淺析渭河隧道拱部外露地表開挖施工技術

佟艷軍

摘要： 渭河隧道拱部外露地表開挖施工技術采用三臺階臨時仰拱法施工，結合大管棚超前注漿預加固技術和監控量測數據為依據及時調整施工參數。本文介紹拱部外露隧道開挖施工技術，既保護隧道周圍環境，又保證隧道施工安全質量、工期效益。

Abstract： The construction technique of the exposed surface excavation of Weihe tunnel arch uses three-step temporary inverted arch. The construction parameters are adjusted in time by the pipe shed advanced pre grouting reinforcement technology and monitoring measurement data. This paper introduces the construction technology of the exposed tunnel of the arch， which not only protects the surrounding environment of the tunnel， but also guarantees the safety and quality of the tunnel construction.

關鍵詞： 渭河隧道；拱部；外露地表；開挖；施工技術

Key words： Weihe tunnel；arch；exposed surface；excavate；construction technique

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）06-0146-02

0 引言

為滿足線路順接、施工方便的要求，在隧道規劃設計中，會出現淺埋偏壓，甚至隧道部分結構外露的情況。在進行現場施工時，需要對此類情況做出特殊處理，以滿足安全可靠、經濟合理、技術先進的要求。文章結合渭河隧道采用隧道拱頂外露地表的開挖施工技術工法，安全、快速成功穿越DK770+300～+250段段拱頂黃土沖溝地段施工經驗，為以后類似隧道施工提供寶貴借鑒經驗。

1 工程概況

渭河隧道寶雞方向DK770+300～+250段地表為黃土沖溝，并且在DK770+275～+243段拱頂已露出地表0.8m，洞身位于第三系全風化泥巖地層，屬于Ⅴ級圍巖，圍巖自承能力差。原設計方案采用的明挖施工，開挖卸載之后進行洞室的修建。該方案，土石方開挖量大，施工進度慢、對周圍環境影響大，且施工時段正處于夏季降雨量充沛時期，開挖之后雨量匯集，積水較為嚴重。

經調查分析，結合現場的實地勘察，總結歸納了一種適合于隧道拱頂外露地表的開挖施工技術工法，該工法避免了明挖施工工法開挖量巨大、施工工期長的缺點，并且可保護周圍環境，減少了對周圍居民的影響。以下主要分析以下如何進行渭河隧道拱部外露地表開挖施工技術。

2 隧道開挖施工技術

在隧道進入拱頂外露區段，首先進截排水系統施工，做好地面分流措施；其次洞內地表以下掌子面前方圍巖進行超前大管棚注漿加固預支護，以加強隧道圍巖的穩定性。在管棚的支護下，開挖上導并及時進行鋼架支護，立模噴射混凝土；同時為了防止側壁圍巖的失穩坍塌，通過徑向鎖腳管棚以及徑向鎖腳錨管進行注漿圍巖加固，防止鋼架下沉；以少擾動、早支護、勤測量、緊封閉的原則進行隧道內開挖作業，特別是在鋼架拱腳部位，需要錨固加強，一方面可以緩解圍巖變形，另一方面可以防止拱頂沉降。

該開挖技術工法在施工過程中，需要進行監控測量，做好相關的記錄手冊，及時進行分析，實現信息化動態施工，以確保隧道施工安全性。

3 地表截排水施工

隧道開挖外露部位前，根據現場施工地形修筑截排水溝。排水溝匯聚地表水引排至城市排水系統。外露地表位置存儲備彩條布等防洪物資，防止地表水倒灌現象發生。現場配備揚程滿足施工排水需要的水泵多臺，及時抽排地表水。

4 大管棚超前注漿預支護施工

大管棚超前預支護采用外徑φ108mm、壁厚5mm的熱軋無縫鋼管，尾部焊接φ10mm加箍筋，管壁四周鉆φ12mm壓漿孔，孔間距15cm，呈梅花型布置，尾部留不小于150cm的不鉆孔的止漿段。導管沿環向120度范圍布設，間距35cm。管棚采用施工長度為15m，每個循環開挖12m，每循環管棚搭接3m。為了確保管棚施工精度，洞內初期支護進行擴挖管棚工作室，采用用全站儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法，反復調整，確保鉆頭導向定位精確，及時進行鉆進施工過程鉆頭糾偏措施。管棚施工采用跟管鉆進，鋼管沿隧道周邊以1°～3°外插角打入圍巖。

注漿采用注漿材料為水泥砂漿，注漿壓力為2.0MPa，漿液滲透圍巖體內，固結管棚周邊圍巖形成整體。注漿量應滿足設計要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。

