超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)分析

衛(wèi)君毅

摘 要：超淺埋暗挖大斷面隧道施工具有復(fù)雜性，必須對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)加以嚴(yán)格的控制?；诖?，本文以某工程為例，分析了超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)在工程中的具體應(yīng)用，以保障工程的總體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大斷面;超淺埋暗挖;隧道施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）08-0113-03

Analysis of Construction Technology for Super Shallow Buried Tunnel

WEI Junyi

（Chongqing Yugao-Tech Industry （Group） Co.Ltd.，Chongqing 401122）

Abstract： The construction of ultra-shallow buried tunnels with large cross-sections is complicated， and each construction link must be strictly controlled. Based on this， this paper took a certain project as an example to analyze the specific application of the construction technology of the super-shallow buried and excavated large-section tunnel in the project， which was beneficial to the overall quality of the project.

Keywords： large section;super shallow buried subsurface excavation;tunnel construction technology

近年來(lái)，隨著各類(lèi)公路、地鐵工程的建設(shè)，超淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越多，該技術(shù)的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，符合各類(lèi)工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與要求。但是，超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)屬于相對(duì)新型的技術(shù)，其技術(shù)應(yīng)用中常常會(huì)出現(xiàn)各種施工問(wèn)題，嚴(yán)重影響工程施工效果。因此，在施工過(guò)程中，必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，保障超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)的合理應(yīng)用，提高施工的規(guī)范性與安全性，保障工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

1 工程概況

重慶市曾家?guī)r北延伸穿越內(nèi)環(huán)新增通道工程為城市主干路，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為50 km/h，采用雙向六車(chē)道。路線(xiàn)起于現(xiàn)狀人興路劉家院子立交橋處，左線(xiàn)接現(xiàn)狀劉家院子立交C匝道處，右線(xiàn)接現(xiàn)狀人興路，向北跨越內(nèi)環(huán)快速路后以隧道形式下穿火鳳山，隨后向北下穿富抱泉小區(qū)及金開(kāi)大道，沿金州大道敷設(shè)，終點(diǎn)止于園博園東路。項(xiàng)目共設(shè)2處匝道（左線(xiàn)起點(diǎn)處A、B匝道）和4處連接線(xiàn)（金開(kāi)大道A、B連接線(xiàn)和金州大道A、B連接線(xiàn)），均采用單車(chē)道形式，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬度為8.5 m，設(shè)計(jì)時(shí)速為30 km/h。施工區(qū)段位于ZK3+940～ZK5+110，左線(xiàn)全長(zhǎng)為1.170 km，右線(xiàn)全長(zhǎng)為1.13 km，含二座隧道，一個(gè)連接線(xiàn)，分別為火鳳山左線(xiàn)隧道、火鳳山右線(xiàn)隧道，金州大道A、B連接線(xiàn)。

在該工程區(qū)域內(nèi)，地形地質(zhì)條件極為復(fù)雜，擬建道路南段（起點(diǎn)到火鳳山段）沿線(xiàn)地形坡度大。地表勘察結(jié)果顯示，該區(qū)域內(nèi)部不存在較大規(guī)模的地表水體和沖溝，雨季地表水順坡向道路南東側(cè)地勢(shì)低洼處排泄。而在擬建道路北段，地勢(shì)相對(duì)平坦，同樣不存在較大規(guī)模的地表水體，地表水主要以面流的形式向地勢(shì)低洼處排泄。工程現(xiàn)場(chǎng)分布有大量的泥巖與砂巖，其巖層穩(wěn)定性較差，加大了整體的施工難度。

2 超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)概述

超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)在公路隧道、地鐵車(chē)站、海底隧道等工程中的應(yīng)用中相對(duì)普遍，這些建筑工程存在的相同特征就是對(duì)洞室橫向空間的要求相對(duì)較高。在實(shí)際的施工過(guò)程中，超淺埋暗挖大斷面施工技術(shù)的應(yīng)用提高了隧道工程的利用率，具有其他施工技術(shù)所無(wú)法達(dá)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

