摘要:在我国公路工程建设领域过程中，大断面公路隧道是公路项目建设过程中的主要部分。大断面公路隧道工程对提高公路通行的能力、缓解交通通行压力起到很大的作用。由于我国大断面公路隧道工程技术发展较晚，在技术应用方面还是存在一些问题，因此，本文通过工程实例对该技术的应用过程进行分析，从而提出科学的技术方案，为后续工程开展奠定良好基础。
关键词:大断面;公路隧道;施工技术;分析
1工程背景
某隧道项目是连接当地的主要公路基础结构，对于交通的影响非常巨大。从设计方案中分析发现，该隧道净宽17．5m，净高8．95m，最大埋深98m，进口最小净距为25．05m，出口最小净距为22．59m。经过地质勘察，发现该现场处于破碎带中，并且呈现出倾向南西的趋势，倾角大约是70°，以岩石破碎的形式存在，总体的稳定性较差。隧道出口的位置以Ⅱ类围岩的形式存在，松散土较高，并且土层分布厚度很大，岩石发育较为明显，稳定性较差，强风化的部分中还存在一些球状风化体的结构，顶部位置坍塌比较明显，进口段部分的浅埋偏压问题非常严重。隧道的平面设置是沿着路线的走向设置，根据上下分离隧道的结构设计形式，在隧道轴线的设计中需要分析隧道与两侧接线的形式，根据进出口部位上的地形条件、环境因素，分析选址方面的条件，结合当前的建筑形式，保证各项造价与规划方案符合要求。在隧道断面的设计中，必须要分析长度、施工条件、通风环境、排水系统等方面。隧道中布置2处人行横洞的形式，洞口外部需要布置交叉连接通道的形式，可以保证车辆在应急条件下的通行不会受到影响。隧道单洞净宽度尺寸为18．0m，隧道内行道宽(3．75×3+3．5)m，左侧路缘带宽0．5m，右侧路缘带宽1．0m。在隧道净空条件之下能够满足建筑限界的要求，同时还应综合分析运营条件下的通风、照明、通信、排水等基础设施的应用，保证各个结构部分的轮廓形状与受力条件，综合分析造价因素，最终确定隧道内部轮廓选择应用三心圆断面的形式。
2施工技术探讨
根据隧道建设与设计标准，使用信息化技术，隧道洞口的位置上通过应用大管棚超前加固施工系统，然后根据工程的情况做好进洞段部分的地表注浆加固处理，Ⅱ、Ⅲ类围岩采用双侧壁导坑法开挖，Ⅳ、Ⅴ类围岩采用台阶法开挖。
2．1浅埋偏压段施工
该隧道工程中，地形条件、地质条件都比较差，洞口地段位置上有比较严重的残积土以及强风化花岗岩地层条件，为围岩浅埋的地质条件，且右洞有着非常严重的偏压问题。在某路段内的隧道拱顶部位上开挖深度最小为5m左右，应用的是50mm小导管进行表面地表的注浆加固处理，可以保证其围岩结构承载性能满足要求，避免存在过大的侧向压力。在另外一段中出现露顶的问题，隧道内部结构无法形成洞体性，根据需要采取地表反压回填的作业方式，同时对于露出的位置施工厚度为60cm的混凝土套拱的形式，主要实施环节如下。1)先开挖清除。清理部分地表土，然后在左侧边坡中实施22mm的砂浆锚杆施工，然后进行混凝土喷射施工达到加固的要求。2)施工厚度为60cm的套拱结构，同时向两侧的基础延伸到岩石内部约80cm。3)隧道拱顶位置上进行回填施工，主要是厚度为3m左右的水泥稳定碎石土进行施工，同时需要设置厚度50cm左右的隔水层结构，然后进行表面绿化施工。4)通过双侧壁导坑的方法进行隧道主洞开挖作业。
2．2软弱围岩段双侧壁导坑施工
