（中交路桥华南工程有限公司，广东中山528400）
摘要：高速公路工程的大量修建缓解了我国巨大的交通运输压力，同时也为人们的出行增加了许多便利。高速公路隧道工程减少了公路遇见阻隔产生的绕路现象，有效的缩短了两地之间的距离，可以说对我国交通事业的发展有着十分积极的促进作用。
关键词：高速公路；隧道出露段；处治施工
前言
随着我国交通建设的高速发展，高速公路建设必将面临大量的隧道工程。由于我国是一个地域辽阔，地形复杂的国家，其中山地、丘陵和高原面积约占国土总面积的60%多，交通建设中遇到山岭和丘陵地区，采用隧道建设方案是最直接，也是最高效的穿行方案，可以有效地发挥缩短行车里程，提高线型标准、保障运营安全，保护生态环境等特点。但由于地形复杂，隧道在选线、施工过程中不可避免会遇到局部出露情况，其处治成功与否，将直接影响隧道施工、运行安全。
1工程概况
杭新景18标大仓坞隧道，左线ZK228+197～ZK228+537，全长340m，右线K228+195～K228+535，全长340m，在隧道右线出口端K228+445～K228+475段拱顶外露，无覆盖层。岩体破碎，稳定性差。在该段右侧下方有大量民房且靠近二级公路城白线，施工极为不便。若按照常规施工方法：采用明挖法，并在外侧增设挡墙，需要开挖大量土石方，并对下方民房有很大的安全隐患。根据现场施工条件及实际围岩情况，决定采用半明半暗衬砌施工工艺。该工艺是将挡墙、套拱、半护拱及大管棚合为一体的施工工艺。
该施工方案能够减少土石方开挖，减少环境破坏，减少土地占用。同时，为以后国内同类隧道出露段施工提供了经验。
2总体思路及施工流程
结合现场地形情况，局部出露段采用半明半暗方案，见图1分离式隧道半明半暗衬砌图（SMC）
2.1半明半暗方案
2.1.1测量放样
测绘局部出露段断面图，计算出局部出露段出露线及覆盖层厚度，确定出露段需处理的长度。
2.1.2清表、施作排水沟
在局部出露线外围5m处施作截水沟，清除开挖范围内的草木，进行喷砼防护。
2.1.3开槽：在局部出露段的正中附近（隧洞覆盖层厚不满足暗挖要求或为负的一段）进行临时边坡的开挖并防护，槽口宽度（即沿隧道轴线方向）应大于11m，以便进行管棚的作业，参见图2局部出露段开槽位置示意。为保证土体的稳定，可将临时边坡分台阶开挖。边坡及时防护，开挖一级防护一级。
2.1.4施作槽口两侧挡墙和护拱：挡墙要座落在稳固的基础上；紧贴槽口面施作护拱，护拱拱脚嵌入围岩达设计深度，并在拱脚设置锁脚锚杆，护拱上预留管棚套管，护拱达设计强度要求后打入管棚、注浆。
2.1.5封槽
施作槽口处耳墙，混凝土套拱。套拱内设18号工字钢拱架，套拱拱脚与山体相交处用锚杆锁定。
2.1.6进入暗洞施工。
2.1.7回填反压。
2.2洞内施工
洞外工程完成后即进行洞内施工。按上下台阶法，根据I18钢拱架间距50cm进行逐榀钢拱位置的开挖、初喷，暗洞钢拱架与护拱内钢拱架栓接后焊接牢靠，并采用喷射混凝土将接头位置喷实，喷射混凝土厚度15cm。暗洞钢拱架上下断面落脚时，采用2根4.5m长 22水泥砂浆锚杆进行锁脚。系统锚杆与钢拱架焊接以提高拱架的横向稳定性和承载能力。开挖落底紧跟，仰拱钢架封闭成环后，立即施工仰拱及仰拱填充。最后进行防排水层，二衬（厚度45cm）施工。
2.2.1主要施工工艺
（1）开挖临时边坡
进行少量的边坡开挖，并及时防护。开挖时尽量采用机械配合人工开挖，遇孤石或大块岩体时，采用局部微震爆破。初坡则采用喷、锚、网防护，其中喷射混凝土厚10cm。当护拱长度较短，护拱脚位于隧道中线靠山侧时，锚杆防护尤显重要，施工中适当加长锚杆长度，采用4.5m长22mm水泥砂浆锚杆，100×100梅花形布置，并将锚杆防护范围向坡口外侧原地表适当扩大。
（2）耳墙、套拱、半护拱及大管棚施作
半护拱为70cm厚带耳墙的C30混凝土结构，内预埋I18钢拱架，纵向间距50cm，与隧道初期支护钢拱架位置相同，钢拱架间采用环距1.0×φ22钢筋连接。护拱上下边缘分别布置φ8 mm钢筋网，纵向间距15×15cm。护拱上部的挡土耳墙与护拱分开浇注，浇筑混凝土时精心施工，避免出现空洞。
半护拱与山体的交接处护拱端部做成宽150cm，厚70cm的大拱脚。拱脚与岩面采用2根长4.5m φ42×4mm注浆锚管锁定，纵向间距50cm，锚管露头脚与岩面牢固连接。