一是開(kāi)挖以后的圍巖應(yīng)力更為集中。在傳統(tǒng)的隧道工程建設(shè)中，圓形隧道是主要的形式，在彈性介質(zhì)、靜水壓力場(chǎng)內(nèi)，開(kāi)挖以后隧道圍巖的應(yīng)力有所擴(kuò)大，但是擴(kuò)大程度較小。如果應(yīng)用超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)，該種施工技術(shù)在隧道開(kāi)挖以后的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原來(lái)的圍巖應(yīng)力;二是隧道底腳處的應(yīng)力集中程度較高，在實(shí)際的施工過(guò)程中，需要保障地基良好的承載力;三是松弛地壓相對(duì)過(guò)大，主要是由于在隧道施工過(guò)程中，其開(kāi)挖跨度相對(duì)較大，為滿(mǎn)足施工的要求，需要保障圍巖成拱的厚度，但是，淺埋條件下成拱往往難以實(shí)現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致較大的圍巖松弛壓力的形成;四是支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力相對(duì)較小[1]。

在超淺埋暗挖大斷面隧道工程施工中，隧道力學(xué)性質(zhì)具有特殊性。在實(shí)際的施工過(guò)程中，隧道開(kāi)挖需要遵循分部開(kāi)挖的原則。在一些工程項(xiàng)目中，為保障施工的整體質(zhì)量，往往還需要在隧道斷面中部位置設(shè)置永久支護(hù)梁柱結(jié)構(gòu)，其起到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用。

當(dāng)前，我國(guó)工程項(xiàng)目采用的大斷面施工技術(shù)主要有上半斷面超前短臺(tái)階法、CD工法、CRD工法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、暗挖樁柱法等。以CD工法為例，其屬于大斷面分割施工方式，與其他施工技術(shù)相比，這種施工技術(shù)的實(shí)施難度較小，施工工序簡(jiǎn)單，工期短，造價(jià)低，在很多城市的地下工程中，這種施工方式的應(yīng)用較多;但是，中壁的存在使得施工空間有限，一些大型機(jī)械難以正常使用[2]。CRD法的應(yīng)用有效解決了超淺埋、大跨度地下工程的施工難度，在實(shí)際的施工過(guò)程中，這種施工方法可以將大斷面轉(zhuǎn)變?yōu)樾嗝媸┕?，每個(gè)小斷面施工階段都形成了一個(gè)相對(duì)完整的受力結(jié)構(gòu)體系，施工所產(chǎn)生的變形較小，施工安全性更高，為取得理想的施工效果，這種施工技術(shù)往往會(huì)與超前支護(hù)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用[3]。

3 超淺埋暗挖施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 管棚施工要點(diǎn)

由于本工程中的隧道工程為大斷面施工，從安全性與可行性的角度考慮，最終選用中壁法施工，這種施工技術(shù)應(yīng)用更為便捷與高效。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，將現(xiàn)場(chǎng)的大斷面隧道劃分為多個(gè)小斷面洞室。河道地段內(nèi)的施工需要綜合運(yùn)用上下臺(tái)階法，將隧道分為小斷面洞室施工，其中，兩側(cè)的小洞室需要遵循從上到下的開(kāi)挖順序組織施工。為提高施工的安全性，各個(gè)開(kāi)挖階段都需要結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，做好臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于中隔壁以及邊墻間，采用工字鋼支撐結(jié)構(gòu)。

