市政道路下淺埋暗挖隧道施工探討

蘇國旗， 海大鵬， 況月超， 張 健， 蔣 權(quán)， 王小強

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004)

0 引 言

近年來我國城市道路網(wǎng)絡(luò)不斷拓展，市政道路運行使用過程中，保證安全是最重要的任務(wù)。在市政道路下淺埋隧道建設(shè)施工時一定要做好隧道施工區(qū)的技術(shù)方案設(shè)計，保證各環(huán)節(jié)施工安全管理效果，提升市政道路使用運行的安全性與可靠性。

1 淺埋隧道的特點

1.1 施工測量控制要求高

由于隧道暗挖是在地下施工，施工測量時要將地面控制點從地面導入到地下，對隧道暗挖施工進行測量控制。如果在地面導入地下的過程中出現(xiàn)錯誤或較大的偏差，那么隨著暗挖施工的推進，隧道中心軸線將會與設(shè)計軸線之間產(chǎn)生重大偏離，導致隧道無法準確貫通，發(fā)生工程質(zhì)量事故，給工程項目帶來巨大損失。

1.2 洞室開挖后隧道拱頂承載能力低

由于隧道頂部覆土較薄，開挖后圍巖自穩(wěn)能力極差，通常圍巖都承受著不同的應(yīng)力值，當二次應(yīng)力相對集中的時候，圍巖拱頂就可能因為應(yīng)力作用導致塌方，在這種情況下，要做好超前地質(zhì)預報，加強淺埋暗挖隧道超前預支護措施，同時增強拱頂部位的初支，防止拱頂圍巖出現(xiàn)安全隱患。

1.3 隧道開挖過程中造成的地層損失

城市道路下方水、電、暖、燃氣、通信等各種管線錯綜復雜，且路面及路側(cè)建、構(gòu)筑物眾多，隧道開挖過程中地層損失會引起地面形變，導致的結(jié)果就是地表發(fā)生沉降。沉降的影響較為廣泛，可能會對周圍建筑物和道路以及地下管線造成破壞。

2 工程概況

某城市軌道交通的隧道建設(shè)過程中，某交通站點出入口在進行過街暗挖的地理位置處于城市某交通較為復雜的路口。為避免該路口因為施工造成影響，所以對該施工過程提出了嚴格的要求。為避免影響交通運行，要求施工方保證路面不會出現(xiàn)大范圍變形。該工程全長41 m，寬約8 m，最大埋深5 m，高度6 m。圍巖拱頂上土層為軟土層，施工方法為淺埋暗挖法。

3 工程難點

因該工程沿線的地下水資源較為豐富，地下水水位在路面以下4.5 m左右，又加上地質(zhì)情況以砂石居多，初期施工方案采用暗挖隧道導洞挖掘5 m后通過小導管進行注漿的方式，因砂石層的水量較大，漿液與地下水共同流失嚴重，導致注漿效果不明顯，砂層仍然無法進行有效固定，在開挖過程中掌子面出現(xiàn)了砂層崩落的情況。開挖過程中發(fā)現(xiàn)粗砂層中還包含細砂層，細砂層主要以石英質(zhì)粉為主，在無水情況下自身穩(wěn)定能力較強，但遇水后就會軟化，崩落，因此在挖掘過程中出現(xiàn)了流水和流沙的現(xiàn)象。

在進行試挖后，無法按照原施工方案進行挖掘，如何采取有效措施降水和加固開挖地層，成為該工程順利實施的關(guān)鍵和難點。

4 工藝優(yōu)化策略

為了解決試挖過程中出現(xiàn)的問題，施工人員對暗挖的原始方案進行了改善。總結(jié)方法如下：

4.1 降水方法

為有效降低地下水水位，通過井點降水和在豎井內(nèi)建造集水井降水相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。首先在地下水上游布置降水井點，控制單井抽水量，在施工時做好反濾層，并且分段抽水，以減少因降水引起的地表沉降和減少地下水的流失。其次挖掘豎井至暗挖隧道初支底下1 m以下，在形成降水漏斗的過程中抽除地下滲水，以此實現(xiàn)降低周邊水位，降低滲流水壓力和水量，為隧道開挖創(chuàng)造有利條件。

