對大斷面軟土層淺埋隧道施工技術研究

高裴裴

摘要：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，在軟土和淺埋條件下進行隧道施工需解決的難題較多，目前國內(nèi)的公路隧道施工當中，對大斷面軟土層淺埋隧道施工技術進行系統(tǒng)的研究具有重要的工程意義和經(jīng)濟價值，可為以后類似隧道施工提供有益借鑒。

關鍵詞：城市隧道；軟土層；淺埋；施工

由于城市軌道交通具有埋深較淺，地表圍巖風化和受人為因素影響較大，同時沿線的建筑物較多，會在修建過程中受到許多因素的困擾，就會導致大斷面軟土淺埋隧道開挖時地表以及路面沉降、路面開裂等問題。因此，城市復雜環(huán)境條件下對大斷面軟土淺埋隧道施工技術需要進行擇優(yōu)比選。

一 淺埋暗挖軟土隧道施工原則

工程實施過程中，應根據(jù)地質條件、斷面大小、所處環(huán)境條件等因素，綜合考慮平衡后慎重選擇。一般情況下，當隧洞開挖寬度大于10m以上時，應優(yōu)先采用CRD工法或CD工法，特殊條件下，可采用眼鏡工法；當開挖寬度小于10m時，應優(yōu)先考慮正臺階法。許多工程實踐證明，在無水地層條件下，開挖斷面跨度達12m時，采用正臺階法施工也是可行的。采用錨噴初期支護，充分利用圍巖的自承能力，以保證隧道的施工安全。淺埋暗挖軟土隧道施工遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的施工原則。

二、大斷面軟土層淺埋隧道開挖技術研究

中導洞和兩側導洞三洞并進開挖其關鍵技術是采用中柱+臺階+CRD 工法進行施工。未開挖的土體（內(nèi)側導洞）經(jīng)加固后形成兩個中柱，到了后期又形成鋼筋砼中柱支撐頂拱，在臨時支護期間又采用十字鋼支撐，相當于鋼支柱；每個導洞分上、下兩部分開挖，上、下兩部分按臺階法開挖；外側導洞上部看作C，外側導洞上、下組成D，外側導洞上、下及內(nèi)側導洞上組成R，故稱CRD。

對于軟土層中每個導洞分為上、下兩個斷面開挖，每個斷面又分上、下臺階開挖支護。為了使兩個土體中柱安全受力，從中導洞及兩側導洞往土體中柱打入帶花孔的錨管，注漿加固土體中柱。每循環(huán)的開挖進尺根據(jù)設計要求或圍巖的實際情況，控制在1.0m之內(nèi)，做到開挖和支護時間盡可能短。

平行開挖初支中導洞及左右外側導洞的上斷面及下斷面→施作位于中導洞隧道軸線的底、頂縱梁、中柱及外側導洞二襯→待中縱梁及柱達到設計強度后并對外側導洞二襯進行換撐后開挖初支左右內(nèi)側導洞（即兩個土體中柱）→二襯內(nèi)側導洞頂拱、底拱→施工站臺內(nèi)部結構。

三、臨時大管棚支護技術研究

臨時支護是為了解決隧洞內(nèi)施工人員及設備有安全，交通車輛及行人的安全，防止因地表沉降太大，破壞路面，影響交通，防止隧洞因變形過大，而造成結構性破壞。為此，我們需要根據(jù)工程施工的情況布置觀測斷面，在隧洞進行收斂及變形觀測。通過量測的數(shù)據(jù)及時反饋指導設計和施工，一旦發(fā)現(xiàn)某部位沉降或變形偏大、速率加快，立即停止掘進，土體加注漿錨管，提高該處土體的剛度，或土體加臨時鋼支撐，制止繼續(xù)沉降或變形，取得了良好的效果。

根據(jù)長管棚孔位中心處在位置，調(diào)整機座鋪墊物至立軸中心位置與鉆孔中心基本處于同一水平高度，同時調(diào)整立軸的軸向使之與設計的鉆孔軸向相同（為克服重力影響，可使立軸的軸向略為向上1度左右）鉆機安裝所在部位周圍一米范圍內(nèi)地面硬實、基本平整、無積水浸泡，將鉆機固定好。

①成孔工藝鉆孔過程必須保持泥漿循環(huán)鉆進成孔，特別關注循環(huán)液粘稠度、含砂量、漿液損失的變化情況，如遇含砂量明顯增大、漿液明顯被稀釋或明顯流失，須立即停止鉆進，采取處理措施。

施工過程除灌水泥漿前稀釋循環(huán)液進行洗孔外，其余須保持較粘稠漿液循環(huán)，有遇設備等原因須暫時停止鉆孔，須將孔口堵塞后向孔內(nèi)注滿循環(huán)液。施工過程中有以下幾個問題引起了重視：

1.保持鉆機平穩(wěn)，安裝牢固；

2.保持鉆進方向（立軸軸向）與長管棚的設計方向的一致性；

3.不許長久沖洗孔或大量向孔內(nèi)注水，保障鉆穿部位的地層穩(wěn)定。

②安裝鋼管：取出后即向孔內(nèi)安裝鋼管。鋼管為108mm花管，3m長一段，各節(jié)段采用絲扣連接，連接牢固后逐節(jié)推入孔內(nèi)至設計長度止。如遇不能按長度安裝入孔，可先采用沖孔循環(huán)后再繼續(xù)安裝，如仍不能順利安裝，則須將裝入孔內(nèi)的鋼管拔除后，用原孔徑鉆具掃孔處理，之后再進行安裝。

③注漿：鋼管安裝完成后即進入灌漿工序，灌漿前再次進行清洗孔，之后向孔內(nèi)灌入水泥漿。灌漿灌至水泥漿流出孔口后即將孔口填堵，于鉆孔上部留出一小口，待灌至水泥漿流出時即可停止注漿，并將出水（氣）口填堵。水泥漿液隨用隨配，攪拌均勻，水灰比約0.5。注漿壓力為0.5-1.0MPa，

四、開挖過程中控制沉降措施技術研究

在開挖及初支過程中，由于三洞平行作業(yè)引起了一系列監(jiān)測數(shù)據(jù)的發(fā)散，其中地面沉降最大速率達到了2.0mm/d。地面沉降速率大于頂拱沉降速率，兩者的變形不同步，是因為隧洞頂至地表的軟弱土層不密實，壓縮量過大而引起。為此，對隧道周邊打設小32mm，長2.5 m，壁厚3.5mm的注漿小導管，灌注水泥漿液，對制止地表沉降速度過大，取得良好效果。地表局部總沉降量最大值為140mm，因沿馬路縱向是漸變的，從未影響交通。洞內(nèi)加設豎向臨時十字型鋼支撐，限制洞項和洞兩側變形，對制止地表沉降起輔助作用。上下臺階施工，上臺階超前時，拱腳加臨時槽鋼墊板，防止拱架整體下沉，也對制止地表沉降起輔助作用。對臨時仰拱進行注漿加固，防止因脫空造成地表沉降增加。采用三洞齊頭并進開挖方法可以縮短工期，確保安全、質量。其關鍵技術是：中柱+臺階+CRD工法，加強監(jiān)測及時指導施工，針對性地加強支護制止地表沉降和隧洞變形。

參考文獻：

[1]吳煥通，崔永軍.隧道施工及組織管理指南[J].地下空間，1995（10）.

[2]姚曉紅.城市地鐵淺埋暗挖隧道地層沉降分析與控制[J].隧道/地下工程，2006（1）：31-33.