新建隧道交叉下穿既有公路施工技術分析

沈 偉

（安徽省六安市金寨縣交通運輸局，安徽 六安 237321）

隨著公路工程項目的增加以及路網覆蓋范圍的擴大，由于客觀地域條件限制，需要采取新建隧道下穿通過既有公路方式解決路線交叉問題。因此，全面了解施工中可能存在的風險因素，準確掌握各項施工技術的要點，并在施工過程中對各項技術指標嚴加控制，從而保證新建隧道交叉下穿既有公路施工過程中的安全和質量。

1 新建隧道下穿既有公路施工中存在的主要風險因素分析

施工過程中存在地質薄弱部位受到施工擾動而產生失穩變形的風險，對隧道結構的安全會產生嚴重的影響。隧道圍巖開挖施工時，其含水量也會發生變化，產生強度下降的風險。同時，如果圍巖的強度下降，就會影響其穩定性，增加開挖施工時的風險因素。對隧道進行分段開挖時，在撤換支護結構時，由于需要對力學體系進行轉換，會存在一定的風險性。此外，平行施工也會增加圍巖的擾動。如果在隧道工程的施工區域降水比較豐沛，且圍巖的水敏性又比較強，會使圍巖增加新的裂隙，影響圍巖結構的穩定性。既有公路上通行車輛的載荷會造成隧道結構穩定性降低的風險。因此，在施工過程中需要綜合考慮這些風險因素，采取科學的施工技術，保證施工的質量。

2 施工技術分析

2.1 采取超前支護方式提高圍巖自穩能力

在新建隧道施工的過程中應采取分段開挖方式進行施工，并及時對圍巖進行成環封閉，從而增強圍巖的自承性能。采取有效的降排水措施，進一步提高圍巖的承載能力。在施工要要對施工工序進行合理安排，防止影響相鄰隧道的施工建設。此外，在開挖過程中，可采取抗滑樁等有效措施減少對堆積土體的擾動破壞，并加強對地面沉降現象的觀測控制，確保相鄰隧道結構的穩定性，使既有公路能夠保證通行正常。

2.2 采用注漿導管、小導管或超前管棚方式進行超前支護

在進行支護施工時，可以在掌子面采用注漿導管的方式來進行臨時性的超前支護，也可以采用小導管注漿或者超前管棚的方式來實現超前支護。超前小導管是穩定開挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中，超前小導管對松散巖層起到加固作用，注漿后增強了松散、軟弱圍巖的穩定性，有利于完成開挖后與完成初期支護時間內圍巖的穩定，不至于圍巖失穩破壞直至坍塌。通過在對隧道洞口淺埋部分進行支護時比較適合采用小導管注漿或者超前管棚方式施工；而在對下穿既有公路部分進行超前支護施工時，則應在掌子面采用注漿導管的臨時超前支護方式，或者采用雙層小導管注漿以及超前長管棚和大管棚的方式來進行支護。

一般來說，超前支護管棚結構主要是由熱軋無縫鋼管來構成，且應采用長度為32 m的Ф108×6型的鋼管，并將管棚拱部控制在140°范圍內。管棚超前支護是為了在特殊條件下安全開挖，預先提供增強地層承載力的臨時支護方法。超前管棚支護結構的中心應與開挖輪廓線保持35 m的間距，并將管棚環向間的距離控制在50 cm左右。同時外插角的設計范圍通常應在1～2°之間，而在施工階段則應將其控制在5～10°的范圍以內。管棚支護剛度較大，施工時如再次發生塌方，塌渣也是落在管棚上部巖渣上，起到緩沖作用。即使管棚失穩，其破壞也較緩慢。管棚具有良好的環槽效應，掌子面爆產生的爆炸沖擊波傳播和爆生氣體擴展遇管棚密集環形孔槽后被反射、吸收或繞射，大大降低了反向拉伸波所造成的圍巖破壞程度和擾動范圍。

