公路隧道工程中淺埋地段的施工技術(shù)

鄭更臣

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400000）

公路隧道工程中淺埋地段的施工技術(shù)

鄭更臣

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400000）

以實(shí)際工程為例，探究公路隧道施工中淺埋地段的施工技術(shù)，施工方案的合理選取，相關(guān)施工技術(shù)措施，提出4臺(tái)階9步開挖法。

4臺(tái)階9步開挖法；二次襯砌；監(jiān)控量測(cè)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.69

0 前言

隨著社會(huì)發(fā)展步伐的不斷加快，公路隧道建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大。公路隧道工程向全國各地不斷延伸，各地區(qū)的地形復(fù)雜狀況，對(duì)施工技術(shù)提出了更為嚴(yán)格的要求。在公路隧道淺埋施工中，若施工技術(shù)選擇不科學(xué)、針對(duì)性不強(qiáng)，則會(huì)使工程質(zhì)量問題頻發(fā)，延誤工期，給施工單位造成不可估量的損失。以實(shí)際工程為例，探究隧道淺埋地段施工方案的選擇及施工工序，以便提高施工效率。

1 工程基本情況

某公路工程隧道總長(zhǎng)度4928 m，采取單線隧道建設(shè)模式，工程隧道里程為DK140+198～DK145+126 m，隧道設(shè)計(jì)時(shí)速160 km/h，其中DK144+433～DK144+502 m段為特殊地段，地質(zhì)狀況特征表現(xiàn)為溝谷淺埋段，該地段地下水豐富，溝水流量平均在13 000～15 000 m3/d。施工路段建筑房屋集中，而且地表有公路通過。圖1所示為淺埋段縱斷面圖。施工單位通過細(xì)致、全面勘察，最終得出此地段土質(zhì)分布松散，穩(wěn)定性偏低，洞身地下水發(fā)育，為中等富水區(qū)，洞身部位使用型號(hào)為直徑60 mm中管棚進(jìn)行超前支護(hù)，預(yù)注水泥-水玻璃雙液漿，全環(huán)設(shè)置為16型的鋼架結(jié)構(gòu)，各個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)應(yīng)保持一定的距離。地表部位采用直徑70 mm鉆孔進(jìn)行注漿加固，以提高施工的有效性，確保工程按期、保質(zhì)完成。

2 選取合理的施工方案

施工中考慮到DK144+433～DK144+502 m地段的特殊地質(zhì)情況，在隧道開挖前主要采取的是注漿加固方式，在線路左右兩側(cè)15 m區(qū)域都需進(jìn)行注漿處理，待注漿工作完成后使用型號(hào)為M10水泥砂漿及時(shí)封孔，恢復(fù)到原地貌。在實(shí)際施工中，受到當(dāng)?shù)鼐用竦淖钃?，給地表加固方案的順利實(shí)施造成重重阻礙。處在這種兩難的局面下，采取加強(qiáng)隧道支護(hù)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)隧道的安全施工[1]。

圖1 淺埋段縱斷面圖

（1）隧道開挖中會(huì)占據(jù)一些居民的住宅，施工單位與居民達(dá)成共識(shí)，通過賠償?shù)姆绞?，來補(bǔ)救居民的損失，確保開挖工作的順利開展。施工人員還需對(duì)地表與村民房屋進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如實(shí)掌握地質(zhì)狀況，以便能夠積極應(yīng)對(duì)。

（2）通過計(jì)算將原有管棚進(jìn)行更換，并對(duì)鋼架之間的距離進(jìn)行有效調(diào)整。

3 技術(shù)措施

3.1 結(jié)構(gòu)受力分析檢算

（1）荷載計(jì)算?？紤]到施工地段的特殊性，因此在荷載計(jì)算時(shí)除了要進(jìn)行水平壓力值，而且垂直壓力值也必須進(jìn)行計(jì)算，以提高計(jì)算的精確性。

