淺議隧道下穿高速公路工程施工技術(shù)

陳 驍

(貴州省交通科學(xué)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(shè)計時速為350 km。下穿段采用上部雙側(cè)壁導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)的同時確保施工質(zhì)量，并將各類風(fēng)險控制在合理范圍內(nèi)，就成為了項目施工的重點和難點問題。

2 施工技術(shù)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(nèi)，支護對象為隧道拱部120°以內(nèi)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(shè)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(wǎng)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(tǒng)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(shù)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(shè)為＞1 m，第一段按照鋼管標(biāo)號分為奇數(shù)和偶數(shù)兩類(奇數(shù)鋼管長度比偶數(shù)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(shè)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(nèi)(止?jié){段)不設(shè)置注漿孔。為了使鋼管的強度和剛度得到保障，在其內(nèi)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(huán)(環(huán)向間距為1 m)共同構(gòu)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(shè)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(jù)實際情況在0.1 ～0.2MPa 的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整。若終壓下注漿量＜0.1 L/min，則在繼續(xù)注漿10 min 后即可結(jié)束。

2.2 超前小導(dǎo)管施工

若大管棚超過設(shè)計輪廓線外300 mm，則應(yīng)在掌子面拱部外緣增設(shè)φ42 mm 超前小導(dǎo)管，以免對土體形成支護作用，避免掌子面拱部發(fā)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(dǎo)管的環(huán)向間距為400 mm，各環(huán)間隔2.5 m，每環(huán)46 根，小導(dǎo)管向圍巖內(nèi)的推入采用鑿巖臺架風(fēng)鉆進行。

2.3 開挖隧道

工程所在地為V 級黃土加強地質(zhì)，開挖隧道可在大管棚制作結(jié)束后進行。各部開挖結(jié)束后，立即進行型鋼鋼架的架設(shè)，鎖角錨管的長度選為4m，打設(shè)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(wǎng)并復(fù)噴混凝土。另外，邊墻還應(yīng)設(shè)置砂漿錨桿，以保障和提升圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

受拱部開挖的影響，拱背會因失水所產(chǎn)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(yīng)控制在5 ～8 m 的范圍內(nèi)，若無特殊情況，拱頂和拱腰設(shè)置3 個孔即可。初期支護強度≥70%后，二次襯砌前，即可通過預(yù)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(tài)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(jiān)測結(jié)果為依據(jù)，即在初期支護沉降基本穩(wěn)定后進行。當(dāng)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(dǎo)致的襯砌混凝土縱向裂縫問題)，若注漿過程中發(fā)現(xiàn)異常，則應(yīng)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(yīng)對

本次工程中，由于黃土地質(zhì)中拱部容易發(fā)生小坍塌，所以先進行超前預(yù)注漿，待固結(jié)后再進行開挖，若已經(jīng)發(fā)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(yīng)在回填后進行多次注漿處理。為了避免局部坍塌問題的發(fā)生，技術(shù)人員會根據(jù)地質(zhì)預(yù)報的結(jié)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(wěn)扎穩(wěn)打的作業(yè)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(jié) 語

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

［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(shù)［J］.四川水力發(fā)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(shù)研究［J］.科學(xué)之友:下旬，2012，(5):61－62.