隧道下穿高速公路淺埋段施工技術探析

姚永坤

（甘肅五環公路工程有限公司，甘肅 蘭州 730000）

由于隧道下穿高速公路地質條件和自然環境的影響，隧道下穿的工程建設現狀越來越多，加上項目施工過程針對隧道上方公路影響較大，因此，在項目施工環節中需要盡可能減少對上方道路周邊的影響。

1 高速公路淺埋段施工設施

1.1 安全設施

隧道下穿高速公路在施工過程中，主要包含標志線路、電子顯示、防護欄桿、隔離柵欄以及防落網等相關設施和儀器設備，必須設定多種自然災害預警系統在山嶺路段，所以需要安裝和設定加水站點、檢修站點以及降溫設備等，并且設定警示作用的交通線路，隨后還需要設定特殊的防撞墻體，因此，在中央分隔帶逐漸使用預應力防護護欄，不僅不影響活動開口功能，還會改善活動開口位置的防撞等級較低缺點。

1.2 服務設施

高速公路在建設過程中，需要在沿線平均每50km位置設定基礎的服務區域，內部需要設置加油站、停車場、休息區域等。其中服務區域則是高速公路內部十分重要的配套設施，為長距離行車提供必要的安全保證，與建筑方案設計與景觀設計相互結合，科學選擇施工地址，需要與周邊的山水自然環境相互協調處理，關注社會信息的傳遞和溝通，科學規劃復雜的功能結構布局，有效保留特色的建筑風貌和傳統的空間格局，完成服務區內的人流和車流的安全性和通暢性，其區域內部設施需要使用節能技術保護自然環境。

2 工程概況

在隧道位于某市全域境內，整體高速公路一般分為雙向六車道隧道，其中隧道從現有的高速公路穿越，整體道路走向角度為280°左右，與高速公路的角度為32°。按照設計速度為8080km/h的雙向六車道一級公路作為施工標準進行結構修建，其中高速公路隧道左方向洞口長度為455m，右側洞口長度為505m，其中左、右幅測試線路距離大約為25m，凈距離約為21m，隧道單向建筑界限凈空為4.7m，屬于道路自身屬于分離式淺埋偏壓短隧道。

其中，隧道左方向下段段落為ZK0+988ZK1+092，整體長度一般為104m，其隧道左線路在高速公路拱頂位置上覆蓋層基礎厚度為4.5m，右側下端段落為YK0+912，長度約為105m，隧道右側線路在高速公路拱頂覆蓋厚度為5.9m。

由于隧道淺埋下穿越高速公路必須穿越采石坑范圍內，所以該范圍內回填情況基本上為土石混雜填充區域，其建筑厚度約為11m。其中，隧道圍巖一般為碎石土壤、殘余土壤時受到巖石擾動極易軟化、粉碎，加上風化水平較強，巖石結構體呈現出粉碎分散結構，導致無支護結構極易塌方現狀，為此需要針對此階段隧道圍巖進行土壤結構體進行結構加固和完善后，才能進行隧道施工。

3 高速公路淺埋段設計方案

高速公路工程施工前，應結合實際施工要求完善具體的施工方案，并且按照實際工程狀態進行結構優化，其中隧道左洞的結構圍巖與方案設計具有較大的變化，由于圍巖屬于回填土塊混雜填充結構，所以自身穩定能力相對比較薄弱，而隧道內部結構面實施過程中，其公路水溝下方會產生冒頂問題和不足，因此，施工過程中需要針對塌方處理工作制定詳細的應對策略。

其中原始施工方案設計中，如果使用超前支護模式，主要應用超前錨桿以及超前小型導管，但是，此種施工技術無法保證施工生產安全性和功率運行安全性，所以需要按照交通運輸部門以及高速公路管理部門的文件需求，為此高速公路設計部門以及施工單位多方進行研究和探索后，明確全新的設計方案，同時，利用鋼筋混凝土蓋板代替路面結構、大棚超前支護以及隧道暗挖施工等。

而在施工設計方案實施過程中，連續鋼筋混凝土蓋板施工圖紙在方案設計以厚度為34cm連續鋼筋混凝土路面結構，以此代替部分路面結構厚度，同時，在道路建設過程中，需要將連續鋼筋混凝土結構蓋板作為基層路面，主要通過路面結構以此保護公路路面，實現隧道施工時公路封閉交通，完成安全應急輔助的最終目的。