耳墙、护拱施工完成后采用人工夯填土石对护拱上方空间进行反压回填，填土表面实施绿化，拱顶回填土按30cm厚分层压实，压实度不小于85%。
（3）超前支护技术
根据围岩情况选择管棚为超前护形式。
本工程中采用Φ108×6mm无缝钢管管棚，沿拱部环向布置，环向间距40cm；仰角2°
a.按图所示加工管棚注浆管
图3管棚钢导管大样图
b.制作定位架
定位架设用三榀18#工字钢拱架，钢支撑间距按0.8m，根据导向管的仰角，从开挖槽面往掘进的反方向，钢拱架尺寸依次减小，用φ16mm钢筋固定Φ127×4㎜无缝钢管导向管，同时也联结三品拱架。钢支撑安装时要保证与隧道纵向垂直，其上下、左右允许偏差为5cm，钢架倾斜度不得大于2度。定位完成后安设模板进行套拱的浇筑。
c.管棚顶进和注浆
凿岩台车钻奇数孔→顶管→注水泥浆→清孔、砂浆充填→凿岩台车钻偶数孔→顶管→清孔、砂浆充填。
先施工有孔钢花管，注浆完成后再施工无孔钢管检查注浆质量，无孔钢管内用水泥浆充填，水泥浆水灰比0.5：1，注浆压力0.5～1MPa。
2.3开挖技术
隧道掘进方向为开化至寿昌，明挖交界里程为K228+519，由于距隧道入口仅44m，施工时根椐围岩的情况，可采用核心土法。
导洞开挖时每一循环的进尺不宜过大，控制在两榀钢架为宜。
开挖支护交替进得，应在前支护混凝土强度达70%时进行挖。
核心的面和不小于整个断面的50%。
为避免上台阶开挖时下台阶下沉，可在适当位置对上一级支护加设临时支撑。
每阶台阶开挖后，应立即用喷混凝土进行加固，再及时打设置钢架，复喷混凝土进行加固；必要时设仰拱。
可在核心土上设立柱和斜柱对拱顶和拱腰进行加固支撑。
拱顶沉降稳定时再进行支撑的拆除和核心土的开挖。核心土开挖后要及时施作仰拱，尽快封闭成环。
2.4初期支护技术
初期支护采用复合式衬砌。初期支护由系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字钢钢拱架组成，结合超前小导管（超前管棚）组成的一种联合受力结构。本项目隧道初期支护主要形式有：超前小导管（管棚）、C25喷射砼、A6定型钢筋网，φ25塑料胀壳式中空注浆式锚杆，格栅钢拱架、型钢钢架等。为保护围岩的天然承载力，初期支护要尽快施作，其施工流程如下：
初喷砼3cm→支立型钢（格栅） 钢架 →挂钢筋网→锚杆施工→超前小导管（超前锚杆）施工→复喷砼至设计厚度。具体施工方法如下：
2.4.1喷射混凝土施工
喷射混凝土施工材料：水泥拟选用42.5级普硅水泥，速凝剂要求初凝不超过5min，终凝不超过10min。砂采用坚硬耐久的中砂或粗砂，干净无污染，适宜用于隧道内喷射混凝土。石料采用质地坚硬的碎石，其最大粒径不大于15mm。
喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌，施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水开始搅拌，拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比，其水灰比一般控制在0.4～0.5，待混凝土拌和料搅拌均匀后，由混凝土输送车运至湿喷机。
施工前首先用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉，如工作面有滴水或涌水，提前做好钻孔埋管的引排水工作。
喷射垂直于岩面，距离一般为0.6～1.0m。初喷厚度4～6cm，复喷拱顶厚度不得大于10cm，边墙不得大于15cm。施喷时由下而上、分段进行。喷头尽量保持与受喷面垂直，喷射机工作压力应控制在0.1～0.15Mpa。如岩面凹凸不平时，先喷凹处找平。喷嘴缓慢呈螺旋形均匀移动，一圈压半圈，行与行之间搭接20～30cm。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。漏水地段先用塑料管将水引出，并根据实际情况调整混凝土配合比，增加水泥用量，再喷射混凝土。
喷射混凝土料要确保密实填充格栅或钢架内的空隙及格栅、钢架与围岩之间的空隙。喷射混凝土终凝24h后，要进行喷水养护，养护时间不得小于7d。
2.4.2钢架加工及安装
（1）加工
a.型钢支撑的加工在专设的加工场地进行。
b.加工场地施工完成请监理工程师检验认可后，才能进行拱架的加工。
