摘要：高速公路隧道是处于复杂地质条件下的工程，它受天然形成的地质状态如地应力、地质物理参数、地下水、地质断层等因素和人工开挖操作如开挖方式、支护方式、支护时间等因素影响很大。由于隧道所处的地质环境不同，其围岩稳定特性也不同，因此应采用的支护方式和开挖方式也就不一样。本文首先介绍了几种常用的隧道施工方法，然后以新奥法为重点详细探讨了其在隧道开挖和支护中的施工技术要点。
关键词：高速公路；隧道；开挖
当前社会主义经济建设新时期，公路交通作为有效促进国民经济稳定发展的基础工程设施，得到规模性开发和建设。现代道桥工程多样性的功能建设需求，导致公路隧道的施工技术应该具有良好的适应性。面对变幻复杂的地质环境，隧道开挖施工过程中的技术安全和质量性能要求相对较高。
1 简析高速公路建设中的隧道施工
我国公路修建的环境多种多样，其中隧道施工属于规模比较大的工程，但是由于修建需要，必须改变原有环境结构，确保常规的公路修建，一般公路施工中，隧道选点会处于高性能地层内，首先制定施工方案，确定周围的施工环境，然后科学规划隧道的地理位置，综合考量多项因素之间的关系，如：隧道口、高度以及基本参数等，最后采用合理的技术方案，既要符合当地的地质条件，又要保障不会对周边地质造成实质性破坏。因为隧道主要是实现两方道路的联系，保障运输通畅，其不仅具备较高的社会性质，同时还关系着国家经济、交流以及贸易，所以隧道施工占据重要的地位，需合理选用施工技术，以高速公路的实际建设为依据，促进公路的持续发展。
2 高速公路建设中的施工问题
对高速公路在隧道施工中出现的难点进行汇总，分析施工中遇到的问题，避免隧道施工影响公路建设。
2.1 隧道施工的稳定问题
稳定问题是隧道施工技术中最为关键的环节，在公路修建中，处理稳定问题的技术难度最大，例如：隧道跨越式处理不稳定、爆破不稳定、加固结构不稳定等，都会导致隧道施工搁置，因此必须对隧道中的稳定问题，实行技术优化处理，加强隧道稳定。
2.2 隧道内的岩体问题
隧道内的岩体处于整体的状态，由于隧道开挖有可能造成岩土坍塌、掉落，形成岩体断层，如果岩体出现的断层较大，有可能会导致工程瘫痪，不能正常施工，因此在处理岩体问题时，必须综合考虑施工技术的涉及范围，既要避免发生岩体危害，又要保障岩体的原始结构状态。
3常用的隧道施工方法
3.1矿山法
凡采用一般开挖地下坑道方法修筑隧道的都称为矿山法。矿山法施工的基本原则是：少扰动、早支撑、恒撤换、快衬砌。其基本施工方法有漏斗棚架法、反台阶法、正台阶法、全断面开挖法、上下导坑先拱后墙法、下导坑先导后墙法、品字形导坑先拱后墙法、侧壁导坑法。
3.2盾构法
盾构法，是以盾构这种施工机械在地面以下开挖隧道的施工方法，盾构是一个既可以承受地层的压力，又可以在地层中推进的活动钢筒。它能够一次成型，减少对围岩体的重复扰动，全过程可实现机械化。
3.3新奥法
新奥法，即新奥地利隧道施工方法的简称，新奥法概念是奥地利学者于20世纪50年代提出的，它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，经过一些国家的许多实践和理论研究，于60年代取得专利权并正式命名。新奥法施工的基本原则是：少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。
4光面爆破参数的调整实施原则
4.1 根据围岩变化调整
在隧道开挖施工过程中，围岩级别会发生变化，为了确保隧道光面爆破效果，光面爆破设计参数应针对围岩变化情况而调整。滕州隧道进口部分地段是不均质岩体，掌子面围岩左侧较破碎、夹有多条带状红色黏泥，右侧掌子面围岩整体性较好，各占隧道断面近二分之一，在钻爆施工作业时对左侧周边孔孔距与光爆层厚度以及各类炮孔的孔距、排距作了相应的调整，加大左侧周边孔孔距与光爆层厚度，减少断面左侧的炮孔数量和孔内的炸药填装量。经过调整后光面爆破取得了良好的效果。
4.2 根据光爆效果调整
光面爆破参数经过设计选定后，爆破效果可能达不到最佳效果，隧道洞身会出现超欠挖现象，需要对光面爆破参数进行调整。隧道洞身出现欠挖，需减小周边孔距、光爆层厚度、增加炮孔的数目和炸药填装量；隧道洞身出现超挖，需加大周边孔距、光爆层厚度、减少炮孔的数目和炸药填装量。经过二、三个钻爆循环作业参数的调整，光面爆破就达到了最佳效果。
5隧道开挖技术方法分析
在隧道施工中，开挖方法是影响围岩为稳定重要因素之一，所以开挖的时候一定非常注意。在隧道的发展过程中，隧道开挖方法也渐渐的完善起来，全断面开挖法，分部开挖法，台阶开挖法是其中应用较多的三个方法，每一种方法都有自己各自的特点，也适合不同围岩条件，不同地质条件的隧道。
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5.1全断面开挖
全断面开挖法就是按照一定设计轮廓一次爆破成型，然后支护再修建衬砌的施工方法，一般来说对于围岩等级处于较好的隧道应用较多。同时，运用全断面开挖时要求是有钻孔车或自制作业台车以及较高机械装运机械设备条件的施工队伍，因为全断面开挖时机械化自动化很强的一种方法，对机械设备要求较高。同时隧道的长度不能太短，一般不能低于 1km，否则大型机械设备的利用率较差。