（2）結(jié)構(gòu)計(jì)算。施工人員首先需對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行受力分析，其次按照圍巖級(jí)別以及地質(zhì)狀況，以破損階段理論為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，最終明確設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.2 4臺(tái)階9步開挖法

4臺(tái)階9步開挖法主要是基于3臺(tái)階7步開挖法為準(zhǔn)則所進(jìn)行的新型開挖模式，各部位的開挖與支護(hù)順著隧道縱向錯(cuò)開，采取平行推進(jìn)的方式進(jìn)行施工。施工具體流程：首先將隧道斷面分為4個(gè)臺(tái)階，采取分步的方式進(jìn)行開挖，借助大管棚進(jìn)行護(hù)頂工作，開挖中應(yīng)注意各臺(tái)階之間應(yīng)保持一定的距離，同一臺(tái)階左右工作面要交互錯(cuò)開，其次進(jìn)行平行流水作業(yè)。施工控制有5個(gè)要點(diǎn)。

（1）為了提高技術(shù)人員的技術(shù)水平，確保施工各個(gè)階段順利實(shí)施，在施工初期，建筑單位應(yīng)組織所有人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，施工中的安全因素要讓每個(gè)人員銘記在心。施工單位在工程開始前要對(duì)所有的工作人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，讓他們對(duì)工程內(nèi)容有一全面的了解，尤其是施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)更應(yīng)引起足夠的重視。在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行有效施工，將安全常駐心間，不做危險(xiǎn)的行為，確保工程順利竣工。

（2）隧道開挖過程中應(yīng)對(duì)圍巖縫隙結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行全面分析，了解圍巖的穩(wěn)定性狀態(tài)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果對(duì)施工方案進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，嚴(yán)禁盲目施工。

（3）在實(shí)際開挖過程中，應(yīng)根據(jù)各個(gè)地區(qū)巖體的特征明確中部拉槽的長(zhǎng)度與寬度，盡可能防止邊墻位移現(xiàn)象的發(fā)生。在圍巖穩(wěn)定性符合要求的基礎(chǔ)上可將核心土撤離，以加快施工進(jìn)度[2]。

（4）嚴(yán)禁在邊墻馬口部位對(duì)稱開挖，應(yīng)相互交錯(cuò)進(jìn)行開挖，而且要預(yù)留一定的距離。

（5）臺(tái)階長(zhǎng)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，要便于機(jī)械操作，一般控制在4 m左右為宜。

3.3 洞內(nèi)大管棚小導(dǎo)管施作

洞身拱部設(shè)置有型號(hào)為直徑108 mm的大管棚，管棚之間的環(huán)向距離為40 cm，每環(huán)為20根。可事先對(duì)洞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)寬開挖，這樣可方便大管棚作業(yè)的順利實(shí)施；在實(shí)際開挖前應(yīng)將I16型鋼架制作完成，待洞室施工結(jié)束后，施工人員便可進(jìn)行斷面鋼拱架的安裝工作。由于淺埋地段的特殊性，可選取偏心錨桿鉆機(jī)跟管施作Φ108（外徑）mm×6 mm（壁厚）大管棚，可大大增強(qiáng)施工的效果。

3.4 規(guī)范監(jiān)控量測(cè)

在隧道施工管理的眾多內(nèi)容中現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)也是其中必不可少的環(huán)節(jié)，一方面可為施工提供一定的指導(dǎo)，確保各個(gè)階段順利實(shí)施，另一方面也能及時(shí)預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，杜絕不安全事故的發(fā)生。根據(jù)廟子溝淺埋地段的地質(zhì)狀況，采取地表量測(cè)與洞內(nèi)量測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行監(jiān)控。

3.4.1 洞內(nèi)觀察

（1）對(duì)已施工區(qū)段以及開挖工作面兩部分進(jìn)行觀察，開挖工作面的觀察工作主要在開挖結(jié)束后進(jìn)行，觀察內(nèi)容要全面，不僅包括工作面的穩(wěn)定性狀態(tài)，而且還包括地表巖石狀況等，若地質(zhì)情況較為穩(wěn)定，無異常變化時(shí)可一天進(jìn)行一次觀察，將觀察結(jié)果進(jìn)行全面記錄。

