隧道淺埋關(guān)鍵施工技術(shù)分析

劉崇前

摘要：在我國(guó)的鐵路建設(shè)中，隧道的施工建設(shè)在整個(gè)工程項(xiàng)目中占據(jù)著非常重要的地位，而隧道的淺埋施工是施工的重點(diǎn)。文章根據(jù)工程實(shí)例，分析了隧道淺埋施工中的關(guān)鍵技術(shù)，為以后的施工提供了相應(yīng)的借鑒。

關(guān)鍵詞：淺埋隧道；關(guān)鍵施工技術(shù)；鐵路建設(shè)；工程項(xiàng)目；隧道工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.076

京福閩贛鐵路Ⅳ標(biāo)上梅隧道DK567+075～DK567+300為淺埋段，上梅隧道全長(zhǎng)3824.5m，Ⅴ級(jí)圍巖占全隧36%，Ⅳ級(jí)圍巖占全隧24%，Ⅲ級(jí)圍巖占全隧40%，無Ⅱ級(jí)圍巖。其中DK567+075～DK567+300淺埋段成“V”字型沖溝，坡面陡峻，自然坡度約30°左右。且該段為淺埋、軟弱、富水圍巖，地質(zhì)復(fù)雜，最小埋深3.6m，最大埋深13m，主要巖性為全風(fēng)化云母石英片巖，遇水易坍塌，地下水發(fā)育，上升泉較多，地表為灌溉水田，坡面植被較為發(fā)育，該段也為全段的控制性工程之一。

1 施工難點(diǎn)分析

本隧道長(zhǎng)且埋深淺，隧道開挖后容易出現(xiàn)坍塌。該隧道是本標(biāo)段的重點(diǎn)，工程的工期更是本標(biāo)段控制的難點(diǎn)，而其中的軟流塑狀淤泥質(zhì)黏土是控制中的難點(diǎn)，因?yàn)槠渚哂懈哽`敏度、高壓縮性以及強(qiáng)度低和容易蠕動(dòng)的特點(diǎn)，在開挖之后穩(wěn)定性較差，造成地面坍塌、沉降，所以在軟流塑地層暗挖隧道施工難點(diǎn)主要表現(xiàn)為：（1）在施工中，由于土體中存在地下水，因此容易出現(xiàn)地下水流失；（2）地面出現(xiàn)坍塌、沉降，對(duì)施工產(chǎn)生影響；（3）因地質(zhì)不穩(wěn)定性，隧道上層覆土薄（僅3.6m），不能形成有效的承載拱，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)涌泥的現(xiàn)象，使施工無法正常地進(jìn)行。

在本段施工過程中進(jìn)度緩慢，施工周期性長(zhǎng)，給隧道施工帶來了較大的困難，如何快速、安全通過淺埋、軟弱、富水圍巖隧道是本工程攻關(guān)的重難點(diǎn)之一。

2 淺埋段施工方法

2.1 淺埋段施工前的準(zhǔn)備

在進(jìn)行淺埋段的施工前，所有參與施工的相關(guān)部門人員必須對(duì)其地貌、地物等進(jìn)行實(shí)地的勘查，將所出的結(jié)果與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行相應(yīng)的比對(duì)，將存在的相應(yīng)技術(shù)問題解決處理，組織測(cè)量人員對(duì)該淺埋段進(jìn)行地形測(cè)繪，繪制地形圖，并且對(duì)參加的施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和培訓(xùn)。

2.2 隧道洞外施工

2.2.1 清表。通過施工放樣，對(duì)DK567+075～DK567+180段采用地表注漿加固措施，對(duì)DK567+075～DK567+180段挖除不小于30cm保護(hù)土層，清除地表耕植土、植被草皮、淤泥等雜質(zhì)，當(dāng)原始地面坡度陡于1∶5時(shí)，地表應(yīng)開挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不得小于1m。

2.2.2 地表注漿。DK567+075～DK567+180段采用地表注漿加固措施，在隧道地表進(jìn)行垂直方向鉆孔和分層注漿，采用單液漿或雙液漿，加固寬度為隧道左右邊墻外各5m。加固深度分兩種情況：（1）對(duì)隧道范圍內(nèi)加固到拱圈外0.5m；（2）隧道外加固至強(qiáng)風(fēng)化層以下不小于1m，注漿采用袖閥管分段后退式注漿。

