淺析高速公路淺埋偏壓連拱隧道的施工技術(shù)

王文濤

摘要：在高速公路工程的施工過(guò)程中，隧道施工技術(shù)是非常重要的，對(duì)于公路整體的質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。關(guān)于隧道工程施工方案的具體選擇，應(yīng)該按照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)決定。特別對(duì)于那些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的淺埋偏壓隧道，應(yīng)該在施工之前做好比較充分的準(zhǔn)備，以更好的保障可以在預(yù)期之內(nèi)完成任務(wù)，以最大限度的發(fā)揮其使用功能以及經(jīng)濟(jì)效益。本篇文章主要對(duì)高速公路淺埋偏壓連拱隧道的施工技術(shù)做一下簡(jiǎn)單的介紹，希望可以給大家?guī)ヒ恍﹩l(fā)。

Abstract： In the construction process of expressway engineering， tunnel construction technology is very important and plays a decisive role in the overall quality of the highway. Regarding the specific choice of the tunnel construction plan， it should be decided according to the actual situation on the construction site. Especially for those shallow-buried and biased tunnels with more complicated geological conditions， they should be fully prepared before construction， so as to better ensure that the task can be completed within the expected time to maximize the use of its function and economic benefits. This article mainly gives a brief introduction to the construction technology of the shallow buried and biased double-arch tunnel on the expressway， and hopes to give some inspiration.

關(guān)鍵詞：公路;隧道;技術(shù);淺埋偏壓

Key words： highway;tunnel;technology;shallow buried bias

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）10-0096-02

0? 引言

山體的地質(zhì)條件一般都比較的復(fù)雜多變，地形的起伏也非常大，特別在一些山嶺地形當(dāng)中，很多的隧道工程需要在淺埋偏壓的地質(zhì)條件下進(jìn)行施工，只有這樣才可以更好的保障高速公路的完整性以及工程的順利性。一般來(lái)講，隧道工程的施工具備很高的風(fēng)險(xiǎn)性。如果在施工的過(guò)程中，施工方案不科學(xué)或者不合理，那么對(duì)于巖層組織的處理也會(huì)出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，在開(kāi)挖的過(guò)程當(dāng)中非常容易出現(xiàn)倒塌的事故，進(jìn)而造成大量的人員傷亡。因此，在建設(shè)施工的過(guò)程中，選擇比較科學(xué)以及合理的施工技術(shù)方案是非常有必要的。

1? 具體的工程案例

以某高速施工工程為例，隧道的類(lèi)型屬于連拱隧道，頂進(jìn)起迄樁的類(lèi)型為K1+270至K1+555，長(zhǎng)度大致為275m，最大埋深可以達(dá)到35m左右，隧道的縱向坡度大致為2%;圍巖屬于IV～V級(jí)，圍巖的破碎程度非常的嚴(yán)重。隧道的地面注漿長(zhǎng)度大致為18m，預(yù)埋隧道的深度比較淺，但偏壓的情況非常明顯。在地面可以發(fā)現(xiàn)隧道入口以及出口的頂部，周?chē)膸r體屬于白云巖，巖石的質(zhì)量非常差，表面出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的破裂?？梢酝ㄟ^(guò)物探設(shè)備用來(lái)探測(cè)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在低電阻異常的區(qū)域，并且?guī)r溶被認(rèn)為屬于發(fā)育地質(zhì)。當(dāng)隧道開(kāi)挖到這個(gè)區(qū)域的時(shí)候，非常容易出現(xiàn)爆裂的狀況，該隧道工程屬于非常典型的淺埋偏壓隧道。按照隧道工程的相應(yīng)設(shè)計(jì)圖，地質(zhì)調(diào)查的具體數(shù)據(jù)以及地質(zhì)條件，進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論以及分析。由于該隧道在施工的過(guò)程當(dāng)中非常容易出現(xiàn)大規(guī)模的安全事故，比如滑坡以及坍塌等[1]。因此，在施工之前需要進(jìn)行非常嚴(yán)格的技術(shù)論證，最后確定在隧道淺埋偏壓區(qū)選擇地面注漿施工技術(shù)。使用這種施工技術(shù)可以非常有效的對(duì)于圍巖的破碎程度進(jìn)行改善，可以進(jìn)一步防止出現(xiàn)倒塌等事故。