除此之外，在隧道暗面挖掘以及支護方面，在施工圖紙設計時，應該淺埋下穿段落的隧道，并且使用直徑為108mm的超前大管道棚，以及直徑為42mm的超前小導管的支護結構，最終在洞口內部灌注泥漿以此加固巖石結構體。其大型管道棚的長度為12m，縱方向距離應設定為6m，環向間距為30cm，小導管基礎長為5m，而在實際操作過程中，小導管的最大作用則是最大程度對大管切割土壤結構體進行注漿加固操作，其隧道開挖過程中則需要使用雙側引導坑法進行施工，并且使用雙層鋼架結構進行初期支護，強化隧道以及鋼筋方案設計所組成的襯砌模式，防止隧道拱頂覆蓋層對公路運行造成安全風險和威脅。

4 高速公路淺埋段施工方案

4.1 隧道施工流程

在高速公路實施過程中，其施工方案需要使用高速公路鋼筋混凝土蓋板以及隧道挖掘相結合的方式進行。

鋼筋混凝土蓋板施工流程首先針對交通結構進行位置控制和更改布置、路面結構刨銑、拆除設施、鋼筋混凝土蓋板施工、高速路面瀝青施工直至回路高速設備，確保高速公路能夠正常運行。

隧道暗挖施工流程實施工程中，首先，需要在超前支護結構以及管棚施工以及泥漿進行灌注、雙側墻壁進行結構開挖、高速公路初期進行支護、臨時支護、永久初期結構支護以及路面結構。其中隧道掘進施工受到超前支護管道棚施工的約束和限制，所以整個高速公路每個階段長度為6m，為一個施工循環。

4.2 鋼筋混凝土

在交通完成基礎布置控制后，需要施工1號板工程開展項目施工，及時拆除護欄、等待樹木移植后，需要針對原始路面以及中間地帶進行刨銑開挖，其鋼筋骨架則需要在現場進行技術加工和制作，為此必須滿足鋼筋基礎加工標準要求，確保高速公路路面能夠實現鋼筋加工制作和安裝等基礎工序，所以混凝土澆筑應使用地泵方式進行，確保工序按照標準流程，完成混凝土施工持續7天后，開始進行路面瀝青的鋪設施工，等待1號項目施工任務后，需要進行交通布置和控制，施工2號板材能夠保證與其他板材具有一致性。

等待2號結構板材施工后，需要進行交通道路改道，并且實施安裝3號板材，其施工流程需要與1號2號一致性。其混凝土結構板材位置位于瀝青中間底層，為了防止板材與其下方巖石土壤縫隙產生沉降，所以在混凝土板材施工完成前，需要在結構板底與路基裂縫進行預埋注漿鋼管，等待混凝土施工完成后，需要針對板材以及巖石結構體系之間的空隙進行灌注加固處理。

4.3 超前支護施工

為了防止大管棚建設過程中，致使鋼管設備不能放置標準設計長度，其中大管棚一般使用專業設備進行鉆孔處理，確保套管能夠保護墻壁，并且讓管棚建設時能夠達到預先設定的長度，由于隧道上方的圍巖結構相對比較分散，因此，注漿以及鉆孔施工需要保證基礎的交叉建設，比如，在前期管道安裝結束時，需要進行泥漿灌注，以此實現固定土壤結作用。所以工程實施過程中，鋼管制作前端形態需要保證為尖端狀態，管道內部周長需要鉆取直徑為6mm的注漿孔，隨后設定止漿球閥。

4.3.1 鉆孔

放樣測量時，首先，在設定孔洞位置點上進行標記處理，讓鋼管沿著隧道外部輪廓進行結構開挖，而在開孔時，首先設備需要進行低速鉆進，等待孔洞形成后再加速鉆取，同時，在孔洞過程中需要隨時檢查孔洞位置的正確性，嚴格控制孔洞外部角度和上揚角度，防止在內部結構產生超大挖掘和鋼管深入挖掘內部，并且認真做好鉆進流程的原始記錄，及時針對孔洞巖石土壤進行地質判斷和詳細描述，作為開挖空洞自身的地質預測或者洞動身開挖理論根據制作成鋼材質管道，并且焊接成圓錐形的鉆機沖擊力和推動力進行結構頂進。