2.3 隧道洞內(nèi)施工

施工項(xiàng)目組在其施工中必須保持“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的十八字施工方針原則。

2.3.1 開挖。DK567+075～DK567+300段采用CD法施工。

第一，施工工藝。（1）施工前做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備，對(duì)洞口進(jìn)行測(cè)量放線并做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)；（2）六步CD法開挖，左右部的臺(tái)階高度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、隧道斷面大小和施工設(shè)備確定。每側(cè)按兩部或三部臺(tái)階開挖，開挖后應(yīng)及時(shí)支護(hù)，兩側(cè)先后距離保持10～20m，上下斷面距離應(yīng)保持3～5m；（3）各部開挖時(shí)，相臨部位的噴混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上；（4）先行側(cè)中隔壁應(yīng)設(shè)置為向外的弧形；（5）中隔壁在澆筑仰拱前逐段拆除。拆除長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)量測(cè)結(jié)果確定，不宜大于15m。臨時(shí)支護(hù)拆除后應(yīng)及時(shí)施作仰拱和二次襯砌；（6）特殊情況下可將中隔壁澆筑在仰拱中，待鋪設(shè)防水板時(shí)再割斷。

第二，輔助施工方法。超前雙層小導(dǎo)管施工：（1）小導(dǎo)管采用Φ50無縫熱扎鋼管制成，在前部鉆注漿孔，孔徑10mm，孔間距15cm，呈梅花形布置，前端加工成錐形，尾部不鉆孔長(zhǎng)度不小于30cm，作為止?jié){段；（2）為保證小導(dǎo)管的支護(hù)效果減小小導(dǎo)管的外插角，可在小導(dǎo)管架設(shè)后再架立型鋼鋼架，也可采用一榀格柵鋼架替代需開孔的型鋼鋼架，鋼管尾部應(yīng)與鋼架焊接。

第三，增設(shè)加強(qiáng)支護(hù)項(xiàng)目。（1）加強(qiáng)鎖腳鋼管：于A、B單元鋼架腳原設(shè)計(jì)鎖腳位置往上1.2m左右各增加一道鎖腳鋼管，鎖腳鋼管為雙管U型布置，鎖腳鋼管必須注漿；（2）加強(qiáng)鋼拱架腳支撐：于雙側(cè)A、B單元鋼架腳墊木板，并確保木板墊于硬巖上。

2.3.2 洞身初期支護(hù)。

第一，在不同的開挖方法下，支護(hù)參數(shù)不同，主要支護(hù)的施工方法相同。初期支護(hù)施工工序流程為：開挖后初噴砼→系統(tǒng)支護(hù)（錨桿、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架）施工→復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度→輔助支護(hù)措施（超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿、徑向注漿）。

第二，局部加密鋼架：處理下沉段時(shí)，于每段開挖鑿口處加密一榀鋼架；于每段管棚施工口處同時(shí)加密一榀鋼架，加密間距對(duì)中距離為35cm。

第三，初期支護(hù)后增設(shè)小導(dǎo)管注漿：待A或者B單元初期支護(hù)噴錨完成后，于A或B單元兩側(cè)鋼架腳向上往縱向布設(shè)3排Φ50小導(dǎo)管，間距為1.2m×1.2m，梅花形布置，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為L(zhǎng)=4m，小導(dǎo)管斜向下打設(shè)，角度為25°～30°，小導(dǎo)管注1∶1水泥漿，往大里程新開挖段也應(yīng)增設(shè)上述內(nèi)容。

第四，噴射混凝土施工。在開挖找頂、撬幫施工完成后，馬上對(duì)圍巖進(jìn)行初噴封閉，把圍巖的自穩(wěn)能力充分發(fā)揮出來。在地下水不發(fā)育地段，進(jìn)行噴砼作業(yè)采用濕噴機(jī)，圍巖在開挖后先對(duì)巖體進(jìn)行初噴，厚度為6cm，鋼筋及鋼筋網(wǎng)安裝后再進(jìn)行復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度28cm。

第五，砂漿錨桿。在邊墻部位設(shè)置砂漿錨桿，而施工時(shí)采用臺(tái)車配合風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，機(jī)械配合人工安裝錨桿，水泥砂漿終凝后安設(shè)孔口墊板，錨桿長(zhǎng)4.5m，間距按1.5m×1.5m梅花型布置。

