淺談隧道下穿高速公路回填土質(zhì)施工技術(shù)

游長吉

摘要：在隧道施工的異常地形中，回填土地質(zhì)是難以處理的一種特殊情況，本文結(jié)合某高速鐵路隧道施工，總結(jié)在正在運(yùn)營高速公路下方回填土地區(qū)隧道施工技術(shù)經(jīng)驗，為以后類似高速鐵路回填土地質(zhì)隧道施工提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；回填土；隧道施工；處理措施

1.工程概況

該高鐵隧道工程起止里程樁號為DK54+296.130～DK55+574.130，總長1278m，隧道下穿后人工回填土地區(qū)高速公路主線及匝道。該隧道圍巖部分段落為v級加強(qiáng)圍巖，下穿高速公路回填土層，該地質(zhì)為后人工回填土，且回填及其不密實。覆蓋層厚度小于21m，圍巖自穩(wěn)能力較弱，初期支護(hù)易產(chǎn)生變形及破壞；同時隧道上方高速公路運(yùn)行時車輛產(chǎn)生的振動荷載，對圍巖的穩(wěn)定造成不良影響。

2.施工難點(diǎn)

由于地表為正在運(yùn)營的高速公路，以及回填土的特殊地質(zhì)條件，支護(hù)封閉后隨時間推移，圍巖自身松散壓力開始產(chǎn)生塑性應(yīng)變，對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生持續(xù)擠壓作用，由于應(yīng)力無法完全釋放，且應(yīng)力不斷增加，施工中應(yīng)力重分布及調(diào)整頻繁，支護(hù)結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變形，且長時間無法達(dá)到變形收斂，最終造成大段落支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞及變形。根據(jù)以上分析，解決方案的總體思路如下：

（1）采用六部CRD開挖工法達(dá)到”小分塊，快封閉”的目的，減少沉降及周邊位移；（2）初支背后徑向回填注漿加固，達(dá)到改良圍巖松散結(jié)構(gòu)提高圍巖自穩(wěn)能力，抑制地表滲水對洞身的滲透及破壞，從而控制圍巖變形：（3）高速公路路基下方采用雙排橫向qb600mm超前水平旋噴樁進(jìn)行加固處理，以固結(jié)高速路面下部路基，并同時增加了路面的承壓力；（4）加強(qiáng)監(jiān)控量測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行變形分析，為合理的施工提拱理論依據(jù)。

3.隧道施工情況

3.1開挖支護(hù)情況

隧道施工采用六部CRD開挖工法施工，機(jī)械設(shè)備為空壓機(jī)四臺，在作業(yè)面配備IHI微型挖掘機(jī)1臺，小松中型挖掘機(jī)1臺，榮威中型裝載機(jī)1臺。開挖采用人工配合機(jī)械方式，控制每循環(huán)開挖進(jìn)尺不超過一榀鋼架間距，支護(hù)按照v級圍巖加強(qiáng)復(fù)合式襯砌斷面施作，設(shè)計支護(hù)參數(shù)為：采用超前管棚和小導(dǎo)管預(yù)注漿；120b型鋼鋼架，間距50cm/榀；拱墻采用φ42徑向注漿管，注漿管間距1.0mx1.0m（環(huán)×縱）；鋼筋網(wǎng)采用φ8，網(wǎng)格20x20cm；全環(huán)噴射C25混凝土，厚度28cm。實際施工中。考慮隧道圍巖地質(zhì)條件較差，圍巖下沉變形較大，開挖預(yù)留變形量調(diào)整為50cm。

3.2施工變形情況

該隧道施工工期較長的主要原因是由于該地質(zhì)條件的特殊性，隧道施工中雖然采取的支護(hù)措施較強(qiáng)，但施工中還是多次出現(xiàn)隧道上部高速公路下沉，地表、拱頂沉降。經(jīng)過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，地表沉降最大值達(dá)到380mm，沉降速率最大值達(dá)到45mm/d：洞內(nèi)拱頂沉降最大值達(dá)到670mm，沉降速率最大值達(dá)到76mm/d，根據(jù)施工規(guī)范要求，停止斷面掘進(jìn)施工，隧道在此期間一直處于停工狀態(tài)，嚴(yán)重影響了工程的施工進(jìn)度。

