高速公路隧道施工技术及控制要点（公路螺旋隧道为什么难以推进）
高速公路隧道施工技术及控制要点（公路螺旋隧道为什么难以推进）在隧道情况特殊、爆破质量不能很好控制的前提下，易导致塌方事故，影响隧道施工质量，对施工人员造成安全隐患。因为螺旋隧道在一个进尺内隧道轮廓是弯曲的，隧道的地质条件、断面形式、隧道展线等不同于普通隧道，故常规的隧道爆破设计不能很好地控制隧道爆破超欠挖等开挖问题。▲金家庄螺旋隧道路线设计图近年来，众多学者对公路隧道施工技术及螺旋隧道开展了大量研究。但对于螺旋隧道来说，由于在一个进尺内的隧道轮廓线并非笔直向前，而是有一定的弯曲度，鉴于其地质、隧道断面、螺旋隧道空间展布，以及相应的施工方法等都具有较强的特殊性，常规的隧道施工设计难以克服爆破后隧道轮廓参差不齐、隧道壁面岩石破碎及超欠挖等问题。在螺旋隧道方面，中电建路桥有限公司张超等通过分析双线螺旋隧道及其围岩在不同线曲率下的力学行为，得到螺旋隧道曲率对双线隧道施工稳定性的影响规律。中电建路桥有限公司方志斌等采用有限元数值方法研究了在不同的爆破施工参数
本文选自《中国公路》杂志2022年第14期
文/西南交通大学土木工程学院 徐啸 肖清华 薛凯峰 韩翔宇
公路螺旋隧道具有轮廓不对称的特点，隧道施工相对于普通公路隧道更复杂，易产生超欠挖等施工问题。若未采用合理的施工方法，不仅会影响隧道施工质量，甚至会威胁到施工人员的生命安全，不利于螺旋隧道施工的顺利进行。本文根据隧道工程地质条件及螺旋隧道轮廓不对称的特点提出相应的螺旋隧道施工技术，对螺旋隧道的施工关键技术进行分析和研究，并在隧道施工中根据实际施工效果对相关参数进行动态调整，以期在螺旋隧道的施工中达到理想效果。
螺旋隧道研究现状随着经济快速发展及国家对公路建设的大力推进，山岭隧道的建设越来越多，但是修建隧道面临着严酷的地质环境、恶劣的气候条件等难题，特别是一些进出口高差较大但是设计长度不能满足坡度上升的隧道，难度较大。因此，为了解决隧道进出口高差较大的问题，近年来相关人员提出了螺旋甚至双螺旋隧道的展线形式。尽管目前已存在诸多螺旋隧道的建设案例，但螺旋隧道在爆破开挖中仍普遍存在严重的超欠挖等问题，如何根据螺旋隧道特点制定合理的施工方法成为了一项棘手的问题。
▲金家庄螺旋隧道路线设计图
近年来，众多学者对公路隧道施工技术及螺旋隧道开展了大量研究。但对于螺旋隧道来说，由于在一个进尺内的隧道轮廓线并非笔直向前，而是有一定的弯曲度，鉴于其地质、隧道断面、螺旋隧道空间展布，以及相应的施工方法等都具有较强的特殊性，常规的隧道施工设计难以克服爆破后隧道轮廓参差不齐、隧道壁面岩石破碎及超欠挖等问题。
在螺旋隧道方面，中电建路桥有限公司张超等通过分析双线螺旋隧道及其围岩在不同线曲率下的力学行为，得到螺旋隧道曲率对双线隧道施工稳定性的影响规律。中电建路桥有限公司方志斌等采用有限元数值方法研究了在不同的爆破施工参数下围岩的变形和动力振动响应，为小半径螺旋隧道爆破施工中的围岩动态提供参考。但目前对于螺旋隧道具体施工技术方法的研究比较匮乏，需要进一步深入研究。
螺旋隧道施工难点- 爆破质量难以控制
因为螺旋隧道在一个进尺内隧道轮廓是弯曲的，隧道的地质条件、断面形式、隧道展线等不同于普通隧道，故常规的隧道爆破设计不能很好地控制隧道爆破超欠挖等开挖问题。
- 施工风险隐患多
在隧道情况特殊、爆破质量不能很好控制的前提下，易导致塌方事故，影响隧道施工质量，对施工人员造成安全隐患。
- 隧道施工影响因素较多
螺旋隧道与普通隧道施工相比，施工周期长、施工流程复杂，所以螺旋隧道的施工更容易受到地质条件、天气等因素的影响。同时，由于螺旋隧道的特殊性，在施工过程中会使用到多种仪器设备，如果协调不到位，将会影响项目的施工周期和成本。
- 对隧道施工质量要求高
与常规公路隧道的施工不同，螺旋隧道在施工期间由于进尺的特殊性，受围岩条件、水文地质环境的影响较大，在开挖时对隧道扰动会产生质量问题，要进一步提升施工技术，保障隧道的质量。
