超淺埋隧道下穿公路施工技術(shù)研究

王求省

摘 要：為了滿足我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，各級(jí)公路的基礎(chǔ)建設(shè)在不斷完善，施工技術(shù)也越來越成熟。在超前埋隧道施工過程中，如果采用的施工措施不合理會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)大面積沉降和坍塌，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致交通中斷，造價(jià)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以施工時(shí)需要結(jié)合工程的具體情況，合理選擇下穿施工技術(shù)。以下是結(jié)合具體工程，就施工中遇到的技術(shù)問題展開的研究。

關(guān)鍵詞：超淺埋隧道 大管棚支護(hù) CRD工法

1.工程概況

某隧道工程施工時(shí)，需要采用暗挖隧道從公路穿過，暗挖隧道的施工長度為49m，隧道頂部覆蓋層的厚度為1.2～2.7m，為超淺買隧道，隧道使用復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，超前地層采用小導(dǎo)管注漿和管棚支護(hù)相結(jié)合的方式進(jìn)行加固處理，然后采用噴射混凝土的方式進(jìn)行支護(hù)處理，二次襯砌采用C30混凝土進(jìn)行施工。

2.地層結(jié)構(gòu)

工程地層的地層結(jié)構(gòu)為第四系全新統(tǒng)沖積層，該沖積層距地下水的標(biāo)準(zhǔn)距離為124.5m，距地面的距離為10.60m，水位落差不能超過2m。從上到下的順序?yàn)椋?/p>

①填筑土。土層厚度一般在4.56～4.62m之間；土石的堅(jiān)硬程度為Ⅲ級(jí)堅(jiān)土。②粉質(zhì)黏土。土層厚度一般在2.36～2.50m之間；土石堅(jiān)硬程度為Ⅱ級(jí)普通土。③卵石夾砂層。距地面在6.92～7.12m之間，土層厚度一般在1.36～2.43m之間；土石堅(jiān)硬程度為Ⅰ級(jí)松土。④卵石。距地面在8.48～9.35m之間，土層厚度大于11.52m；土石堅(jiān)硬程度為Ⅲ級(jí)堅(jiān)土。

3.施工面臨的難題

（1）施工要求隧道的寬度為 11.6m，高度為7.9m，施工難度大。

（2）隧道頂部覆蓋厚度極低，僅有1.0～2.8m的土層，屬于超淺埋隧道，在施工中過程中極易出現(xiàn)冒頂坍塌的事故。

（3）隧道下方是洛界高速公路，所以在施工過程中要對沉降嚴(yán)格把控，確保不出現(xiàn)坍塌事故，為高速公路的正常運(yùn)行提供保障。

（4）隧道土質(zhì)不適合進(jìn)行隧道挖掘工作，隧道土質(zhì)疏松且土層構(gòu)成的材料不一，大部分區(qū)域都是近期人工回填的卵石土、卵石等，很難進(jìn)行成洞工作，成洞后也非常不穩(wěn)定易出現(xiàn)坍塌狀況。

（5）CRD工法施工步驟復(fù)雜，對施工工序要求精準(zhǔn)無誤。

（6）在施工完成后對隧道進(jìn)行檢測工作，通過對檢測數(shù)據(jù)的分析，對施工不足的地方及時(shí)修改。

4.下穿施工步驟

4.1 大管棚的支護(hù)工作

（1）利用導(dǎo)向管制作導(dǎo)向拱該高速公路的通信光纜埋設(shè)在中央隔離帶距地面0.8m處，所以在進(jìn)行大管棚的施工作業(yè)的同時(shí)還要保護(hù)好高速公路的通信光纜，保證大管棚既不進(jìn)入隧道內(nèi)部也不破壞通信光纜，預(yù)埋導(dǎo)向管制作導(dǎo)向拱可以有效避免這些問題的出現(xiàn)。將大管棚從隧道起拱線位置作為起點(diǎn)，兩根相鄰管棚中心的直線距離為30cm，管棚長度為26m，外插角為1°。用直徑Φ127mm、長2.0m的鋼管焊接在三榀拱架上的方法制作導(dǎo)向管，必須根據(jù)設(shè)計(jì)角度對導(dǎo)向管進(jìn)行測量。確保各導(dǎo)向管不會(huì)交叉，導(dǎo)向管立模時(shí)管口應(yīng)緊靠模板。

（2）鉆孔注漿作業(yè)

在隧道襯砌拱圈人工安設(shè)厚壁鋼管就是管棚施工的全部內(nèi)容，主要由卵石土、灰砂等材料構(gòu)成，成孔作業(yè)難度大，所以鉆孔采用沖擊鉆進(jìn)和重復(fù)鉆進(jìn)的方法，保證鉆孔位置的精確。管棚施工區(qū)域距高速公路的路面只有2m左右，所以在注漿作業(yè)時(shí)要安排專業(yè)人員觀察高速路面是否出現(xiàn)異常，防止?jié){液在管棚埋深最淺處發(fā)生泄漏。注漿材料采用32.5R普通水泥，水和灰的比例在0.8～1.0之間，還有10%水玻璃組成。注漿所需要的壓力為0.5～1.0Mpa，等到泥漿冷卻到一定程度后才能進(jìn)行下一個(gè)施工程序。用MK-5鉆機(jī)逐根頂進(jìn)大管棚鋼管進(jìn)行鉆探工作。