注漿時先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔。

管棚施工嚴格控制施工角度及施工注漿質量，保證開挖過程圍巖自身形成穩定的承載拱。

5 洞身開挖支護

為了確保隧道施工安全，減少隧道各部施工對周邊圍巖擾動，采用人工配合機械機械開挖土體，特別是拱腳部位采用風鎬人工開挖。隧道開挖施工各工序采用單工序循環作業。渭河隧道采用Ve襯砌類型進行施工，同時采取支護加強措施。特別隧道上臺階采用預留核心土，開挖上臺階，將上臺階鋼架拱腳處夯實，并施加混凝土墊塊，架設上臺階導鋼架，同時每榀拱腳采用縱向槽鋼連接。每榀鋼架節點處采取措施進行加強，每處增設φ108mm管棚鎖腳錨管2根，長4.0m，及時施工臨時仰供封閉上臺階初期支護。為增強鋼架間整體性，拱架縱向連接筋設為雙層布置。拱頂外露地表區段，進行噴混凝土時需要在鋼架外側架立模板，以滿足拱頂混凝土能夠凝固成型并保證一定的強度。

中下臺階嚴格按照三臺階臨時仰拱法施工，臺階長度3～5m，同一斷面下部斷面開挖應左右兩側交錯分部進行，避免下臺階與仰拱同時施工。該段隧道位于地表外露地段，初期支護及早封閉，襯砌緊跟，仰拱一次開挖長度不得大于3m。

6 隧道監控量測

6.1 地質和支護狀況信息的觀察

觀察記錄工作面的工程地質與水文地質情況，作地質素描。加強本段的超前地質預報，注重圍巖監測和觀察，對目測觀察予以足夠的重視，隨時注意圍巖的巖質和分布情況變化，節理裂隙發育程度和方向，掌子面填充物的性質、涌水量，噴混凝土是否產生裂隙，拱架是否壓彎。當圍巖變形量無變緩趨勢或噴射混凝土產生較大的剪切狀態時立即停止開挖，采取輔助加固措施。

6.2 地表沉降監測

DK770+300～+250段屬隧道淺埋段，覆蓋層薄，開挖后圍巖難以自穩成拱，地表易沉陷，為了確保淺埋段的施工安全，進行地表沉降監測。布點原則為：沿隧道軸向每隔5m布設。橫斷面方向應在隧道中心及兩側間距2～5m處設地表下沉測點，每個斷面設7～11點，監測范圍應在隧道開挖影響范圍以外。地表下沉的量測宜與洞內凈空變化和拱頂下沉量測在同一橫斷面內。

地表下沉量測應在開挖工作面前方，隧道埋深與隧道開挖高度之和處開始量測點距，直到襯砌結構封閉、下沉基本停止時為止。

6.3 拱頂下沉及收斂量測

拱頂下沉及凈空變位收斂量測， 根據圍巖類別、隧道尺寸和埋深等，沿隧道縱向在拱頂和墻中布設測點。DK770+300～+250段設計為Ⅴ級圍巖，量測斷面間距為5m。凈空變位量測在開挖后盡早進行，初讀數在開挖12小時內且在下一循環開挖前讀取，采用全站儀量測。淺埋地段洞內外量測點布設在同一橫斷面內。

6.4 監控量測數據處理

①將監測管理及監測實施計劃納入施工生產計劃中，作為一個重要的施工工序來抓，并保證監測有確定的時間和空間。

②制定切實可行的監測實施方案和相應的測點埋設保護措施，并將其納入工程的施工進度控制計劃。

③施工監測緊密結合施工步驟，監控每一施工步驟對周圍環境、圍巖、支護結構、變形的影響，據此優化施工方案。

④監測數據及時整理分析，一般情況下，每周報一次，特殊情況下，每天報送一次。監測報告包括階段變形值、變形速率、累計值，并繪制位移時態（或時程）曲線，進行回歸分析，及時對監測結果進行綜合評價，必要時停止開挖，進行地表注漿等措施加固隧道。

7 結論

實踐證明：選擇隧道拱部外露地表開挖施工技術工法可行有效，施工成本得到了有效控制，施工工期得到保證，周邊壞境得到保護。目前該隧道已順利完工并通車運營，可為以后同類隧道的建設提供借鑒。

①渭河隧道寶雞方向DK770+300～+250段地表為黃土沖溝，并且在DK770+275～+243段拱頂已露出地表0.8m，洞身位于第三系全風化泥巖地層，屬于Ⅴ級圍巖，采用拱部外露隧道開挖技術，順利地實現隧道貫。

②選擇拱部外露地表隧道開挖技術施工可行有效，施工的安全性和施工工期成本得到了有效控制。

③在隧道開挖施工過程中，超前預加固支護質量可靠，研究合適隧道開挖方法，結合監控量測數據作為指導，綜合考慮操作人員的施工能力和技術水平，才能保證施工順利進行。

參考文獻：

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[2]GB50300-2001，建筑工程施工質量驗收統一標準[S].

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