高速公路隧道机械化施工技术研究.doc

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1、高速公路隧道机械化施工技术研究摘要：为实现特长大断面隧道机械化施工，针对某高速隧道机械化施工段中所面临的超前地质预报、掌子面开挖，机械化施工关键技术、监控量测等问题，经过现场试验，理论分析，并通过数据与传统工艺方法比对。有力体现了隧道机械化施工的必要性，该高速公路隧道在合理的施工组织设计下保持较好的工作状态、较高的工作效率，学习且应用国内外重点项目经验，形成了合理有效安全的施工技术，和传统人工法相比，突出了机械化施工的优势。研究成果可为今后的隧道机械化施工技术提供参考。关键词：高速公路隧道；特长隧道；机械化施工；施工技术；安全施工伴随着高速公路的大规模建设，中国

2、公路的发展已经进入了一个崭新的时期，我国疆域辽阔，公路网穿越万水千山、不断蔓延，2011~2014年期间，我国公路隧道数量增加至12404座，总长度达到10756.7km。2012年之后，公路隧道的建设规模和数量远超铁路隧道，并逐年稳步增长，不断地开创出相当数量的高质量隧道工程，公路隧道在建设过程中实现了数量、质量上前所未有的飞跃［1，2］。某高速公路隧道位于广东省境内，设计为双向六车道分离式隧道，起讫桩号左线ZK152+470~ZK156+820，长4350m；右线YK152+495~YK156+810，长4315m；进洞口设计标高左线136.5m、右线138

3、.8m，出洞口设计左线195.1m、右线194.6m，隧道左右洞进、出口均采用削竹式洞门；最大埋深约463.76m，属于特长隧道。隧道区基岩裂隙水沿坡脚渗出汇集于山间沟谷，根据现场勘探，隧道内不良地质为岩溶，场区范围内溶沟、溶槽纵横交错，主要受地形排水影响，属于Ⅲ级风险隧道；隧道进出口皆为山林，无路可抵达隧道口附近，交通不便；出口离镇上4.2km，有乡道至隧道山体低洼地段，大车可通行，汇车较方便。隧道进口段Ⅲ6级围岩占比较多，围岩级别所占比例如表1所示。针对这种软弱围岩的特长隧道，传统的人工作业法存在很多不足，因此采用大型机械化施工，不仅可以快速施工、节约成本、

4、减轻人力，且对提高工程项目的安全和质量有利［3］。本文对广东省某高速公路隧道机械化施工方法进行总结，从超前地质预报、超前支护、隧道开挖、出渣施工、三臂凿岩台车施工、喷射混凝土施工、拱架安装、仰拱作业、二次衬砌和水沟电缆槽施工等方面展开详细讨论，为隧道工程大型机械化施工提供参考。1某公路隧道机械化设备选择1.1机械化施工现状。目前，隧道工程在建设过程中基本已机械化覆盖，广州龙头山8车道公路隧道的开挖面积达229.4m2，是我国第一条大断面多车道分离式公路隧道［4］；厦门的万石山隧道大胆创新，尝试建设了中国第一条地下互通隧道，并于2008年投入使用［5］；我国第二长

5、的跨海隧道于21世纪初动工，最大开挖尺寸为28.2m×18.6m，至今未被超越［6］。各种新技术、新设备、新工艺出现在隧道施工里，譬如全断面挖掘机、双臂凿岩台车、三臂凿岩台车、新型自行式衬砌台车、养护台车等，大大提高了隧道施工效率，保证了施工安全。但由于各种工程的地质情况、施工工艺、施工单位的技术水平各有千秋，导致不同的隧道工程须选择不同的机械化方案以达到生产目标［7，8］。为了积极响应“一带一路”倡议，顺应安全施工、绿色施工的理念，我国的隧道及地下工程还在继续规划当中，可以说，机械化施工技术在隧道工程中必然是大势所趋［9，10］。1.2配套机械设备。某高速公路

6、隧道进口段机械化施工主要涉及到的机械设备如表2所示。机械化施工中最新式的设备主要为三臂凿岩台车，其余设备较为常见。2某高速公路隧道主要施工工艺62.1施工总体部署。为确保隧道能够安全施工，需提前探测隧道前方地质情况，根据现场情况，当超前地质预报出现异常地质情况时，使用RPD150C多功能地质钻机进行超前地质预报，确认前方地质情况及判断围岩级别，研究可行有效的开挖方案，多功能地质钻机实际每次钻孔深度为30~40m。三臂凿岩台车由全液压机械控制进行爆破钻孔作业，爆破后采取强排风及湿喷机械手喷水降尘。隧道出口采用挖掘机、装载车等设备配合运输车将隧道洞渣运输至指定填方路

7、基处。采用湿喷机械手喷射混凝土进行初期支护。二衬防水板采用自动挂布机和人工配合进行安装，二衬混凝土施工采用新型智能自动分料全液压模板台车进行浇筑；自行式全液压仰拱栈桥用于仰拱施工作业。隧道左右线均由进口往隧道中部保持30~50m的距离交错掘进，禁止同时掘进同里程断面。2.2超前地质预报。为满足隧道地质超前预报目的和要求，本次隧道地质超前预报方法拟在非物探方法的基础上，采用综合物探超前预报方法，超前地质预报工作量如表3所示。其中，非物探方法主要为掌子面地质素描和超前钻探法等，物探方法主要包括地震波反射法和地质雷达方法，地震波以地震波发射法为主和地质雷达法为辅，采用

8、地震波反射法用TGP20