全断面开挖法的工作特点是开挖段面与作业空间大，干扰小；能够充分使用机械，减少人力；工序少，便于施工组织和施工管理，改善劳动条件；开挖一次成型，对围岩扰动少，有利于围岩稳定的特点。所以对于这种开挖方法，工作效率很高，开挖时间相对于其他的方法会有缩短，机械化程度较高，但是对条件要求的也相应的较高，尤其是围岩自身的条件，否则施工时会出现不可避免的问题。
5.2台阶法开挖
台阶法对围岩的要求相比于全断面开挖没有这么苛刻。台阶法可以分为长台阶法，短台阶法和微台阶法。施工中采用哪一种台阶法有两个重要的影响因素，第一是对支护形成闭合断面的时间要求，围岩差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖，支护，出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。对于软弱围岩，主要考虑前者，以确保施工安全，对较好的围岩，主要考虑如何更好的发挥机械设备的效率，保证施工中的经济效益，因此只考虑后者。
长台阶法开挖面较小，这样是为了开挖面的稳定，一般来说也是用于围岩等级较好的岩层，围岩。这种方法的特点是分为两个台阶，分别进行开挖，支护，运输，通风，排水作业，因此此方法台阶长度长。短台阶法使用的条件为一般级别的围岩，台阶长度小于长台阶法。短台阶法的特点是可以改善初期支护的受力条件。有利于控制围岩变形，但是对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。微台阶法是全断面开挖的一种变异形势，适合 V-V 的围岩双线隧道。中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三部分进行，每开挖一部都要及时施做锚喷支护，安设钢架，施做中隔壁。之后再开挖中隔墙的另一侧，七分布次数以及支护形式与先开挖的一侧相同。
6隧道支护方法
6.1 喷射混凝土支护
喷射混凝土是按一定比例，将水泥、沙、石、水及外加剂，经过特定工艺方法混合搅拌再喷射到受喷面上，在短时间内凝结、硬化后达到一定强度的快速支护方法。向洞室内表面围岩喷射混凝土，使被裂隙分割的岩块体粘接起来，保持岩块体的咬合和镶嵌作用，缓和了应力集中现象的发生，防止围岩松动，喷射混凝土自身有一定的刚度，能够抵抗岩土体的坍塌。喷射混凝土施工简便，具有加固、止水等效果。能够和其它支护方法共同作用，承受支护结构的受压变形。喷射混凝土支护是现代隧道施工中最常用的方法之一。
6.2 双层小导管注浆支护
在隧道洞门开挖施工中广泛应用双层小导管注浆支护。沿隧道拱部周边环向打双层小导管，小导管里的注浆液，通过小导管上的梅花孔扩散到松散岩体上，利用浆液使岩体固结和小导管形成稳定的固结拱体。外层较大角度的小导管主要发挥较大范围的注浆作用和斜锚杆作用，来固结松散岩体，提高围岩的承载力。内层较小角度的小导管除浆液通道作用外，主要发挥“梁效应”，钢管起到超前管棚和注浆加固的双重作用。将淤泥层的水疏干，使淤泥由液塑状态变为干硬状态。为加强支护强度，在小导管内安装φ22锚杆后注浆，解决小导管刚度不足的问题。锚杆从拱架中穿过，并与前后环超前焊接，与拱架形成整体受力，防止隧道断面拱部发生坍塌。[3]
6.3 管棚支护
管棚支护是一种在软弱围岩中进行隧道掘进的超前支护技术。为防止隧道或地下硐室开挖引起的地表下沉和围岩松动，在洞口部位施工管棚，在开挖的外轮廓线采用直径较大的钢管超前布置，超前的距离较大，形成纵向钢梁的作用，减小由于岩土体自重产生的侧向压力，稳定前方地层。开挖掘进前沿开挖工作面的上半断面设计周边打入厚壁钢管，钢管壁厚以10～30毫米、管径以80～180毫米为宜。如不进行大管棚超前支护，一般都会在顶部产生边挖边塌的现象，甚至引起边坡的大面积失稳，对施工造成很大的威胁。在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，工期短、施工快、安全性高，作用在开挖面上的渗透力显著降低。被认为是隧道施工中解决冒项的最有效最合理的施工方法。
7结语
总之，在具体施工的过程中需要针对铁路隧道施工技术的现状，合理地选择相应的施工技术条件。对于所选的施工技术，要做出合理的安排和策划，需要考虑施工的地理条件状况以及当地条件的不足之处，这样才能对症下药，找到相应的解决办法，最终提高施工效率，使铁路隧道施工快速、便捷而有效地进行，不仅加快了施工的速度，也确保了施工的安全，有助于经济的发展，从而造福于人民。
参考文献：
[1]李福有.黄土浅埋段超大跨度高速公路隧道开挖施工方法比选[J].科技创新导报，2011（12）.
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[3]于文波.隧道工程中防排水施工技术要点与质量控制措施[J].价值工程，2014（6）.
[4]田宏月.当前隧道工程的施工特点及优化控制研究[J].科技与企业，2011（12）.
[5]蒋光宪.隧道工程项目质量控制概念的辨析[J].价值工程，2011（2）.
论文作者:史兴波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/5
标签：隧道论文; 围岩论文; 断面论文; 方法论文; 台阶论文; 导管论文; 光面论文; 《基层建设》2019年第11期论文;