隧道淺埋段施工技術

孔令凱

摘要：以新建張家界至吉首至懷化鐵路魯家莊隧道淺埋段施工為實例，從地面處理、監(jiān)控量測、超前地質預報、超前支護、開挖、支護等幾個方面對淺埋段施工技術進行闡述，集中體現(xiàn)隧道淺埋施工應遵循“弱爆破、短進尺、強支護、快封閉、勤量測、早襯砌”的原則，有效地保證了隧道的安全、快速掘進，為后續(xù)的淺埋段和同類工程提供經驗和借鑒。

關鍵詞：隧道淺埋;超前支護;超前地質預報;監(jiān)測量測

Abstract： Taking the construction of shallow buried section of Lujiazhuang Tunnel on the newly built Zhangjiajie-Jishou-Huaihua Railway as an example， this paper expounds the construction technology of shallow buried section from several aspects， such as the key control of ground treatment， monitoring and measurement， advanced geological prediction， advanced support， excavation and support， etc. It mainly reflects that the shallow buried construction of tunnel should follow the following principles： "Weak blasting， short footage， strong support， fast closing， diligent measurement， early lining"， to effectively guarantee the safe and rapid tunneling of the tunnel and provide experience and reference for the following shallow buried sections and similar projects.

Key words： tunnel shallow burial;advanced support;advanced geological prediction;monitoring and measurement

0? 引言

隨著我國基礎建設的發(fā)展，高速鐵路、公路等基礎建設近幾年大力發(fā)展。作為隧道工程，尤其是淺埋隧道或者隧道淺埋段的施工具有較高風險。受地形、地質影響導致施工存在較大的安全隱患，地質較差的地方和區(qū)域在開挖施工時易發(fā)生變形，甚至坍塌。隧道淺埋段施工“進度、安全、質量”是保障工程工期和確保施工成本的重要因素。本文敘述了張家界至吉首至懷化鐵路魯家莊隧道淺埋段施工技術。

1? 工程概況

新建張家界至吉首至懷化鐵路ZJHZQ-9標里程范圍為DK193+000～DK225+202.53，全長32.202正線公里。魯家莊隧道起訖里程DK202+060～DK204+295.27，全長2235.27m，雙線隧道，洞內設單面上坡，最大埋深約90m。隧道洞身共通過DK202+142～DK202+160、DK202+458～DK202+498兩段不良地質淺埋地段，根據現(xiàn)場實測埋深為0.8～1.3m之間，埋深小，存在較大的施工危險。

2? 施工方法

2.1 隧道淺埋段地面處理

①在隧道施工至淺埋段前，先進行淺埋段地面處理。測量組根據隧道縱斷面設計線、隧道軸線，放出隧道開挖輪廓線;然后進行地表處理。地表處理主要方法：清除表層腐植土W/4層，然后進行現(xiàn)場水泥土回填（水泥摻量為10%），回填水泥土參數為：粒徑不大于15cm，密實度0.8～1.0，要求回填土中不得含有灰渣、石塊、有機物等雜物或雜質。不得采用帶有膨脹性的黏土，應均勻對稱回填施工，分層夯實，其兩側回填土面高差小于0.5m，機械夯實每層厚度小于0.3m?；靥畹膶挾却笥谒淼赖倪吔缇€5m范圍，回填至埋深不低于4m。

②回填完成后，進行排水施工。由于淺埋段位于山谷地形范圍內，為防止雨水長時間浸泡導致土體軟化，增加隧道施工的危險性，特在拱頂的位置澆筑C25混凝土水溝用于排水?；靥顓^(qū)域以外既有水溝10m范圍內采用30cmM10漿砌片石鋪砌，以便與拱頂水溝相接。

③在地表處理完成后需及時進行沉降觀測點埋設并進行監(jiān)控量測。

2.2 淺埋段超前地質預報

本隧道淺埋段采用的預報方法為地質雷達、地質素描、超前水平鉆孔、加深炮孔。本隧道為非可溶巖段地質預報，淺埋段屬于中等復雜地段，地質素描每施工循環(huán)一次;地質雷達進行掃描，搭接距離不小于5m;中距離超前水平鉆1孔，距離30m，搭接長度5m;加深炮孔1孔貫通。