當(dāng)單側(cè)仰拱施工結(jié)束以后，施工人員需要對(duì)另一側(cè)進(jìn)行施工，在二次襯砌施工以后，施工人員要及時(shí)拆除中隔壁墻體。施工過(guò)程中，由于隧道仰坡存在不穩(wěn)定因素，因此，為提高其穩(wěn)定性，施工人員需要在隧道的洞口位置布設(shè)相應(yīng)的護(hù)拱結(jié)構(gòu)。以該工程為例，可以根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的地形地質(zhì)條件，將熱軋無(wú)縫鋼管作為大管棚鋼管，在此過(guò)程中，要對(duì)鋼管的長(zhǎng)度與間距加以嚴(yán)格控制。對(duì)鋼管實(shí)施必要的鉆孔處理，并結(jié)合工程要求，保障鋼管布設(shè)的科學(xué)性與合理性。大管棚施工過(guò)程中，管棚仰角會(huì)影響整個(gè)的施工質(zhì)量，因此，施工人員需要對(duì)管棚仰角加以科學(xué)控制，將其控制在3°以下，隨后利用潛孔鉆機(jī)設(shè)備來(lái)實(shí)施鉆孔操作。在管棚的安裝過(guò)程中，施工人員需要遵守安裝的規(guī)范性要求，利用潛孔機(jī)對(duì)鋼管實(shí)施頂進(jìn)作業(yè)，在此過(guò)程中，需要借助側(cè)斜儀設(shè)備來(lái)進(jìn)行上仰角度的控制。如果是長(zhǎng)管棚的連接處理，連接位置的質(zhì)量控制極為關(guān)鍵，接頭位置需要利用厚壁套箍、上滿(mǎn)絲扣的處理方式來(lái)保障連接的牢固性與緊密性[4]。

3.2 小導(dǎo)管施工要點(diǎn)

在實(shí)際的施工過(guò)程中，由于隧道施工常常會(huì)面臨一定的圍巖變形等情況，因此需要對(duì)圍巖的穩(wěn)定性加以嚴(yán)格控制。為實(shí)現(xiàn)對(duì)松散圍巖的固結(jié)處理，提高圍巖的強(qiáng)度，減小圍巖壓力，需要實(shí)施徑向注漿處理，這種處理方式有效避免了圍巖的有害位移。在徑向注漿過(guò)程中，鋼管起著重要的作用，鋼管壁鉆孔作業(yè)期間，要科學(xué)布設(shè)鋼管鉆孔，保障注漿處理效果。但是，在鋼管尾部0.5 m的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，一般不需要進(jìn)行鉆孔處理，否則，漿液會(huì)隨著此處的鉆孔逐步外流。在實(shí)際的鉆孔過(guò)程中，要借助風(fēng)槍來(lái)完整鉆孔作業(yè)，用風(fēng)槍將導(dǎo)管推入鋼管內(nèi)，利用注漿機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)水泥與水玻璃的雙漿液，孔口位置需要進(jìn)行封堵處理。封堵由錨固劑來(lái)完成，如果封堵不及時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的漏漿問(wèn)題。注漿過(guò)程中，開(kāi)挖采用挖掘機(jī)與人工配合的方式來(lái)完成，挖掘機(jī)開(kāi)挖過(guò)程中，使用風(fēng)鎬來(lái)保障修鑿成型效果。開(kāi)挖以后，要進(jìn)行必要的支護(hù)，首先進(jìn)行初噴處理，將混凝土的噴射厚度控制在4 cm左右，對(duì)巖面加以必要的封閉處理;隨后，及時(shí)架設(shè)工字鋼架，在鋼架底部墊方木與槽鋼，以維持其穩(wěn)定性，有效擴(kuò)大接觸面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道地基的沉降控制[5]。

在實(shí)際的施工過(guò)程中，各個(gè)鋼架上需要進(jìn)行鎖腳錨桿的設(shè)置，將錨桿長(zhǎng)度控制在3 m左右，并保障鎖腳錨桿與鋼架的焊接質(zhì)量，這種焊接處理有效避免了拱腳圍巖周?chē)牡鼗蓜?dòng)與沉陷等問(wèn)題，增加了鎖腳管的注漿。中壁與橫撐均采用工字鋼架結(jié)構(gòu)，而中壁與支護(hù)鋼架之間需要利用連結(jié)板來(lái)實(shí)現(xiàn)固結(jié)處理;鋼架之間的縱向連接利用鋼筋來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)預(yù)設(shè)的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)徑向錨固處理，避免在施工過(guò)程中產(chǎn)生中壁滑塌等問(wèn)題，必要情況下，噴射混凝土來(lái)覆蓋鋼筋網(wǎng)與鋼架結(jié)構(gòu)，提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