4.3.2 注漿

在注漿操作過程中，應保證孔洞直徑以及孔洞深度等基礎要求，防止孔洞堵塞，有效清除管道內部的積累物，隨后在進行泥漿灌注。其中泥漿灌注順序則由下至上進行跳躍注漿操作，確保漿液不流失。由于下方隧道圍巖上方結構松散，不易形成孔洞，因此，在管道傳輸后需要及時進行注漿進行技術處理，完善土壤自身特點，致使后續鉆孔能夠更加便捷和簡易，等待注漿完成后，需要根據泥漿壓力、注漿總量以及注漿時間進一步判斷是否結束，當注漿壓力達到或者接近極限壓力范圍時，將結束注漿操作。所以當注漿壓力超過或者終極壓力達到80%時，會產生較大的跑漿問題，而經過間接注漿后則可以結束注漿，當注漿數量達到或者超過設計注漿數量，致使孔洞管道出現冒漿時直接結束。

等待水泥注漿完成后等待注漿壓力穩定后，則需要及時關閉球閥設備，而在泥漿注漿異常問題后，水泥泥漿的壓力數值則會大幅度提升，一旦產生管道堵塞則無法疏通整個管道。由于泥漿物質進漿數量較大，所以道路壓力長時間不會不升高，則應積極調整漿液濃度以及配合比例，盡可能縮短凝膠時間，致使漿液物質在縫隙中具有相對停留的時間，以便于膠質物質凝結。但是，停留時間不能超過混合泥漿時間，才能避免注漿不飽滿問題。

4.4 鉆爆開挖施工

由于在淺埋時間段落的特殊條件約束和限制，要求嚴格使用弱爆破施工原則進行，盡可能減少圍巖移動并且減少設備輕振動對車輛路過公路的影響，所以需要根據圍巖運轉特點在弱爆破原則上科學、合理選擇孔洞間距，嚴密組織人工進行鉆孔處理，精準地計算出藥量，嚴格控制周邊孔洞的安裝藥量，間隔安裝藥量，致使藥量沿著孔洞全長均勻分布。

由于工程自身特點，需要使用乳化炸藥，所以爆破鉆孔操作時，應統一指揮進行協調行動，認真定位、定質以及定量等崗位責任管理制度，并且分區域按照一定順序進行鉆孔處理，防止各個施工環節相互干擾、碰撞以及擁擠等。而當鉆孔操作時，最好固定鉆孔，以便于熟練專業技術，掌握管理規律，提升鉆孔的運轉速度、質量以及精準性。

4.5 施工注意事項

由于高速公路下方在建設過程中需要重視外部圍巖保護結構，應降低高速公路對圍巖的重復阻礙和困擾，以此降低圍巖結構振動，減少對車輛的影響，為此使用爆破硬件設備和儀器時，應始終堅持弱爆破基礎原則，有效將基礎爆破面積控制在2cm/s內。

其中心核心部位則需要根據上、下臺階進行結構開挖，所以進行掌面進行挖掘施工后，應使用初級噴砼及時關閉，并且隔絕掌面與潮濕空氣接觸，以此保證結構挖面的穩定性。

實際開展隧道施工和建設時，首先，需要開展結構頂部施工和建設，因此，項目施工時，應針對隧道護拱區域進行全面建設和施工，項目實際建設時，鋼架搭建拱架腳不能設定渣土上，所以需要臨時拆除鋼架結構，并且從根本上保證隧道工程進行初期支護時，其變形數據的穩定程度，當在初期支護完成后，需及時對圍巖結構進行補償施工，初期支護建設時，則需要提前安裝直徑為42mm的回填注漿管道，確保安裝距離為2×2m。為此泥漿物質應使用純水泥泥漿物質，其水資源和灰物質的結構比例需要控制在1:1.5，其注漿壓力控制在0.5MPa。

由于隧道建設時，其中在淺埋施工階段的洞口中心線圍巖效果相對較高，因此，在該施工區域應鋪設花崗巖石，因此，淺埋施工階段進行挖掘和施工時，如果以隧道中心線路以下的圍巖較小，所以自身自穩能力，需要大量的藥量進行爆破挖掘時，需要使用上半部分雙側內部引導坑進行結構開挖，而下半部分則需要使用臺階進行結構開挖。

5 結語

由此可見，隧道工程建設時，高速公路在淺埋路段施工，并且所涉及工藝技術種類較多，在項目施工過程中，需要做好技術質量控制工作，以此保證公路隧道施工可以符合技術操作的核心要求，為實際工程施工提供有益參考。