4.變形原因分析

該隧道人工后回填土段，洞身開挖后揭示圍巖實際為土石拋填土體，石塊大小不均，以泥巖為主，孔隙率較大，回填密實度較差，層間及顆粒間粘結(jié)程度差，自穩(wěn)定性低，并伴有少量滲水，上覆回填體分層厚度一般在1.5m～2m，層間鋪有土工格柵，由于人工后回填土的特殊性質(zhì)，極易產(chǎn)生塑性大變形，隧道掘進(jìn)時雖采用人工配合機(jī)械開挖，但土體仍產(chǎn)生擾動。

5.施工方案優(yōu)化及技術(shù)改進(jìn)措施

在施工期間多次發(fā)生隧道沉降變形，雖然有地質(zhì)條件差等客觀因素，但通過分析總結(jié)原因、優(yōu)化施工工藝、改進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)，使得隧道掘進(jìn)施工得以順利展開。

5.1開挖工法的優(yōu)化

隧道剛開始施工時，對圍巖的巖性判斷不足，導(dǎo)坑內(nèi)微臺階上部開挖距下部封閉距離過長，上部未封閉段落初支結(jié)構(gòu)承受圍巖荷載的能力降低，隨著時間推移，累計沉降量不斷加大。通過試驗，優(yōu)化了開挖工法。采取了微臺階內(nèi)步步成環(huán)的策略。

5.2步距空間的優(yōu)化

六部CRD工法施工較為復(fù)雜，作業(yè)面多，工序安排緊湊。為便于機(jī)械設(shè)備展開施工，減少各工序間的干擾，利于工序交叉平行作業(yè)，在規(guī)范范圍內(nèi)對各部作業(yè)步距進(jìn)行調(diào)整，造成各部步距過長未能及時進(jìn)行封閉。通過方案優(yōu)化，采取了短步距的方案，同時在初期支護(hù)存在不穩(wěn)定狀況時，采取提前施作襯砌的原則。

5.3支護(hù)措施的優(yōu)化

由于地質(zhì)的復(fù)雜性，原設(shè)計參數(shù)不足也是導(dǎo)致圍巖變形的一大主因，經(jīng)過多次四方專題研究論證，最終變更調(diào)整并加強(qiáng)了設(shè)計參數(shù)，采用125a代替120b鋼架，使得初支支護(hù)剛性得到有效加強(qiáng)。

5.4注漿技術(shù)的優(yōu)化

普通徑向注漿工藝難以有效加固該地質(zhì)圍巖空隙：由于進(jìn)度壓力，超前水平旋噴加固后，旋噴土體尚未達(dá)到理想強(qiáng)度時開挖，造成圍巖預(yù)加固效果較差。通過方案優(yōu)化，徑向注漿采用袖閥管定位注漿技術(shù)，加強(qiáng)了初支背后回填注漿質(zhì)量，提高了圍巖自承載能力：通過采取深孔超前水平旋噴預(yù)加固技術(shù)解決了旋噴土體強(qiáng)度不足的問題。

5.5監(jiān)控量測的優(yōu)化

施工中強(qiáng)化信息化監(jiān)控量測，動態(tài)分析圍巖變形情況，全面掌握在隧道施工過程中對圍巖的影響范圍、影響程度。及時優(yōu)化設(shè)計參數(shù)并指導(dǎo)施工。

6.結(jié)語

從該高鐵隧道的施工情況來看，在后人工回填土隧道施工時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：襯砌剛性支護(hù)應(yīng)及時進(jìn)行：支護(hù)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)步步成環(huán)：特殊地質(zhì)支護(hù)措施應(yīng)合理加強(qiáng)：監(jiān)控量測應(yīng)動態(tài)設(shè)計及動態(tài)指導(dǎo)施工。實踐證明，在該隧道施工中所采用變形控制方案及技術(shù)改進(jìn)措施是可行的、有效的，為日后同類地質(zhì)隧道施工提供了參考。