在安裝管棚施工過程中，如果圍巖比較軟弱，易碎性較強，則應在施工中重點加強對成孔以及塌孔的技術控制，并保證節段的拼裝以及注漿施工質量。施工時可以采用全液壓鉆機等設備，合理控制設備的升級平移，并結合使用有線導向儀來保證導向的精確性，從而使終孔誤差不超過25 cm，以減少對圍巖的擾動影響。在鉆進施工時，應精確控制鉆進速度以及管棚偏角，并采用低速鉆進的方式適當增加偏角，從而為頂進安裝作業創造便利條件。在頂進前應根據長度的設計要求合理搭配鋼管節，盡量減少接頭的數量。在注漿施工前，應先進行注漿試驗并確定注漿的配比。完成注漿后則應迅速充填水泥砂漿，以保證管棚的強度能夠達到技術要求。

2.3 隧道下穿開挖施工以及支護技術

（1）利用雙側壁導坑技術進行開挖施工。在隧道開挖施工中要采用平行作業的施工方式，并合理安排雙側壁導坑的施工順序，以保證施工進度的順利推進。在施工中應采用雙側壁坑的施工技術來進行左右導洞的開挖作業，隧道左右線之間的距離控制在30 m左右，在左線應先進行右導洞的施工，在右線則應先進行左導洞的開挖。而相鄰掌子面間則應保持至少15 m的間距。單洞的左右兩側的導坑應相互錯開15 m左右，且側壁導坑應比拱部的支護結構超前5 m左右。

（2）對圍巖進行爆破的施工技術要點。圍巖在爆破施工時會受到嚴重的影響，這主要是由爆破所引起的振動而造成的，而振動速度的大小則直接關系到圍巖的穩定性。經過對實踐經驗的總結發現，當振動速度在12 cm/s以下時對圍巖的擾動最小。而影響振動速度的因素則包括爆破裝藥量、炸藥類型，圍巖結構的具體條件，爆破順序以及與爆源的間距等。因此，在爆破作業中要根據實際情況來對爆破各項參數進行合理的設置，例如，在布置炮眼時應按照密且淺的方式來設置，同時應精確控制單眼裝藥量，并采用微差方式來進行爆破作業，以達到微震的效果，降低振動強度。此外，為了在爆破時準確控制振動速度，應將循環進尺設定為1.5 m左右，這樣就可以保證振動速度約為3 cm/s。

（3）對隧道進行臨時支護的施工技術要點。在隧道的下穿施工過程中應及時封閉完成開挖部分，并盡快對其進行支護，以防止圍巖發生變形的問題。開挖完成后要立即將拱架安裝到位，并在核心土側采用超前錨桿與噴射混凝土相結合的支護方式，同時應將臨時仰拱架設到位，使其成環封閉。由于隧道拱形結構較為扁平，不利于應力的均勻分布，使得拱角處的應力較為集中，對基礎的承載性能提出了較高的要求，但同時隧道洞口圍巖受風化作用的影響比較強，其強度相對較低，因此，可以利用1 m×1 m規格的混凝土墊塊來作為臨時仰拱。

2.4 硬化隧道邊緣地表的施工技術要點

對隧道地表進行注漿預加固后，還應采取硬化措施對隧道邊緣10 m以內的地表進行處理，避免地表水出現下滲的情況，這樣可以有效隔斷地表水對地下水的補給。在隧道下穿既有公路的施工過程中，預加固注漿漿體固結以及施工擾動都會增加土體的沉降量，所以，需要采取補償性注漿的方式來充填地層空隙。而在隧道成拱后，還會受到漿液收縮、超挖以及土體固結等因素的影響而造成土體沉降的進一步增加，因此，需要采取補償性抬升注漿的施工技術來進行處理，從而對地表的沉降問題進行有效的控制。

3 結語

隨著公路工程建設規模和數量的增加，新建隧道需要下穿既有公路，對施工技術提出了更高的要求。施工中必須充分掌握施工的各項技術要點，提高施工操作的規范性，同時，對施工過程中存在的各種風險因素進行全面的分析，加強施工中的技術管控，才能更好地保證施工的質量和安全。