2? 施工技術(shù)線(xiàn)

①關(guān)于淺埋偏壓的隧道進(jìn)洞比較難，因此關(guān)于進(jìn)洞的施工方案采用雙成洞面，半明半暗以及斜交大管棚的具體施工方法：1）第一個(gè)成洞面屬于隧道的入口，隧道的第二個(gè)面屬于半明洞的末端，它屬于暗洞隧道的入口。隧道的邊坡以及相應(yīng)的仰坡使用空注漿錨桿進(jìn)行加固，以更好的穩(wěn)定邊坡，并保障可以形成雙成洞面。2）半明半暗法指的是利用偏壓墻體來(lái)對(duì)偏壓進(jìn)行平衡，以套拱以及其相應(yīng)的模板支架來(lái)當(dāng)做半明洞的洞頂支撐，在套拱頂回填之后可以形成暗洞。②隧道主體采用改進(jìn)的開(kāi)挖施工技術(shù)以及相應(yīng)的軟弱圍巖控制爆破技術(shù)。改進(jìn)的開(kāi)挖方法利用中隔壁來(lái)保障洞內(nèi)偏壓的平衡，這樣可以很大程度上使得開(kāi)挖的步驟以及臨時(shí)的支撐得到減少。進(jìn)而降低了建設(shè)成本，保障了建設(shè)進(jìn)度的加快。③超前地質(zhì)預(yù)報(bào)使用的是國(guó)內(nèi)比較成熟的預(yù)報(bào)技術(shù)，比如：地質(zhì)素描，雷達(dá)探測(cè)以及超前的鉆控技術(shù)等;雙成洞面結(jié)合半明半暗法以及斜交大管棚技術(shù)在隧道施工過(guò)程中比較的復(fù)雜[2]。

3? 隧道偏壓的主要因素

3.1 地形的因素? 在山區(qū)附近或者淺埋洞當(dāng)中建造隧道的時(shí)候，主要是由于隧道主體周?chē)膰鷰r壓力出現(xiàn)了不對(duì)稱(chēng)的現(xiàn)象最終造成偏壓情況的出現(xiàn)。前者可能是因?yàn)榭拷焦鹊乃淼啦糠殖惺艿膲毫Ρ容^小，而另外一部分則承受的壓力非常大。這種負(fù)載能力的不平衡非常容易造成隧道洞口處產(chǎn)生偏壓的狀況。后者可能是由于隧道的具體地理位置而造成的，隧道的開(kāi)口處非常容易出現(xiàn)偏壓的情況。由于隧道洞口受到地質(zhì)條件的相關(guān)影響，淺埋區(qū)的圍巖一般來(lái)講非常容易出現(xiàn)破碎的情況，這樣以來(lái)就非常容易使得隧道主體的襯砌結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)失衡的現(xiàn)象。

3.2 地質(zhì)因素? 圍巖本身的穩(wěn)定性也會(huì)對(duì)于整個(gè)隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。如果在施工標(biāo)段周?chē)膸r石地層當(dāng)中發(fā)現(xiàn)有滑動(dòng)面或者薄弱的地層，那么非常容易在隧道當(dāng)中造成偏壓的情況，除此之外，隧道開(kāi)挖的進(jìn)度也會(huì)對(duì)于圍巖本身的穩(wěn)定性造成影響。

3.3 施工的因素? 除了上述的一些客觀(guān)因素之外，圍巖的變形與施工的影響是分不開(kāi)的，比如支護(hù)形式以及時(shí)機(jī)不成熟都會(huì)對(duì)于圍巖穩(wěn)定性的變化產(chǎn)生影響。在隧道開(kāi)挖的過(guò)程當(dāng)中，短臺(tái)階以及較小的斷面屬于非常適合的開(kāi)挖形式，這樣可以很好地對(duì)于施工過(guò)程當(dāng)中由于距離過(guò)大而造成的倒塌事故起到避免的作用。

4? 地表注漿的具體技術(shù)

