淺議隧道下穿高速公路工程施工技術

陳 驍

(貴州省交通科學研究院)

1 工程概況

某隧道為鐵路客運專線的重點控制工程，全場約為2 km，屬單洞雙線隧道，設計時速為350 km。下穿段采用上部雙側壁導坑法、下部臺階法微振爆破開挖，開挖段的面積約為200 m2。隧道與高速公路斜交，夾角為26°7'58″，高速公路路面與隧洞頂部的最小埋深為11 m，施工由隧道進口獨頭進行。隧道下穿的高速公路為國家級主干道，車流量大、車速快，屬于非常敏感的地段。為了確保通車安全，主管部門提出了隧道開挖期及運營后，高速公路路面沉降量不得超過30 mm 的要求。受隧洞頂部覆土淺、薄的影響，如何在保障沉降量符合標準的同時確保施工質量，并將各類風險控制在合理范圍內，就成為了項目施工的重點和難點問題。

2 施工技術分析

2.1 超前大管棚施工

大管棚注漿超前支護的范圍為下穿段160 m 以內，支護對象為隧道拱部120°以內的圍巖，管棚采用四排φ159 mm無縫鋼管，各排長度依次為40 m、60 m、55 m、35 m，縱向搭接長度選為10 m，在考慮搭接的情況下，管棚長度為190 m。在正式施工前，工作人員會將兩榀拱架設置在管棚工作室掌子面洞身開挖輪廓線的上部，隨后采用掛網噴射混凝土的方法將掌子面封閉。

為了滿足高速公路的路面沉降要求，本工程采用跟管鉆進的方法，以避免傳統工藝所引起的路面沉降問題。施工采用φ159 mm 無縫鋼管，管壁厚度為8 mm，為了將同一斷面的鋼管接頭數控制不大于50%的水平，施工人員將相鄰兩孔的鋼管接頭距離設為＞1 m，第一段按照鋼管標號分為奇數和偶數兩類(奇數鋼管長度比偶數鋼管長度減少2 m)，其余段鋼管則為等長。相鄰兩段采用絲扣連接并進行焊接，絲扣螺紋段的長度為≥15 cm。設置在鋼管上的注漿孔呈梅花形布置，孔徑、孔距分別為φ10 mm 和50 cm，鋼管尾端2 m內(止漿段)不設置注漿孔。為了使鋼管的強度和剛度得到保障，在其內部加入由φ20 mm 螺紋鋼筋和外徑、壁厚、長度分別為φ42 mm、8 mm、4 cm 的短管環(環向間距為1 m)共同構成的鋼筋籠。另外，第一段鋼管前段可加工為錐形，以便于更好的頂進。

每根鋼管完成設置后，即可注入水泥漿，選用強度等級＞42.5 的普通硅酸鹽水泥即可，漿液配比選為1:1，注漿壓力根據實際情況在0.1 ～0.2MPa 的范圍內適當調整。若終壓下注漿量＜0.1 L/min，則在繼續注漿10 min 后即可結束。

2.2 超前小導管施工

若大管棚超過設計輪廓線外300 mm，則應在掌子面拱部外緣增設φ42 mm 超前小導管，以免對土體形成支護作用，避免掌子面拱部發生坍塌。制造材料為長度3.5 m 的φ42 mm 鋼管，并于開挖過程中進行超前支護與注漿。小導管的環向間距為400 mm，各環間隔2.5 m，每環46 根，小導管向圍巖內的推入采用鑿巖臺架風鉆進行。

2.3 開挖隧道

工程所在地為V 級黃土加強地質，開挖隧道可在大管棚制作結束后進行。各部開挖結束后，立即進行型鋼鋼架的架設，鎖角錨管的長度選為4m，打設角度在35 ～45°之間選擇，落腳處使用與初期支護強度等級相同的混凝土填充，若存在雜物，則在填充前予以徹底清除，對于無法密實的部位，可采用擠塞鋼板的方法進行處理，在確定鋼架拱腳下不存在空隙后即可進行混凝土的初噴，隨后打錨桿、掛鋼筋網并復噴混凝土。另外，邊墻還應設置砂漿錨桿，以保障和提升圍巖系統的穩定性。

受拱部開挖的影響，拱背會因失水所產生的孔隙而增加松動、脫離的可能性，需要進行注漿填充。注漿孔與工作面的距離應控制在5 ～8 m 的范圍內，若無特殊情況，拱頂和拱腰設置3 個孔即可。初期支護強度≥70%后，二次襯砌前，即可通過預留的注漿管進行注漿操作，以便填充初期支護和圍巖間的孔隙，使地表的下沉問題、隧道的受力狀態得到改善，并對隧道滲漏水起到封堵作用。本次工程使用水泥—水玻璃雙液漿作為注漿材料，壓力約為0.2 MPa。

二次襯砌時間的選擇以各種監測結果為依據，即在初期支護沉降基本穩定后進行。當襯砌強度≥70%后即可進行襯砌背后回填注漿，所采用的方法為壓力灌漿法(壓力選擇0.25 MPa，避免高壓所導致的襯砌混凝土縱向裂縫問題)，若注漿過程中發現異常，則應通過終止注漿或立即減壓的方式加以處理。

2.4 局部坍塌的應對

本次工程中，由于黃土地質中拱部容易發生小坍塌，所以先進行超前預注漿，待固結后再進行開挖，若已經發生坍塌，則使用混凝土砌塊回填。對于坍塌洞室較大的情況，則應在回填后進行多次注漿處理。為了避免局部坍塌問題的發生，技術人員會根據地質預報的結果合理選擇施工工藝，并在整個施工過程中始終堅持勤檢查、短開挖、早排水、強支護等穩扎穩打的作業理念，以免因搶進度等浮躁心理造成局部坍塌這種得不償失的后果。

3 結 語

通過施工工藝以及預控措施的合理選擇，本次工程的施工任務順利達成，且未發生一例工程或安全施工，達到了計劃中關于質量、成本、進度、安全性的要求，二次襯砌也未發生滲漏水、裂縫等病害，實現了社會和經濟利益雙豐收的整體目標。

［1］ 王吉成，胡詩魁.京滬高鐵金牛山隧道下穿京滬高速公路施工技術［J］.四川水力發電，2012，31(6):24－26.

［2］ 劉陽.淺埋大斷面黃土隧道下穿連霍高速公路施工安全技術研究［J］.科學之友:下旬，2012，(5):61－62.