4.2 CRD工法分割施工法

在土質(zhì)疏松的地層中修建淺埋暗挖隧道，和控制地面沉降和施工安全性的角度考慮，CRD工法是眾多工法中最合適的。CRD工法可以有效縮短封閉成環(huán)所需的時(shí)間，將沉降控制在一定范圍內(nèi)，為了使隧道受力均勻，CRD工法將大斷面分割成多個(gè)小斷面來進(jìn)行施工。CRD法施工工序見圖1。施工要素有以下幾點(diǎn)：

（1）對路面沉降進(jìn)行嚴(yán)格檢測，施工速度快，及時(shí)封閉成環(huán)，盡量縮短開挖施工的時(shí)間。

（2）全程采用弧型導(dǎo)坑方法進(jìn)行挖掘工作，避免掌子面的應(yīng)力松弛現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（3）全程采用人工挖掘，不斷重復(fù)挖掘的距離為0.5m，進(jìn)行一個(gè)工作面挖掘時(shí)不得進(jìn)行另一個(gè)工作面的挖掘，結(jié)合工程的實(shí)際情況，各工作面的施工距離要嚴(yán)格控制在2m之內(nèi)。

（4）在隧道洞貫穿后，立即對所有的支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行鏈接作業(yè)，對可以拆除的臨時(shí)支撐設(shè)備進(jìn)行拆除，為了使二次襯砌的承載力達(dá)到最高，必須在鏈接作業(yè)完成后立刻進(jìn)行。為了使沉降降低，采取在支護(hù)設(shè)備后面回填注漿來控制沉降，在支護(hù)設(shè)備鏈接成整體后進(jìn)行回填注漿作業(yè)，二次注漿工作是在洞內(nèi)沉降過大時(shí)采取的補(bǔ)救措施。具體措施如下：①采用42、3.5mm的注漿管對掌子面進(jìn)行注漿工作，在設(shè)入注漿管的時(shí)候，需要采用長度為2m，間距為0.8m的布設(shè)。在掌子面設(shè)入注漿管，注入水泥和水玻璃雙液漿。②根據(jù)測量的數(shù)據(jù)判斷哪些地方需要增設(shè)注漿鎖腳錨管。③在拱頂和支護(hù)設(shè)備后反復(fù)進(jìn)行注漿工作。將42、3.5mm的注漿管在安裝支護(hù)設(shè)備前埋在拱頂和邊墻位置，在支護(hù)和圍巖的空隙處注入水泥漿。④在仰拱的下方進(jìn)行注漿工作。因?yàn)檠龉伴_挖的過程中，砂卵石會(huì)變得松散，造成地層沉降過大的現(xiàn)象。所以在仰拱施工時(shí)豎直向下埋設(shè)注漿管便于后期注入水泥漿，注漿管的長度為1m，縱向間距為1m，橫向間距為2m的梅花形布設(shè)。

5.隧道和路面監(jiān)控的重要性5.1隧道內(nèi)量測點(diǎn)的布置范圍

隧道施工造成的下沉?xí)β访嬉苍斐上鲁粒园阉淼纼?nèi)外量測點(diǎn)設(shè)在同一水平面上，就可以提高量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有利于及時(shí)采取應(yīng)急措施。測設(shè)的方法如下：

（1）在掌子面每次開挖后進(jìn)行圍巖及支護(hù)觀測，在施工完成區(qū)域噴混凝土、錨桿、鋼架1次/d。

（2）利用相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行地表沉降的檢查工作。當(dāng)被測面與工作面的距離大于2B時(shí)，2次/d。當(dāng)被測面與工作面的距離大于5B，1次/2d，當(dāng)被測面與工作面的距離小于5B時(shí)，1次/周。

（3）使用相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行拱頂下沉的檢查工作，第1～15d，2次/d，第16～30d，1次/2d，第1～3個(gè)月，1～2次/周，3個(gè)月以上，2次/月。

5.2 量測的標(biāo)準(zhǔn)

將收斂速度作為對支護(hù)工作考察的依據(jù)，在收斂速度大于5mm/ d的時(shí)候，表明支護(hù)工作不合格，不能保證施工安全；在收斂速度小于0.2mm/d的時(shí)候，表明支護(hù)工作合格，可以進(jìn)行施工操作。如果兩周之內(nèi)量測的數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，那么就表明已經(jīng)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，如果兩周之內(nèi)量測數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，那么就需要調(diào)整施工，再次進(jìn)行量測。

5.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與反饋

施工過程中，工作人員會(huì)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制拱頂下沉、水平位移等隨著時(shí)間和工作面距離的變化而變化的時(shí)態(tài)曲線圖，并對其變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。為了考察支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要對掌子面的拱頂下沉情況、水平位移量進(jìn)行不定期的監(jiān)測，通過了解洞內(nèi)和路面的變形情況及時(shí)反饋便于補(bǔ)救工作的開展。

6.結(jié)束語

綜上所述，該隧道工程利用大管棚對圍巖進(jìn)行支護(hù)工作，采用CRD工法時(shí)嚴(yán)格遵守“注漿管超前埋設(shè)，嚴(yán)格控制注漿次數(shù)，控制挖掘尺度，加強(qiáng)支護(hù)工作，不定時(shí)的進(jìn)行量測”原則來進(jìn)行施工，在保證高速公路正常通行的同時(shí)，保證了施工安全，施工區(qū)高速路面最大沉降量為20mm，為了工程的順利完成提供技術(shù)保障。

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