4.2 改進加固注漿工藝

為增強預注漿加固效果，采用雙重管后退式注漿，通過掌子面導管和超前小導管的改造實現(xiàn)雙重管后退式注漿。將鉆桿作為注漿管，將鉆頭作為噴頭。當鉆桿進入指定位置時開始噴漿，噴射的過程中，砂層和土層以及各個孔隙都得到了填充。這會讓漿液能夠受到一定的抑制。當注漿開始后保持一定壓力的時候，后退注漿管0.4 m，再保持注漿，然后循環(huán)這一過程。最終待注漿管退出鉆孔，完成注漿。在后續(xù)進行開挖的過程中，效果較為良好，注漿時的漿脈較為明顯。砂石層得到了固結(jié)效果，開挖安全得到了保證。

外圍護壁注漿參數(shù)具體如下：

在進行雙漿液配比的過程中應(yīng)當按照1∶1的比例進行水玻璃溶液和水泥漿的配比。

在進行水泥漿的配比過程中應(yīng)當按照1∶1的比例進行水泥和水的配比，即700 kg水泥對應(yīng)700 kg水。

水玻璃溶液配比(體積比) =水∶水玻璃=2∶1在進行水玻璃溶液的配比過程中，水和水玻璃體積比應(yīng)當以2∶1的配比進行。

注漿壓力應(yīng)控制在0.2左右，當壓力超過0.5 MPa要退管0.4 m后繼續(xù)注漿。

另外，要在初支外圍護壁進行注漿孔的設(shè)置，設(shè)置應(yīng)沿著護壁進行，保證孔間距在0.8 m左右。考慮到鉆機的安放位置在暗挖隧道中，所以在鉆孔過程中應(yīng)當保持外插角度，這能夠更好地固結(jié)成護壁結(jié)構(gòu)。除此之外要針對地質(zhì)變化進行注漿，因外插角度決定著注漿程度，所以要注意外插角度在5～10°，注漿管不宜過長，防止影響護壁的結(jié)構(gòu)，長度應(yīng)控制在6～10 m。

4.3 改進開挖方法

由于該工程地下水豐富、地質(zhì)較差，要注意采用小斷面開挖的方式，這種方式能夠使得掌子面獲得更好的穩(wěn)定性。嚴格遵循淺埋暗挖法 “管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測” 18字方針。在暗挖施工作業(yè)時根據(jù)地質(zhì)情況制定相應(yīng)的開挖步驟和支護措施，嚴格根據(jù)量測數(shù)據(jù)確定支護參數(shù)，保證暗挖作業(yè)和周邊環(huán)境的安全。在進行上導洞挖掘的過程中需保留核心土，對于臨時中立柱應(yīng)當注意進行分節(jié)操作。

在施工中的降、排水過程中，應(yīng)當注意隧道內(nèi)的細砂在無水時具有較好的自身穩(wěn)定性，基于這個原因，引排水為暗挖提供了有效的幫助，使得暗挖過程中能夠有效地利用流水規(guī)律進行引排水。引排水過程應(yīng)當按照施工標準進行，使得水能夠通過暗挖隧道中間外圍護壁中排出，這樣能夠極大地降低地下水對周圍結(jié)構(gòu)的沖擊和破壞。

當調(diào)整好施工方法后，以右上導洞開始挖掘，當水從右側(cè)拱腳流入，進行左上導洞挖開，此時左側(cè)拱腳的積水非常少，能夠順利地完成左上導洞的開挖。確定調(diào)整下導洞進洞順序：不按照常規(guī)CD法“右上導洞先進、相應(yīng)右下導洞也先進”的做法，而是“左下導洞先進”，這樣，原來集中在右上導洞的水源，就會向下繞流到暗挖隧道下導洞中間(即左下導洞右側(cè)，此部位是需挖除的)，左下導洞向前開挖水源也會跟著向前移動，右下導洞與左下導洞保持5 m跟進開挖，右下導洞開挖時水就很小，確保了右下導洞開挖也能順利進行。

圖1 開挖導洞示意圖

在具體施工中必須做好開挖監(jiān)測部署，保證隧道施工掘進過程中各重點受力部位的加固效果，才能夠進行有序的施工推進，否則將會導致隧道變形及巖土結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布不平衡，影響隧道安全。

5 結(jié)束語

在市政道路下進行淺埋暗挖隧道施工時，一定要做好施工技術(shù)管理，提升各環(huán)節(jié)施工技術(shù)操作的可靠性，同時還應(yīng)進行隧道結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有隧道結(jié)構(gòu)變形及沉降問題，就要立刻采取措施進行支護與加固，以保證淺埋暗挖隧道施工與使用中拱部結(jié)構(gòu)的支撐能力，以防由于隧道施工擾動圍巖而影響市政道路的行車安全。