高速公路隧道施工技术与质量控制分析
摘要
关键词
高速公路;隧道工程;施工技术;质量控制
正文
引言
所谓复杂地质条件,就是指地下工程在进行开挖之后,围岩原有力的平衡状态受施工的影响而遭到破坏,并在地下水的作用下产生膨胀、滑坍、过度变形的地质现象。复杂地质条件会对隧道公路施工造成不利影响,多表现为施工经费的增加、工期的延长,严重时甚至会造成工程损毁使工程难以继续进行,所以必须通过相应的技术手段予以避免和消除。在经济不断发展、城市化进程加快的影响下,公路隧道的建设成为现代交通基础设施的重点内容。特别是在建设规模和技术要求的不断提升下,复杂的地质条件对公路隧道工程的稳定性和施工进度提出严峻挑战。现阶段不同地质条件的隧道施工技术正在不断更新并完善,有效提升了隧道的建设效率和安全性,以促进地方经济发展与进步。
1高速公路隧道施工的特点
隧道建设除了面临着工程技术上的考验,同时也面临施工管理的严格挑战。虽然技术的发展为隧道建设开辟了新的路径,然而在施工管理的过程中,依旧存在许多的问题和挑战,这不仅会影响项目的品质和安全性,还可能造成成本上升与工程周期的延误。所以,对此类问题进行深入地分析并给出有效的解决方案,对保证高速公路隧道项目能够正常实施与如期完成起到极其关键的作用。在高速公路隧道的建设过程中,存在几个显著的特性:1)地质环境复杂。隧道建设过程中必须应对多种复杂的地质环境,包括各种土层、岩石、水层、瓦斯和溶洞等。2)施工技术标准严格。在隧道建设过程中,要运用像光面爆破、掘进机挖掘和台车衬砌支护等多种专业技术手段,同时也规定施工团队拥有高度的技术熟练度和充足的实践经验。3)严格遵循安全标准。在隧道建设的过程中,存在许多潜在的安全风险。所以,必须实施必要的安全预防对策,如实施强制通风、建立安全逃生路径、定期对隧道进行安全检查,并确保工作人员佩戴安全头盔和安全鞋等。4)施工时间周期长。隧道建设通常需要一段相对较长的时间,特别是当隧道的地质状况异常复杂和多变时,预测耗费的施工时间变得尤为困难。5)预算成本高。隧道建设过程中需相当多的人力、材料和设施投入,从而保障隧道施工的品质和安全,而且施工的时候一般要采取不同的临时对策,所以成本很高。
2高速公路隧道施工技术
2.1钻爆施工技术
在高速公路隧道施工中,钻爆是关键环节,直接关系到隧道开挖的效率和安全性。钻爆作业通过精确控制钻孔与爆破过程,在山体中开辟稳定且符合设计要求的隧道,以确保高速公路线路更加顺畅与连贯。在实际运用钻爆施工技术之前,相关人员需要对山体泥流、地下水走向与分布等地质条件进行深入研究,全面了解施工区域的地质特性。针对软围岩等不稳定区域,需提前采取加固措施,以增强围岩的稳定性,防止钻爆过程中发生变形或塌陷。根据施工区域的具体地质条件,施工单位需要选择适宜的钻爆装置,通过设计合理的爆破参数,包括炸药用量、爆破网络布局、起爆顺序等,确保爆破效果既能达到预期的开挖效果,又不会对围岩造成过大的破坏。特别是硝铵炸药等常用爆破材料的选择与使用,需严格遵守安全规范,确保作业人员的安全。因钻爆作业具有较高的安全风险,所以参与爆破作业的人员必须持有专业资质证书,并经过严格的安全培训。在爆破前,需要评估爆破可能产生的落石、震动等影响,并制定相应的应对措施。在爆破过程中,应设置警戒区域,确保无关人员远离作业现场。
2.2初期支护施工
