積水是影響隧道施工的主要因素，因此還需要構(gòu)建完善的防排水系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)積水的及時(shí)處理。在進(jìn)洞前，可用混凝土噴射施工工藝做好封閉，針對(duì)巖層裂縫問題加以改善，通過水渠的設(shè)置對(duì)低洼位置的積水排出。為了確保良好的防水效果，在洞口上方設(shè)置截水溝，在施工中還應(yīng)該進(jìn)行砌筑。針對(duì)邊坡坡面可以通過防水混凝土加以強(qiáng)化，這對(duì)于滲漏水問題的預(yù)防作用顯著。在初期支護(hù)環(huán)節(jié)也應(yīng)該構(gòu)建防水體系，通過壓漿法對(duì)脫空位置進(jìn)行強(qiáng)化，應(yīng)該注重對(duì)圍巖的有效防護(hù)，避免造成巨大的擾動(dòng)［8］。設(shè)置止水帶時(shí)應(yīng)該確保良好的平整度，根據(jù)施工要求合理設(shè)置止水帶長(zhǎng)度，針對(duì)接頭位置做好密封處理。

2.6案例分析

在某高速公路隧道施工當(dāng)中，鉆孔時(shí)采用自制開挖臺(tái)架進(jìn)行配合，保障全斷面能夠一次成型。在裝碴時(shí)運(yùn)用側(cè)翻裝載機(jī)與挖掘機(jī)，運(yùn)碴時(shí)采用自卸汽車。在拱架施工中主要應(yīng)用工字鋼架與格柵鋼架，在加工時(shí)應(yīng)該滿足施工要求及相關(guān)規(guī)定。主爆藥采用爆炸性能、抗水性能、安全性能較好及環(huán)境污染小的2號(hào)巖石乳化炸藥，規(guī)格為?32mm×200mm。周邊眼采用直徑?25mm×200mm低爆速的光爆藥卷。運(yùn)用混凝土濕噴機(jī)開展噴射工作，及時(shí)清理其中存在的雜物與粉塵，初噴混凝土厚度值為4～6cm。

3高速公路隧道施工技術(shù)控制的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1做好技術(shù)交底

在施工前應(yīng)該做好技術(shù)交底工作，幫助施工人員了解各項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)和難點(diǎn)，防止操作不當(dāng)引發(fā)的質(zhì)量問題。引入先進(jìn)的VR技術(shù)，通過三維立體模型的構(gòu)建，保障技術(shù)交底的可視化，提高施工人員對(duì)施工技術(shù)的理解程度，有助于提升整體施工水平。比如在光面爆破施工當(dāng)中，則應(yīng)該做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，幫助施工人員了解地質(zhì)情況及變化趨勢(shì)，根據(jù)實(shí)際情況確定爆破參數(shù)，防止存在較大的安全隱患［9］。在鉆眼施工中要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行精準(zhǔn)定位，通過復(fù)測(cè)的方式檢查其相關(guān)參數(shù)，為后續(xù)裝藥及爆破奠定保障。

3.2創(chuàng)新施工技術(shù)

先進(jìn)的施工技術(shù)可以起到事半功倍的效果，因此應(yīng)該加大在先進(jìn)技術(shù)方面的投入力度，在提高工效的基礎(chǔ)上，對(duì)施工建設(shè)成本加以控制。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在施工中逐步得到應(yīng)用，能夠融合紅外線探水儀、地質(zhì)雷達(dá)和TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)等，對(duì)隧道施工區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)估，以便在獲取多種信息的技術(shù)上，為施工人員提供參考，降低意外因素的影響。機(jī)械手濕噴混凝土技術(shù)的應(yīng)用效果也較好，能夠使作業(yè)環(huán)境得到優(yōu)化，而且具有施工效率高的特點(diǎn)，能增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度［10］。水壓爆破技術(shù)在爆破施工中的應(yīng)用，能夠降低爆破施工的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，炮眼利用率會(huì)明顯提高。

3.3監(jiān)督技術(shù)操作

在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該對(duì)技術(shù)應(yīng)用及操作過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，這也是提高高速公路隧道施工質(zhì)量的關(guān)鍵。分部施工技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用效果較好，可以針對(duì)松散軟弱地層進(jìn)行處理，以改善圍巖的穩(wěn)定性。施工中做好超前支護(hù)工作，借助錨桿、鋼管和鋼板等對(duì)圍巖力學(xué)性能加以改善和優(yōu)化，可以外開挖面施工創(chuàng)造條件。尤其是運(yùn)用管棚法進(jìn)行超前支護(hù)時(shí)，能夠預(yù)防非粘性砂土層對(duì)施工質(zhì)量造成的威脅。此外，也可以采用超前灌漿技術(shù)處理隧道中的松散圍巖，應(yīng)該確保灌漿壓力在2MPa左右［11］。引進(jìn)BIM技術(shù)，對(duì)施工中的復(fù)雜情況進(jìn)行模擬，在可視化的三維模型中強(qiáng)化技術(shù)管控效果。

4結(jié)束語

高速公路隧道施工具有復(fù)雜性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)性高和影響因素眾多的特點(diǎn)，這也是引發(fā)施工質(zhì)量及安全事故的主要原因，因此需要通過技術(shù)要點(diǎn)的控制，來促進(jìn)工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。在施工實(shí)踐當(dāng)中，明確明洞及邊仰坡開挖技術(shù)、鉆爆技術(shù)、錨桿施工技術(shù)、混凝土噴射施工技術(shù)和防排水施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，掌握技術(shù)流程及操作規(guī)范，在隧道施工中建立完善的技術(shù)保證體系。同時(shí)通過做好技術(shù)交底、創(chuàng)新施工技術(shù)和監(jiān)督技術(shù)操作等措施，提高技術(shù)質(zhì)量控制水平，防止技術(shù)因素對(duì)工程造成的負(fù)面影響。

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作者:俞振源 單位:甘肅省交通工程建設(shè)監(jiān)理有限公司