- 隐蔽工程多
由于螺旋隧道施工的各步骤环环相扣，施工时会有一些隐蔽工程，因为不能提前知晓，所以在施工时具有突然性，难以及时制定相应的应对措施，从而造成隧道的施工质量达不到预期效果。
螺旋隧道施工关键技术- 螺旋隧道控制超欠挖施工技术
首先根据设计的循环进尺来确定合适的隧道曲线半径，由此设置掌子面内、外侧的不同进尺深度，通过不同的进尺深度来保证开挖面能够在圆心所在的平面上，并确保掌子面平整，让下一次的开挖施工更加准确。
光面爆破中周边孔通常采用一定的外插角设计来获得更好的施工效果，在螺旋隧道的曲线段爆破设计中，外插角需要根据周边孔所在位置的区别而选用不同的角度。
在对螺旋隧道的爆破设计中，周边眼使用长短孔组合来改善隧道的超欠挖，在开挖的过程中结合上一循环的爆破效果对下一次爆破施工的炮孔长度及周边孔的外插角角度进行动态调整，使隧道的爆破开挖达到理想效果。
- 隧道洞口、明洞、边仰坡开挖技术
在隧道进行施工前，首先要对隧道洞口和洞口附近的地质条件进行详细的勘察，尽可能全面了解其对于隧道施工造成影响的潜在因素，并提前做好对策，努力防范。此外，在对隧道的明洞及边仰坡的施工时，其中重要的一个环节是测量放线，只有先确保测量的准确性，才能使隧道施工满足规范要求。在对隧道边仰坡施工时，要坚持分层施工的原则，要遵循自上而下的施工步骤对隧道边仰坡进行开挖，并防止边仰坡过度开挖，导致边仰坡过长的暴露。施工时以机械开挖为主，人工进行辅助施工，尽量不进行爆破作业，减少对隧道的扰动，确保围岩的稳定性。
- 锚杆施作技术
在公路隧道施工中，锚杆施作技术是施工中重要的一环，需要给予足够的关注。为了保证该技术的施工效果，在实际施工时，需要注意以下几点：首先结合事先标记的点位，使用钻凿机在预定的位置进行钻孔作业，在钻凿施工时清除油污、杂物等。其次，在锚杆施工时，为防止岩石碎屑对锚杆施工产生干扰，应及时清理岩石碎屑，在锚杆放入孔洞前，须先把药卷放入清理合格的孔洞内，并将其固定在孔道中，避免产生泄露；此外，应确保锚杆与钢筋网的焊接效果，使其形成一体式结构，并确保锚杆的施工满足相应的规范要求。在锚杆施工完成后对其进行抽样检验，确保锚杆的抗拔能力满足规范要求，保证施工的安全质量。
- 混凝土喷射施工技术
在公路螺旋隧道工程中，混凝土喷射施工技术能够有效为隧道内部提供支护作用。混凝土喷射技术的施工方法主要是：潮喷、湿喷和干喷。在隧道施工中，采用湿喷技术能够很好地降低灰尘，改善现场施工环境，提升施工效率，从而减少成本预算。在进行湿喷施工时，将原料混合速凝剂一起喷射，通过湿喷施工能够有效加强喷锚支护性能，有效降低回弹量，提升隧道施工质量。要使喷射混凝土达到理想的支护作用，可以从以下几点入手：确保隧道开挖断面的有效面积及断面的整洁度；在喷射施工前，选择最优的配合比进行拌和使用，由此提升混凝土的黏结效果；同时，混凝土原料的性能和质量要满足隧道施工要求，喷射时应保证施工的连续性。
- 防水技术与排水技术
防排水问题是公路螺旋隧道施工中的一个重要部分，隧道施工由于水文地质条件复杂，施工环境较差，在公路隧道施工过程中极易受到水文地质的影响而产生内部渗水，如果不能及时采取处理措施，很有可能产生隧道局部塌方等严重事故，对隧道施工质量及施工人员的安全造成重大的安全隐患，保持隧道干燥的环境也是确保隧道整体结构安全及后续运营安全的重要手段。因此，隧道施工应做好防排水的施工方案，结合实际的隧道施工环境采取适宜的防排水措施，保障隧道结构安全与施工的正常进行。
公路隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，需特别注意，挖沟排出封闭的积水；在洞口横向设置截水设施，以防地表水流入隧道内；在富水区段的隧道施工中可采用新型优质防排水材料来提升防水效果；隧道防水板焊接施工时，表面必须保证干净无灰尘油脂。