4.1 基本原理? 這種加固技術(shù)指的是把一些水泥砂漿倒入到巖體的相應(yīng)裂縫當(dāng)中，這樣可以產(chǎn)生一定的壓力，進(jìn)而使破碎的巖石重新變得緊密，可以組合成全新的整體。把水泥砂漿倒入到裂縫當(dāng)中，最終可以很好地加強(qiáng)周?chē)槭膭偠纫约皬?qiáng)度。按照現(xiàn)場(chǎng)各種各樣隧道項(xiàng)目本身的實(shí)際情況，使用這種加固技術(shù)的程度以及范圍會(huì)有不同之處。對(duì)于注漿加固技術(shù)的程度以及范圍產(chǎn)生影響的因素有很多，主要包括：具體的施工方法，注漿壓力以及圍巖間隙的大小等。通常情況下，注漿加固帷幕的尺寸以及隧道開(kāi)挖的寬度之間呈現(xiàn)正比的關(guān)系[3]。

4.2 施工案例的介紹? 在施工之前一定要利用鋼管截面水泥灌漿的方法進(jìn)行砂漿以及鉆孔實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí)，應(yīng)該按照實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)果，對(duì)于表面注漿以及加固相關(guān)的數(shù)據(jù)與參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以及改進(jìn)。關(guān)于地面的灌注砂漿應(yīng)該按照固結(jié)鋼管所在的具體范圍來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，并且保障砂漿的擴(kuò)散半徑和兩根管之間的中心距離相比，應(yīng)該大于0.8倍。澆筑砂漿的大致范圍：長(zhǎng)為17m，寬為18m，澆注通道的間距大致為1.4m×1.4m，關(guān)于澆注孔的分布形式為相應(yīng)的梅花樁分布。灌注管的規(guī)格大致為？準(zhǔn)55熱軋鋼管，壁厚大致為5mm。灌注管的周?chē)糠謶?yīng)該以梅花樁的具體形式進(jìn)行設(shè)置，間隔為40cm。水泥砂漿的混合比應(yīng)該調(diào)制為1？誜1。壓力：初始?jí)毫Υ笾聻?.6～1.2MPa，最大的澆筑壓力大致為2.2MPa。灌漿的總量應(yīng)該按照地層填充率的6%來(lái)進(jìn)行計(jì)算。關(guān)于灌漿的操作方法：對(duì)周?chē)膸r體倒入水泥砂漿的時(shí)候，水泥砂漿流經(jīng)相應(yīng)的灌漿管，最后會(huì)倒入到深層的巖石當(dāng)中填充，完成之后，會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)部壓力，并且可以把分散的巖石重新的進(jìn)行粘合起來(lái)。當(dāng)水泥砂漿最終得到凝固之后，可以對(duì)于分散的巖石進(jìn)行重新的整合以及固結(jié)的目的，這樣就會(huì)進(jìn)一步的達(dá)到周?chē)鷰r體的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。

5? 開(kāi)挖技術(shù)

5.1 中隔墻技術(shù)? 復(fù)合弧形式的曲中墻可以很好地作為連拱形隧道的中隔墻。對(duì)于C25級(jí)鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)來(lái)講，應(yīng)該按照主洞的鋼拱之間的距離來(lái)對(duì)于中隔墻進(jìn)行施工，并且應(yīng)該回填并壓實(shí)墻頂部的間隙。如果有一些比較特殊的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該利用水泥管填充水泥砂漿進(jìn)行相應(yīng)的回填。

5.2 超前大管棚技術(shù)? 由于需要在隧道工程的洞口處設(shè)置相應(yīng)的超前管棚，因此，應(yīng)該按照實(shí)際的地質(zhì)以及地形條件對(duì)于管棚的土壤深度進(jìn)行充分的確定。用于棚架施工的鋼管型號(hào)為？準(zhǔn)110×6mm，環(huán)向之間的距離大致為50cm，鋼管接頭需要用18cm長(zhǎng)的螺釘進(jìn)行連接。按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及圖紙要求，鋼管在施工的過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的誤差范圍應(yīng)該控制在15cm以?xún)?nèi)，在隧道縱向的方向上同一截面內(nèi)的相應(yīng)接頭數(shù)應(yīng)該不大于50%，而且鋼管接頭之間的相鄰距離也同樣不應(yīng)該小于1m。為了更好的對(duì)于鋼管的強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行提高，必須把M30的水泥砂漿倒入到鋼管當(dāng)中。為了確定隧道的正確方向，可以在明洞襯砌的外部安置厚度大致為80cm的混凝土外套拱架，混凝土的強(qiáng)度應(yīng)該為C30，相應(yīng)的外套拱架長(zhǎng)度大致為2.5m，直徑大致為130×4mm的根管，同時(shí)對(duì)于鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中的鉆頭下垂進(jìn)行了比較全面的分析[4]。