2.3 管棚施工

①隧道進入淺埋段前進行超前支護;在開挖至淺埋段前4～7m時，先進行管棚工作室開挖，比開挖斷面外擴0.5m，管棚工作室開挖完成后進行超前支護，采用Φ89的管棚進行支護，管棚支護范圍均為隧道拱頂140°范圍。管棚外插角5～7°，管棚環(huán)向間距為0.4m，單根管棚的長度為9m，縱向搭接長度3m。管棚采用水灰比1：1的純水泥漿進行注漿，注漿前將掌子面進行噴射混凝土封閉。注漿完成1～2天后方可進行掌子面開挖，為確保施工安全，開挖過程中采用Φ42輔助跟進。

②管棚施工工藝。（圖1）

2.4 隧道洞身開挖及支護

超前支護完成后，進行隧道正常開挖及支護：此淺埋段里程位于Vc圍巖范圍內，圍巖較差，使用三臺階臨時仰拱法進行開挖。

2.4.1 隧道初期支護主要參數

①鋼支撐：采用I22b工字鋼加工，鋼支撐縱向0.5m/道設置，全環(huán)設置;鋼支撐之間采用Φ22連接筋縱向焊接連接;

②初支錨桿：采用Φ22組合中空錨桿。錨桿長度4.0m的，采用1m×1m梅花型布置，錨桿環(huán)、縱向間距均為1m;

③鋼筋網片：采用直徑？準6的HPB325雙層鋼筋網片，網格尺寸為：20×20cm;

④噴射混凝土：采用C25噴混凝土，厚度28cm。

2.4.2 隧道襯砌主要參數

隧道襯砌采用厚度為55cm的C35鋼筋防水混凝土，其環(huán)向主筋采用Φ22螺紋鋼，鋼筋縱向間距為20cm?？v向水平筋采用Φ12螺紋鋼，環(huán)向間距為25cm。鋼筋凈保護層為50mm。

2.5 洞內監(jiān)控量測

監(jiān)測斷面布置：淺埋段Ⅴ級圍巖按縱向5m間距設置拱頂下沉和凈空變化監(jiān)測斷面。主要監(jiān)測項目為：隧道周邊收斂和拱頂下沉，監(jiān)測手段及儀器：全站儀無尺量測。

量測頻率：Ⅴ級圍巖量測頻率為2～3次/d，地質條件較差時，適當加強監(jiān)測，當變形穩(wěn)定時，可適當降低量測頻率。監(jiān)控量測值異常或地質情況發(fā)生較大變化時，加大監(jiān)控量測頻率，必要時每3～5h/次。各項量測作業(yè)均應持續(xù)到變形基本穩(wěn)定的15～20d結束。（圖2）

3? 施工控制要點

①隧道淺埋段清表處理一定要將地面表層的腐植土W/4層清理干凈。

②回填水泥土的材料一定要嚴格控制，嚴禁將帶有石塊、碎磚、灰渣及有機雜質、膨脹性的黏土摻雜在回填土中。并將水泥與回填土攪拌均勻，水泥含量為10%;回填水泥土的壓實度一定要滿足要求?；靥钔敛捎脵C械進行壓實，分層進行回填，每層回填厚度不得超過0.3m，回填壓實度不小于0.8。

③管棚要按照要求進行注漿處理，采用水灰比為1：1的水泥漿，待注漿完成后，水泥漿固結以后方可進行隧道掌子面開挖。

④淺埋段隧道施工中對開挖方案的選擇尤其重要，其中監(jiān)控量測是非常重要的一環(huán)，為了解隧道圍巖情況、準確判斷圍巖變形提供相關依據。分析其數據可以合理指導安全施工。

⑤淺埋段施工應從地質情況及地質變化規(guī)律方面入手，了解圍巖變化分析地質特點，制定有效的防治措施，擬定合理合適的施工方案，對隧道初期支護進行加強，將變形量控制在可控范圍之內。按照要求嚴格執(zhí)行既定方案，確保結構穩(wěn)定。

⑥雨水等自然環(huán)境施工對地質較差淺埋段隧道施工具有很大影響。圍巖節(jié)理、裂隙發(fā)育會造成巖體層間充水，易出現(xiàn)圍巖松散軟化，造成巖體層間粘結系數降低，圍巖自穩(wěn)體系破壞。嚴重影響隧道施工安全，所以要盡量避免在雨季進行淺埋段施工?；蛘呤┕r要通過引排等方式做好淺埋段的地表水處理。

4? 結束語

隧道淺埋段施工過程中，通過提前洞外地表處理，加強監(jiān)控量測，加強超前地質預報，洞內增加管棚及工作洞室，開挖過程中嚴格工序控制，加強防范手段，完善施工方案，嚴格制定技術措施，避免不利因素，確保淺埋隧道的施工安全，有效地降低施工風險，對確保隧道淺埋施工技術具有很重要的意義。

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