摘要：伴随时期隧道工程建设行业的快速发展，更多人开始关注这个行业，对隧道工程建设的要求也变得越来越高，尤其对隧道工程建设的技艺要求是非常高的。就拿红砂岩地层隧道下穿高速公路施工建设来说，以前常用的双侧壁导坑法施工方法已经满足不了现实的需要了，相关施工团队必须在现实的基础上改革施工技术和施工方案，不断推动隧道建设的发展进步。本篇文章就将依据张吉怀铁路的毛冲2号隧道的现实状况，分析研究能够应用到红砂岩地质隧道快速下穿高速公路建设中的施工方案即三台阶临时仰拱施工工法。
关键词：红砂岩；隧道工程；高速公路；施工技术；三台阶临时仰拱法
1简述隧道工程
张吉怀铁路的速度能够达到每小时350千米，运行状况非常良好，而毛冲二号隧道就是在DK190+180里程中穿过G65包茂高速公路路基的隧道，双向四车道路基宽度为26米。其中包茂高速公路里程是K2113+750，和整个线路的大里程面相交的角度是134度，隧道顶部到公路面的距离是30.602米。地下的岩石性质大多是泥质粉砂岩，岩石级别是V级，表层为是第四系残坡积层。这个地方的地表水以及地下水没有被侵蚀。整体来说，隧道建设是非常困难的，危险性比较大。具体情况如图1、图2所示。
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2隧道建设时应该注意的关键性问题
第一点，在建设隧道期间，是不能影响正常的交通运行的，所以下穿公路的关键点之一就是要进行安全控制，保证上方交通的畅通。
第二点，整个隧道的断面面积是比较大的，而埋深相对比较浅，四周的土质比较松软，稳固性不太好，承载力比较差。因此，建设过程中，一定要选择正确的建设方法，严格把控隧道拱顶的下沉量和四周土层的位移收敛量，必须确保建设完成后路面不会坍塌。
第三点，本文所说的用在红砂岩地层隧道下穿高速公路施工项目中的三台阶临时仰拱法自身工艺就是比较繁杂的，施工步骤非常多，实施起来相当困难。因此，隧道建设的重要内容之一就是恰当应用三台阶临时仰拱法，保证工作的有序进行。
第四点，该地区的地下结构复杂，地表和地下水比较丰富，所以防止出现涌水现象也是施工的重点和难点。
3施工的具体要求
想要确保铁路工程的安全顺利运行，确保上层公路能够正常投入使用，整个施工过程必须严格严重设计方案、实际情况以及国家相关标准来进行。根据红砂岩地层的实际状况，国家对隧道建设方面的具体施工标准，以及制定的施工方案来讲，详细的施工要点如下：
第一点，挖掘毛冲2号隧道DK190+160-+208段时应用三台阶加临时仰拱法，超前支护要选择Φ50超前小导管支护。第二点，支护初期极端，一定要选择锚喷支护法，全断面网喷C25混凝土，整体厚度是28厘米，选择I22b类型的钢架，间隔为0.5米，网格类型为20cm×20cm。第三点，临时的钢架最好选择I18临时工字钢钢架，间隔是0.5米，喷C25混凝土的厚度要保持在10厘米左右。第四点，如果在挖掘隧道的过程中出现拱顶下沉量、四周收敛值不达标等问题，那么就必须选择CD工法进行挖掘工作。另外，挖掘隧道的各项工作都要按要求进行，保证在建设时形成严密的结构，保证工程的安全性。
4工程建设的程序、环节以及控制要点
4.1详细的工艺流程就像图3展示的这样。
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4.2工程建设的环节
第一个环节，挖掘图4中标注的①部台阶，每当挖掘工作进行一次时，都要进行好相对应的支护工作。进行最开始的①部洞身结构的支护时，首先要喷混凝土，最好要保证其厚度在4cm左右。然后，架立钢架和所需的临时钢架，安设好锁脚锚管。最后，锚管并按照相关要求喷射混凝土。第二个环节，在之前那个台阶的5到10m之后，在挖掘图4中标注的②部台阶，延长钢架，做好初期的支护工作，按照要求架设钢架和临时钢架，最开始还是喷射厚度为4cm的混凝土，再安设好锁脚锚管最后，打设系统锚管并按照相关要求喷射混凝土。第三个环节，在完成第二步之后，按照要求完成③部台阶的建设工作。第四个环节，
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灌筑图4中的Ⅳ部仰拱部分。第五个环节，灌注图4中的Ⅴ部隧底部分。第六个环节，进行一系列的防水、排水工作，一次性施做拱墙衬砌。