5.3 洞身開(kāi)挖技術(shù)? 在隧道工程隧道主體的開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)于開(kāi)口段主要采用明挖法的方式進(jìn)行施工。在更好的保障隧道入口處邊坡比較穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全斷面的相關(guān)模筑鋼筋混凝土，然后再進(jìn)行洞體的具體開(kāi)挖。暗洞部分可以采用全新的奧法建筑方法。關(guān)于V級(jí)的相應(yīng)圍巖區(qū)域，可以采用三導(dǎo)洞法進(jìn)行開(kāi)挖。IV級(jí)巖體周?chē)膮^(qū)域可以利用中導(dǎo)體主動(dòng)臺(tái)階技術(shù)進(jìn)行挖掘。在實(shí)際的開(kāi)挖過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)每一個(gè)階段進(jìn)行比較嚴(yán)格的控制。挖掘上部的時(shí)候，必須對(duì)于每一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行比較嚴(yán)格的控制，使其在鋼拱架距離的1.6倍以?xún)?nèi)。關(guān)于地表的開(kāi)挖長(zhǎng)度應(yīng)該不可以大于隧道直徑的1.6倍。對(duì)于隧道下部的相應(yīng)開(kāi)挖，應(yīng)該采用橫向的具體開(kāi)挖方法。每次開(kāi)挖的具體長(zhǎng)度應(yīng)該嚴(yán)格的控制在1.5～3.5m之內(nèi)，且不應(yīng)該大于拱形距離的3倍。對(duì)于隧道入口處的相關(guān)偏壓區(qū)域，完成中隔墻的施工之后，應(yīng)該對(duì)于洞的下側(cè)進(jìn)行建造，然后在對(duì)于主洞進(jìn)行建造。

5.4 支護(hù)以及襯砌技術(shù)? 隧道主體的建設(shè)主要以新奧法的原理作為依據(jù)，在施工的過(guò)程中使用襯砌的施工技術(shù)。關(guān)于隧道的初始隧道支撐，首先需要把錨桿打入到圍巖當(dāng)中，然后鋪設(shè)相應(yīng)的鋼網(wǎng)?？梢园鸦炷羾娡吭阡摼W(wǎng)上面以更好的形成釘有釘子的墻。最后，可以使用工字鋼用來(lái)對(duì)于整體進(jìn)行固定，然后進(jìn)一步用于拱形支撐。與此同時(shí)，面對(duì)不同的等級(jí)圍巖，就需要采用不同的措施。關(guān)于二次襯砌應(yīng)該使用相應(yīng)的鋼筋混凝土，在兩者之間可以設(shè)置防水層。防水層的具體厚度大致為1.5mm，無(wú)織土工布以及EVA防水板可以用來(lái)當(dāng)作防水層的相關(guān)材料。關(guān)于隧道的初步支護(hù)施工應(yīng)該從上到下進(jìn)行作業(yè);關(guān)于襯砌，首先應(yīng)該對(duì)于仰拱部分進(jìn)行建造，然后再對(duì)于側(cè)壁以及拱頂進(jìn)行輔助的襯砌，并且應(yīng)該嚴(yán)格的按照相應(yīng)得規(guī)定，對(duì)于隧道的開(kāi)挖以及支護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格的要求。

6? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，科學(xué)技術(shù)一直處于不斷的發(fā)展中，進(jìn)而隧道施工技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。我們始終要堅(jiān)信，通過(guò)專(zhuān)業(yè)人士對(duì)于相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)以及大量的探索，在隧道的施工當(dāng)中，淺埋偏壓技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展必定會(huì)更好。

參考文獻(xiàn)：

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