Ⅱ、Ⅲ类围岩段严格执行设计方案开展施工，根据反馈信息以及优化技术参数，避免产生坍塌的问题。双侧壁导坑可以达到安全性的标准，特别是大跨度、浅埋隧道地表变形等管控有着非常好的效果，但是总体开挖施工效率较低，工程成本高。开挖、支护施工按照下述顺序进行:①先开展实施单侧的导坑上下结构开挖作业，单次开挖深度为75～200cm;②导坑部位上开展初期支护，并且按照要求进行壁墙部分的支撑施工，然后是进行缩脚锚杆的安装，如果该结构变形非常严重，应做好临时仰拱的安装施工;③下台阶开挖环节，各个支护、壁墙部分应以交错的方式设置，单次进尺在200cm以下;④按照标准实施导坑初期支护和临时壁墙处理;⑤另一侧的壁坑进行下台阶开挖作业，安装完成之后才能根据需要实施导坑的初期支护和临时壁墙支撑部分作业20～40m以内;⑥中间拱部应用的是环形开挖形式，单次进尺100cm以内，逐步预留核心土;⑦进行初期支护作业;⑧中间其他部分进行分台阶开挖作业，单次进尺在200cm以内;⑨仰拱初期支护;⑩拆除临时壁墙支撑，必须要在围岩稳定性合格后进行，防止出现加速变形而产生的失稳、坍塌的问题。
2．3Ⅳ、Ⅴ类围岩段台阶法施工
该阶段进行开挖与支护施工如下:①上半部分先开始中心导坑开挖作业，单次进尺在400cm以内;②初期支护作业;③左右侧壁调节开挖作业，两侧交错进行，间距在400cm以下，然后进行拱部初期支护;④下半结构部分通过单侧开挖落底的形式，两侧交错进行，间距400cm以内。中心导坑与后行两侧台阶间隔控制在50m以上，最后进行全断面二次浇筑衬砌施工。
2．4隧道防排水施工
隧道排水施工尤为关键，以排为主、防排结合的基本原则进行设计，在车辆行驶的前进方向内左右两侧的边缘位置上设置排水沟，保证两侧的排水管与排水沟连通，及时将隧道内的积水排入到地下水中。隧道全长范围内的初期支护与衬砌需要安装1．5mm厚EVA防水板，幅宽≥3．5m。隧道内部的施工缝、沉降缝等部分的设置尤为关键，需要设置塑料止水带，埋设在结构内部，混凝土施工材料性能应符合要求。为保证衬砌外部围岩裂隙水不会进入到隧道内，避免出现二次衬砌背面的静水压力，根据“动态排水”的基本原则进行处理，进行初期支护时，要综合分析地下水量，布置100mm的半圆水管，直接把水引入到纵向排水管内再排出到隧道外部。明洞衬砌施工选择在外表面粘贴“两布一膜”防水层的结构，洞顶回填施工应该布置两道黏土隔水层的结构，洞顶应布置截水沟，避免雨水进入到洞口内。
3施工方案数值模拟分析
3．1计算模型
综合性分析应变问题方面，选择使用弹塑性模型的形式，采用Drucker－Prager(D－P)屈服准则，分析结构设计规律，优化处理后得到图1所示有限元网络的形式。根据具体的围岩类型，参照标准要求进行设置。本次设计主要是按照两种施工工序计算分析:①右导坑开挖、右上支护施工、右下初期支护、左上开挖施工、左上初期支护、左导坑下开挖、核心土开挖、拱部初期支护、落底开挖、底部初期支护、断面二次衬砌;②左上台阶开挖、左上初期支护、左下台阶开挖、左下初期支护、右上导坑开挖、右上初期支护、右侧下部开挖、右侧下部支护，其他环节和上一工序相同。
3．2计算结果分析
在该隧道中，不同结构系统在施工中，其竖向应力参数值经过计算分析，第一种工序为7．16MPa，第二种工序为6．9MPa，都出现在底部初期支护的结构。经过计算分析发现，第二种喷射混凝土要比第一种大，但是都没有超过规定的限值，处于合理的范围内，满足安全性的要求。同时经过数据分析，发现两侧中的导坑开挖施工和支护对于核心土有较大的影响，施工环节中，需要做好核心土的监测。第二种施工方式二衬弯矩值，考虑到轴向力的分布情况分析，计算确定安全性参数，符合标准要求。
4结语
经过有限元模型分析，两种施工方式的隧道结构都能够达到稳定性的要求，且第一种方式明显好于第二种工序。偏压部分通过埋深比较浅的一侧导坑实施方案，可以降低施工难度，采取分部、分步开挖方式，仰拱及时封闭可以形成环形结构形式。
作者：范江波 单位：山西路桥第七工程有限公司