（2）在觀察中一旦發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件異常，應(yīng)在第一時(shí)間采取有效措施加以解決，并持續(xù)觀察，直至處于穩(wěn)定狀態(tài)后，可每天進(jìn)行一次觀察。

（3）全部施工完成的區(qū)域每天必須進(jìn)行至少一次的觀測(cè)，觀察的主要內(nèi)容有錨桿、噴射混凝土等情況是否與規(guī)定要求相吻合。

3.4.2 對(duì)洞外的地表情況也應(yīng)進(jìn)行細(xì)致全面觀察

（1）拱頂下沉與周邊收斂量測(cè)。結(jié)合實(shí)際情況，選擇同一斷面位置對(duì)拱頂下沉與周邊收斂量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。量測(cè)頻率見表1，表1中B為隧道開挖寬度。

表1 量測(cè)頻率

（2）地表下沉量測(cè)。在地表測(cè)點(diǎn)與拱頂下沉的同一橫斷面位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，這樣可準(zhǔn)確測(cè)量出地表下沉量。

（3）測(cè)點(diǎn)布置。選擇同一水平斷面設(shè)置拱頂下沉與地表下沉位置，按照測(cè)量結(jié)果最終選取4條水平測(cè)線作為開挖地段[3]。

（4）整理資料與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。由于現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)受各方面因素的影響，比如溫度、地質(zhì)環(huán)境等，所獲取的數(shù)據(jù)必然存在一定的離散性，所以應(yīng)對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，尋求支護(hù)系統(tǒng)的受力變化特征，初步判斷圍巖與初期支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性高低。將所得出的數(shù)據(jù)經(jīng)過匯總后上報(bào)給專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行分析，并繪制成曲線圖，以幫助工作人員正確分析現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)存在問題部位及時(shí)加以改進(jìn)，提高施工效率。

3.5 防排水施工

施工前，需對(duì)初支面上殘存的水分進(jìn)行清理，以避免殘存的水分對(duì)二次襯砌造成侵蝕等不良現(xiàn)象。由于地下水較為豐富，在初期支護(hù)工作結(jié)束后噴射混凝土表面會(huì)有一定的水分滲出，這時(shí)施工人員需先將事先設(shè)置的半圓管進(jìn)行引流，使水分有效流出，待水分全部流出后，使用砂漿對(duì)出水口進(jìn)行涂抹，提高其密實(shí)性。此外還可使用防水板進(jìn)行焊接鋪掛，每條焊縫應(yīng)＞15 mm，而且防水板表面無其他異?，F(xiàn)象。嚴(yán)格按照一定的流程進(jìn)行作業(yè)，并使用鋼筋卡進(jìn)行有效固定，提高其防水性能。

4 結(jié)束語

隧道工程中淺埋地段實(shí)施上述施工技術(shù)后，取得了顯著成效。通過對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)原有的設(shè)計(jì)加固方案進(jìn)行改進(jìn)，大大提高了工程進(jìn)度。采用2臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)工作，在短時(shí)間內(nèi)完成了管棚施工任務(wù)?？紤]到地層較為松散等特征，施工中采取4臺(tái)階9步法進(jìn)行開挖，提高了施工的安全性。施工中采取的二襯施工法，有效解決了地表水下滲等問題，提高了工程效率。經(jīng)過全程監(jiān)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)地表房屋有下沉或者開裂現(xiàn)象。

［1］陳濤.合福鐵路淺埋偏壓隧道溜坍分析及整治方案研究［J］.石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（2）：56-60.

［2］蘇永華，梁斌，伍文國.越嶺淺埋偏壓隧道支護(hù)系統(tǒng)承載特性分析［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（2）：1-6.

［3］葉飛，趙峰，王領(lǐng)戰(zhàn)等.公路隧道工程建設(shè)質(zhì)量管理［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（2）：63-66.

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〔編輯 利 文〕