第六，中空注漿錨桿。一般是開挖斷面的拱部及圍巖較差地段進(jìn)行中空注漿錨桿，而在拱墻部分地段的超前支護(hù)也會(huì)使用超前中空注漿錨桿，采用錨桿長(zhǎng)4.5m，間距按1.2m×1.2m梅花型的布置。

第七，鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)。在鋼筋投入使用前，必須進(jìn)行除銹并試驗(yàn)合格才可以，在施工洞外時(shí)，進(jìn)行鋼筋分片制作，搭接長(zhǎng)度為1～2個(gè)的網(wǎng)格，在人工鋪設(shè)貼近地面的巖面情況下，要將錨桿與鋼架綁扎連接點(diǎn)焊接牢固。在鋼筋網(wǎng)和鋼架綁扎時(shí)，要綁在靠近巖面的一側(cè)，以保證整體結(jié)構(gòu)受力的平衡，采用HPB300Φ8鋼筋作為鋼筋網(wǎng)片來進(jìn)行制作，網(wǎng)格間距為20cm×20cm，鋼筋網(wǎng)噴混凝土的保護(hù)層厚度不小于2cm。

第八，鋼架的施工。鋼架的焊接施工時(shí)，要根據(jù)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的尺寸在洞外下料進(jìn)行分節(jié)焊接，在施工制作時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行嚴(yán)格的施工，以確保工程的達(dá)標(biāo)，在焊接的過程中，每節(jié)兩端均要焊連接板，節(jié)點(diǎn)之間可以用螺栓連接牢靠，鋼架要根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝，安裝的尺寸必須在允許的偏差內(nèi)（橫向和高程為±5cm，垂直度±2°）。安裝后利用鎖腳錨管定位，兩排鋼架間用Φ22鋼筋拉桿縱向連接牢固，以便形成整體受力結(jié)構(gòu)。鋼架采用HW175型鋼加工，在鋼筋加工棚統(tǒng)一制作冷彎成型，鋼架間距調(diào)整為0.5m/榀。

2.3.3 混凝土襯砌施工。隧道二次混凝土襯砌采用大模板自行式液壓襯砌臺(tái)車，襯砌臺(tái)車根據(jù)隧道斷面尺寸加工而成。襯砌臺(tái)車采用經(jīng)緯儀與水平儀定位，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)工程試驗(yàn)室，配備試驗(yàn)技術(shù)人員和試驗(yàn)設(shè)備，負(fù)責(zé)各種原材料及混凝土的試驗(yàn)工作，確?；炷烈r砌內(nèi)實(shí)外美，斷面尺寸準(zhǔn)確無誤，一次達(dá)標(biāo)。

3 圍巖的量測(cè)

根據(jù)新奧法施工原理，監(jiān)控量測(cè)是隧道開挖的重要環(huán)節(jié)，對(duì)隧道圍巖監(jiān)控量測(cè)的目的是：（1）掌握圍巖動(dòng)態(tài)，對(duì)圍巖穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)；（2）確定支護(hù)形式，支護(hù)參數(shù)和支護(hù)時(shí)間；（3）了解支護(hù)結(jié)構(gòu)、受力狀態(tài)和應(yīng)力分布；（4）評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性和安全性。圍巖量測(cè)布置拱頂沉降觀測(cè)樁、水平收斂觀測(cè)樁及地表沉降觀測(cè)樁，布置斷面間距5m，洞內(nèi)觀測(cè)斷面與地表觀測(cè)樁斷面為同一里程斷面觀測(cè)頻率參照圍巖量測(cè)規(guī)范要求執(zhí)行。在施工中，我們通過對(duì)圍巖周邊收斂量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)局部地段變形較快，并出現(xiàn)細(xì)小裂縫，通過及時(shí)修改支護(hù)參數(shù)，采取了加強(qiáng)支護(hù)措施，并及時(shí)施做仰拱，有效避免了安全事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

總之，在鐵路的淺埋段建設(shè)中要根據(jù)施工程項(xiàng)目的具體實(shí)際情況，采用合理有效的施工方案進(jìn)行施工，落實(shí)每個(gè)工序，以保證項(xiàng)目的工程質(zhì)量。

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（責(zé)任編輯：小 燕）