5简述施工中非常重要的部分
5.1爆破工作
进行红砂岩地质的隧道建设工作时，爆破工作必须严格按照《爆破安全规程》进行，因为是红砂岩层，而且上层是公路，所以爆破振动速度必须控制到10到20cm/s之间。在进行爆破工作时，一定要选择低爆速炸药，药卷的半径最好是10cm左右，要选择足够段数的非电毫秒雷管。另外，因为实际施工条件有限，所以必须选择分层起爆法，尽可能使用比较少的炸药，完成爆破工作。具体的爆破设计方案如图5、图6、图7所示。
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5.2支护工作
超前支护工作完成之后，就能在整个隧道里面组建成一个和隧道形状相似的半圆结构，从而出现梁拱效应。超前支护注浆后，浆液穿过管壁孔压到达隧道中有缝隙的地方，不仅可以加固隧道，还能改变四周岩石物理力学的性质特点，从而能够提升隧道的承载能力。本篇文章详细描述和研究的红砂岩地层隧道下穿高速公路施工方案，就是当前处在研究阶段的三台阶临时仰拱法，这种施工工艺在爆破方面的要求是非常完整的，所以施工期间，爆破工作对岩石的破坏相对来说是比较小的。而进行超前支护工作时，最好是选择3米长超前小导管，还要掌握好注浆时间和混凝土厚度，进而在保证支护价值的基础上提升工作成效。
按照隧道内部和地面表层的沉降资料研究支护工作，可以了解到，在下穿段的初期，整体的沉降速度非常大。因此，想要保证工作安全、顺利进行，必须改革原有的设计方案，变成应用四根锁脚钢管，钢管长度和侧面积可以不做调整。增加钢管数量之后的实践数据证明，这样做能够减少沉降值。
除此之外还有隧道衬砌，所谓的隧道衬砌是为了避免岩石的变形或是坍塌问题的出现，需要沿着隧道洞周围通过应用钢筋混凝土等材料所修建起的永久性支护类结构，可采用不同的衬砌形式，常用的为喷混凝土衬砌、复合式衬砌等，多数应用的是复合式衬砌。初期的支护应用喷混凝土衬砌和锚杆喷射混凝土衬砌，如果岩石的基础条件较差，可以增设钢筋网或是钢拱架，初期厚度多维持在5~20厘米左右即可。二次支护为整体式现浇混凝土衬砌或是喷射混凝土衬砌，其中整体现浇混凝土砌衬有表面平顺光滑，外观视觉好等优势，适用于洞室内环境要求较严格的场合。喷射混凝砌衬的工艺较为简便，可以节省周期和时间，投资明显较低，但外观视觉相比略差，同时通风阻力较大，如果洞室内环境要求较低时可以考虑应用，否则就需要另改善景观和通风的条件。
实践证明：首先，以前的支护设计方案的很多方面都是能够延续的，在进行支护工作时，可以按照实际情况稍作调整。其次，通过实践所得的资料可知，可以应用无系统锚杆，在符合建设标准要求的基础上增加锁脚钢管数量是有好处的。最后，锁脚钢管再加上钢架的这种组合模式是支护工作中作用比较明显的，可以选择这种施工方案。
5.3监控、测量工作
隧道建设工程中，监控量测也是必不可少的。在进行挖掘工作之前，一个要做好测量工作。首先，断面监测点是必不可少的，地面上每个监测点的距离在10米左右，其纵向监测的领域为：DK190+140-+228。另外，在断面上设置观测点也是有要求的，最好是沿着公路的硬路肩边缘线或者路缘带，每个观测点的距离大约在5米左右。需要注意的是，所有监测点中最关键的点就在隧道中心线上，工作人员一定要重点观察该地区的数据变化。一旦在监测时发现沉降大于±10mm时，马上增强支护、增加监测次数，并告知有关单位，选择最佳的处理方案。
6结语
总而言之，经过本篇文章中对红砂岩地层的下穿高速公路隧道施工工艺的分析研究，大家能够清楚的知道，想要适应新时期隧道建设的要求，在既是红砂岩地层，地表上层又是高速公路的情况下建设隧道时，可以选择三台阶临时仰拱施工工艺。那么在类似环境和条件下，也可以选择相同的施工方案。此类施工技术不但能够解决一些新时期隧道建设中出现的问题，还能够提升工作成效。只要在施工过程中，严格按照施工方案和相关标准要求进行，确保爆破、支护、监控、测量工作符合工作标准，就可以保证隧道工程的顺利进行，进而不断推动隧道工程建设的发展和进步。
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