右側(cè)上導(dǎo)洞支護(hù)成環(huán)以后，施工人員需要立即根據(jù)工程的施工要求，進(jìn)行右側(cè)中導(dǎo)洞的施工，開(kāi)挖過(guò)程中同樣采用機(jī)械開(kāi)挖與人工開(kāi)挖相結(jié)合的方式。對(duì)支護(hù)鋼架與中壁鋼架實(shí)施接長(zhǎng)處理，將這些作為邊墻與中壁錨噴支護(hù)中洞的鋼架結(jié)果，而下導(dǎo)洞接長(zhǎng)到仰拱底腳的位置。在仰拱施工過(guò)程中，其施工作業(yè)需要與開(kāi)挖作業(yè)面施工保持一致。

小導(dǎo)管施工過(guò)程中，為保障整個(gè)施工的質(zhì)量，當(dāng)土方開(kāi)挖結(jié)束以后，施工人員要及時(shí)根據(jù)工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行鋼架的架設(shè)，并要將鋼架與拱墻初期支護(hù)鋼架加以連接，當(dāng)錨桿施工結(jié)束以后，及時(shí)噴射混凝土來(lái)實(shí)施封閉處理，支護(hù)施工完成以后，對(duì)半幅仰拱鋼筋加以綁扎;仰拱混凝土澆筑結(jié)束以后，預(yù)留接茬鋼筋;半幅仰拱混凝土澆筑結(jié)束以后，及時(shí)拆除橫撐，留下中壁支撐。當(dāng)半幅仰拱混凝土澆筑結(jié)束以后，對(duì)該區(qū)域的左段實(shí)施開(kāi)挖處理，此時(shí)不需要進(jìn)行中壁開(kāi)挖施工，需要保障左右兩側(cè)開(kāi)挖施工工序的一致性;左側(cè)工序與右側(cè)工序需要保持平行，合理進(jìn)行施工工序、時(shí)間的安排。當(dāng)全幅仰拱成環(huán)以后，立模澆筑兩側(cè)水溝邊墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)圍巖結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定以后，進(jìn)行二次襯砌施工。在實(shí)際的施工過(guò)程中，為了保障施工質(zhì)量，施工人員需要嚴(yán)格根據(jù)公路工程的施工標(biāo)準(zhǔn)與要求，及時(shí)處理施工過(guò)程中出現(xiàn)的各種質(zhì)量問(wèn)題，加強(qiáng)施工監(jiān)管，保障施工的規(guī)范性與安全性。

3.3 淺埋大斷面施工注意事項(xiàng)

淺埋大斷面施工可能會(huì)受到不良地質(zhì)條件的影響，因此，在實(shí)際的施工開(kāi)始之前，相關(guān)施工人員需要首先對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的不良地質(zhì)加以嚴(yán)格處理，為中壁法施工創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。在本工程的施工過(guò)程中，綜合分析施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件、施工可行性與科學(xué)性等，選用中壁法施工工藝，選用沒(méi)有爆破施工作業(yè)的機(jī)械設(shè)備開(kāi)挖方式，機(jī)械開(kāi)挖與人工開(kāi)挖的結(jié)合保障了開(kāi)挖的規(guī)范性，最大程度地降低施工活動(dòng)對(duì)圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生的不利影響。淺埋大斷面施工過(guò)程中，為了最大程度地保障施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程的控制與管理，提高施工的安全性，施工單位需要在施工開(kāi)始之前成立工程監(jiān)測(cè)小組，對(duì)洞內(nèi)外量測(cè)項(xiàng)目加以監(jiān)控量測(cè)，對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)加以綜合分析，及時(shí)向工程人員反饋相應(yīng)的工程信息，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的管理。淺埋大斷面施工過(guò)程中，初期階段的支護(hù)設(shè)計(jì)極為重要，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠有效預(yù)防圍巖變形，保障圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少?lài)鷰r變形所引發(fā)的安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)作為一種新型的施工技術(shù)，在很多地下工程、公路工程中都得到了廣泛的應(yīng)用，這種施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，有效克服了施工中各種不利因素的影響，提高了整個(gè)施工的安全性與便捷性，保障了工程質(zhì)量。未來(lái)，超淺埋暗挖大斷面隧道施工技術(shù)還有著推廣應(yīng)用的無(wú)限可能。

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