要对湿喷工艺进行利用,通过水泥、矿渣或其他材料、水的混合,借助特定设备实施混凝土喷射加固,将其应用在隧道复杂地质条件的施工中,促进围岩稳定性提升,为后续施工安全提供有效保证。喷射混凝土的拌制主要是对电子计量拌和站进行利用,并使用运输车对其进行运输。对混凝土进行喷射前,需借助高压水按照自上而下的方式实现基岩表面的冲洗,让岩石表面接近饱和状态。对于严重超挖部分,需借助同级别的喷混凝土做好填平处理,按照自下而上的方式实施小圆周运动。钢拱架主要是在加工场内加工,并在使用前对其进行试拼处理,让连接部位的质量得到保证,降低加工误差发生率。同时,要积极借助机具做好拱架的安装,让拱脚的钢架立在坚固的基座上。完成安装后于拱脚位置设置两根锁脚锚管,让初期支护下沉的问题得到有效限制,促进结构稳固性提升。接着,要对锚杆施工进行关注。需结合设计需求于初喷面上做好锚杆孔位的精确标记,并以此为据开展钻孔操作,让钻孔和锚杆规格与相关设计要求保持相符状态。同时,还要对锚杆的布置形式和误差控制进行重点关注,让锚杆与岩面或组合状岩层的节理面保持垂直状态,使得初期支护的稳固性得到有效保证。完成钢筋试验后,需对其实施除锈、除油处理,并于加工厂的作业平台做好分片制作,并在铺设过程中做好钢筋、锚杆、钢拱的牢固连接,使其长度≥20cm。同时,要以岩面起伏为依据,针对钢筋进行有效铺贴,让混凝土的晃动问题得到一定避免。
2.3盾构法
盾构法是高速公路隧道施工中的一项先进技术,主要适用于软弱围岩、高地下水压力等复杂地质条件下的长大隧道。与传统的钻爆法、台阶法相比,盾构法具有施工安全风险低、工期短、劳动强度小等优势。我国盾构隧道建设起步较晚,目前在海底隧道、城市地铁等项目中的应用较多,2020年采用盾构法施工的高速公路隧道占比约为5%,但随着技术的不断成熟和设备的日益完善,其应用前景广阔。盾构法施工的核心是利用盾构机进行连续开挖和管片拼装,在地层中修筑隧道。盾构机由刀盘、刀盘驱动系统、出渣系统、管片拼装系统等部分组成,直径一般在6~15m之间。
3公路隧道施工中常见的质量通病
3.1渗漏水
在隧道工程中,渗漏水是一种普遍存在的问题,主要出现在双衬墙、穹顶及道路表面。渗漏水问题不仅会引发渗水、滴水和漏水等不良后果,使隧道结构遭受侵蚀和损害,且有可能影响隧道内设备的功能性、缩减工程使用寿命。在施工过程中出现该问题,还可能引发工程事故对隧道的总体安全与可靠性带来潜在威胁。隧道渗漏水的主要成因是防水工程质量不高、地下水面临较大压力、使用的防水材料质量不过关或防水工程不完备等。若存在上述问题,地下水则有可能经由防水材料或衬砌构造进入或渗透进隧道,从而引发渗漏水。
3.2喷射混凝土支护不平整
喷射混凝土支护的外表经常会出现不平整的现象,这种情况不仅会损害支撑结构的美观性,且可能对防水板等防水建材产生负面影响,进一步减弱支撑结构的稳定性。拱架安装精度不足、喷射过程中水灰比值控制不当以及喷射混凝土与围岩间的黏结性不佳都有可能导致支护不平整。
3.3相关人员重视程度有待加强
高速公路隧道建设管理者应改变依靠过去的经验来进行项目管理的心态,加强对现代科学管理手段的掌握和应用,对隧道建设过程中出现的新问题和新状况实施进一步的研究,实现对各类安全事故进行精确的预测。与此同时,有关部门对施工安全、品质与进展三者之间的认识关系应加强,不应过分强调施工进展,杜绝“以包代管”的情况,应对安全管理工作加以重视,不应把利润当作自己的首要追求。杜绝把高速公路隧道项目分包给非专业施工单位进行的行为,保证施工过程中的监督和验收工作能够得到有效的实施,保障项目的品质与安全。
4高速公路隧道施工的质量控制要点
4.1施工测量控制要点
高速公路隧道施工测量控制是确保工程质量和进度的关键,贯穿隧道施工的全过程。首先,施工测量必须建立完善的控制网络,包括平面控制网和高程控制网,并与国家坐标系相联系,控制点应选择在稳定的地形上,并采取可靠的保护措施。其次,隧道施工测量应充分利用新技术、新方法,采用高精度全站仪、激光指向仪、断面检测仪等现代化测量设备,并结合三维激光扫描、数字化成图等手段,提高测量数据的采集效率和精度,测量误差控制在±10mm以内。再次,各施工阶段均应开展必要的测量工作,如控制测量、导线测量、用地测量、放样测量、变形观测等,并对测量成果进行严格审核和分析,以便发现问题及时处理。特别是在隧道贯通阶段,要加密测量频次,动态跟踪轴线偏差和高程偏差,为线路调整提供依据,确保洞口段、洞身段的精准对接。最后,施工测量还应与设计、施工、监理等相关方密切配合,加强测量资料的传递和共享,发挥测量数据的应用价值,以协调解决施工过程中出现的各类问题,为隧道工程的顺利实施提供有力保障。