c.拱架加工完成后，进行试拼，周边拼装允许偏差30mm，其平面翘曲不得大于20mm。
d.型钢支撑各单元之间用连接板、螺栓及螺母连接，其连接材料要符合设计和规范要求，连接牢固。
（2）安装
a.每榀拱架之间采用纵向连接筋进行连接，以加强支护的整体效果。
b.钢架安装前在其安装位置施工定位钢筋，以便临时固定各单元。钢架安装在围岩面已进行初喷3cm厚混凝土后进行。
c.钢拱架安装时要保证与隧道纵向垂直，其上下、左右允许偏差为5cm，钢架倾斜度不得大于2度。若拱脚标高不足时，不得用土、石回填，而要设置钢板进行调整，必要时可用混凝土加固基底。
d.钢架与围岩之间的间隙用喷射混凝土充填密实。空隙处可用混凝土垫块顶紧，钢架每单元按一处计列数量，每处采用槽形垫块一块，楔形垫块二块，施工时酌情调整。喷射混凝土时要由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，并保证钢架保护层不小于4 cm。
2.4.3钢筋网
（1）施工方法
针对开挖断面的形状，确定场外制作或现场制作网片，若断面形状较规则、平整，采用场外制作网片，然后现场拼接；若断面形状不规则、起伏较大，则采用现场制作网片，现场拼接，与岩壁紧贴安装。挂网利用简易台车进行。
（2）施工要求
a.按图纸标定的位置挂钢筋网，钢筋网使用前清除锈蚀，钢筋网制作时其末端各方向定型的间距不少于100mm。钢筋网绑扎固定于先期施工的锚杆上，并用混凝土块衬垫在钢筋和岩石之间，以保证钢筋和岩面之间保持30～50mm的间隙。
b.制作网片：严格按照图纸标识的网孔参数布设钢筋网格；加工网片的钢筋使用前清除绣蚀。有钢格栅的地段，网片的宽度按钢支撑的间距预制；其他地段宽度根据径向锚杆布置情况确定。用在墙部的网片上侧带钩，便于挂设。
2.4.4施工系统锚杆
（1）锚杆施工工艺流程
测设布孔→凿岩机就位→钻孔→清孔→打入锚杆→注浆。
（2）施工方法
塑料涨壳式中空锚杆：材料为Φ25×5mm塑料涨壳式中空注浆锚杆，杆体抗拉极限拉力N≥180KN，Ⅳ围岩锚杆长300cm，间距100cm*100cm，Ⅴ围岩锚杆长350cm，间距75cm*100cm，梅花形布置。打设采用钻孔打入法。为增加锚固效果，设置150×150×16mm钢垫板及螺栓，钢垫板座浆以确保与围岩密贴。
钻孔采用风钻按设计要求钻孔，钻孔直径为Φ42，用风钻顶入，顶入长度不小于锚杆设计长度。
锚杆孔开孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于10cm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，操作工把凿岩机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固在岩面上。
锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于±50mm。
用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。
对破碎岩层，松散土层等软弱围岩宜采用标号C20以上早强水泥浆，水灰比约为0.7，注浆压力0.5～2MPa；对整体性良好的围岩，锚固浆宜采用标号C30以上无收缩早强水泥浆，水灰比0.3～0.5，注浆压力应大于1.5MPa。为保证钻孔顺直，保证锚固安装质量，应使用十字钻头或纽扣钻头。
3结语
总而言之，作为高速公路建设的重要组成部分，隧道工程的施工质量与高速公路的整体水平息息相关，因此高速公路施工企业需要对隧道工程加以足够的重视，并对施工技术进行不断的优化。
参考文献：
[1]赵宏亮．浅谈高速公路隧道施工技术要求[J]．黑龙江科技信息，2015（06）
[2]刘国权．高速公路隧道施工技术及控制要点探讨[J]．黑龙江交通科技，2015（02）
[3]崔韫鑫．高速公路隧道安全施工关键技术研究[D]．天津：河北工业大学，2014：1－59
论文作者:王博
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年11月上
论文发表时间:2016/9/19
标签：混凝土论文; 隧道论文; 钢架论文; 围岩论文; 锚杆论文; 钢筋论文; 间距论文; 《建筑建材装饰》2015年11月上论文;