4.2支护质量控制要点
首先,合理选择支护材料,锚杆钢材应优先采用具有抗拉强度高、延性好等特点的热轧螺纹钢筋,喷射混凝土则应选用优质硅酸盐水泥,并科学掺加外加剂,确保混凝土和易性、早强性能满足施工要求。其次,严格控制支护施工工艺,锚杆施工应采用液压式钻机,钻进平稳、钻孔垂直,并在锚杆安装后及时注浆封闭锚孔,提高锚杆与围岩的黏结力;喷射混凝土施工应采用湿喷工艺,合理控制喷射距离和压力,确保混凝土密实度和黏结强度。再次,支护施工要紧跟掌子面开挖,新奥法施工一般在开挖后2h内完成初期支护,台阶法施工则应在上台阶开挖后立即进行系统锚杆和钢架安装,及时封闭围岩,防止围岩风化和应力再分布。最后,加大成品支护质量检验力度,定期开展锚杆验收试验和混凝土强度检测,发现不合格处应及时整改,并建立质量问题台账,跟踪复验直至合格。
4.3采用先进设备和材料
通过使用高性能和优质的施工设施与材料,不仅提升了施工的效率与品质,还成功地减少了施工流程中可能出现的环境污染隐患。为了实现这一目标,可以考虑下列4种方法:1)使用全断面硬岩隧道掘进机和其他高效的装置。以往的隧道建设方法往往要投入很多的人力和物力资源,消耗时间较长,但现代技术设施可以自动且高效地做好这些任务。2)采用高质量和高强度的建筑材料。利用高品质的建筑材料,如高性能的砼和高强度的钢筋,不仅能够显著提升隧道建设的品质和持久性,还能在施工的时候减少环境污染的隐患。3)增强对施工设施的维护工作。在操作先进的施工装置的过程中,应强化对这些设施的日常维护与护理,并定期实施设备的检修和更新,以保障其性能始终保持稳定。4)选取对环境友好的材料。在挑选环保材料时,应优先考虑那些碳含量较低同时可以重复再利用的砼,以减少施工对环境造成的不良影响。
4.4相关施工单位应当高度关注安全教育和培训活动
在高速公路隧道的施工安全管理中,进行安全教育和培训是至关重要的一环,这不仅能够提高有关工作人员的安全观念和素质,还能确保安全工作的总体目标顺利达成。在执行安全管理任务时,下列几点需要特别关注:首先,各公司必须根据国家的相关规定,组织焊工、爆破等特种作业人员参加专业的安全技术培训课程,只有在成功通过有关考核且获得相应证书后才能开始工作;其次,所有的作业人员和安全管理人员在正式上任之前,都一定要通过有关部门的考核,并且每年的安全生产教育培训次数不可少于两次,只有成功通过考核才有资格上岗;最后,需高度重视对管理人员的安全教育和培训,确保他们能够及时掌握国内外的先进安全管理知识与技巧。
结束语
综上所述,高速公路是关系社会民生的基础工程,隧道作为公路工程的重要组成部分,其施工质量、整体性能直接影响高速公路的安全性。因此,在建设高速公路隧道工程时,应基于隧道施工设计,从隧道开挖、支护等方面入手,优化隧道施工方案,合理选用隧道施工技术。同时,应在施工过程中加强质量控制,深入排查隧道施工质量隐患,全面预防隧道施工安全、质量风险,使高速公路隧道建设质量符合实际需求。
参考文献
[1]窦晨阳.高速公路隧道施工技术与质量控制分析[J].工程建设与设计,2023(22):149-151.
[2]张成雷,王松,石海龙,等.高速公路隧道施工技术及控制要点[J].工程技术研究,2023(21):50-52.
[3]杨恩总.高速公路隧道施工安全技术管理策略思考[J].城市建设理论研究(电子版),2023(30):37-39.
[4]王伯余.高速公路隧道施工方法分析[J].运输经理世界,2023 (25):113-115.
[5]郭光义,王芳文.高速公路隧道施工中的技术及质量控制[J].四川建材,2023(06):192-194.
...