高速公路隧道洞口淺埋段的施工工藝

張 浩

（四川路橋盛通建筑工程有限公司，四川 成都 610000）

高速公路施工，是重要的道路施工項(xiàng)目。在此路段施工過程中，隧道洞口淺埋段比較常見。該路段的施工區(qū)域地質(zhì)條件偏差，需要恰當(dāng)?shù)亻_挖與加固，避免發(fā)生塌陷。在此種情況下，高速公路隧道洞口淺埋段施工中，就要求從比較全面的角度上掌握施工路段實(shí)際情況，結(jié)合了解的路段信息，合理選擇施工技術(shù)，對(duì)工藝操作要點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的把可控，保障隧道洞口的施工安全性。由此來看，本次研究有一定的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 工程概況及工藝流程

1.1 工程概況

在本次研究中，為明確高速公路隧道洞口淺埋段的施工工藝，以云南省某高速公路隧道段施工為例。該隧道的結(jié)構(gòu)，為雙洞分離式結(jié)構(gòu)，隧道的總間距為20.7 m，左線長6 522 m，右線長6 752 m。隧道開挖中，開挖斷面區(qū)域相對(duì)較大。通過對(duì)隧道施工區(qū)域的地質(zhì)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)隧道洞口部位的土層為薄層、殘坡類的黏性土層，巖體為強(qiáng)風(fēng)化且比較厚的花崗閃長巖體。隧道洞口段埋深最短2 m，最長25 m。隧道區(qū)域內(nèi)以被侵蝕的高丘陵、中低山區(qū)為主，地質(zhì)構(gòu)造有諸多巖性接觸帶，裂隙帶、斷層帶各有2 條。除此之外，隧道洞口是全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化類型的表層，圍巖屬于花崗閃長巖體，特征表現(xiàn)為全風(fēng)化性。此種巖體，破碎的可能性比較大，且結(jié)構(gòu)形式表現(xiàn)為鑲嵌碎裂。

1.2 工藝流程

在掌握工程基本概況后，明確施工工藝流程。對(duì)明洞段的拱部、墻部，分別采用明挖與暗挖的方式，有效防護(hù)兩側(cè)排水、邊坡與仰坡。對(duì)洞口段要設(shè)置鋼支撐，利用超前大管棚注漿。在進(jìn)入洞口后，替換成超前小導(dǎo)管，繼續(xù)實(shí)施注漿。開挖洞身時(shí)，要重視封閉處理，使其形成環(huán)形的支護(hù)形態(tài)，明確間距。在邊墻位置，設(shè)置系統(tǒng)錨桿，對(duì)鋼筋實(shí)施混凝土噴射，實(shí)現(xiàn)支護(hù)，明確混凝土的噴射厚度。從整體上來看，洞口段的施工工藝是最為關(guān)鍵的，具體包括監(jiān)控與測(cè)量、科學(xué)的處理地表層排水、重視加固處理、開挖與超前支護(hù)、掛網(wǎng)與混凝土噴射、鋼架安裝與支護(hù)復(fù)噴、開挖核心土等。

2 高速公路隧道洞口淺埋段施工測(cè)量工藝

2.1 做好工程施工的監(jiān)控測(cè)量準(zhǔn)備工作

在高速公路隧道洞口淺埋段施工前，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，做好工程施工監(jiān)控測(cè)量準(zhǔn)備工作。在測(cè)量過程中，要從多個(gè)角度了解施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件，對(duì)高速公路隧道洞口支護(hù)段設(shè)計(jì)的科學(xué)性情況進(jìn)行科學(xué)判斷。同時(shí)，要關(guān)注隧道洞口淺埋段的排水施工情況。在測(cè)量準(zhǔn)備工作中，要依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，設(shè)計(jì)淺埋段兩側(cè)區(qū)域的排水溝，確保排水溝抹灰面的施工質(zhì)量符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。在施工前，定期對(duì)淺埋段兩側(cè)排水溝進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，若發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修復(fù)。通過工程施工監(jiān)控測(cè)量準(zhǔn)備工作的開展，為后期高速公路隧道洞口淺埋段施工質(zhì)量、效率的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 動(dòng)態(tài)化開展施工監(jiān)控測(cè)量工作

高速公路隧洞淺埋段施工監(jiān)控測(cè)量準(zhǔn)備工作下，要具體問題具體分析地開展動(dòng)態(tài)化施工監(jiān)控測(cè)量。從某種角度來說，隧道洞口淺埋段施工段的施工質(zhì)量，與動(dòng)態(tài)施工監(jiān)控測(cè)量工作有密切的關(guān)系。在具體施工過程中，相關(guān)技術(shù)人員要通過實(shí)地考察的方式，掌握施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件，從比較全面的角度上判斷工程施工質(zhì)量，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)。若受力變形量偏大，則需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行二次支護(hù)施工。而且要有針對(duì)性的調(diào)整工程施工計(jì)劃，糾正工程施工參數(shù)。除此之外，要加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在了解相關(guān)施工數(shù)據(jù)的前提下，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。由此，從根本上保障隧道洞口淺埋段施工穩(wěn)定性。

2.3 合理開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作

在相對(duì)復(fù)雜的高速公路隧道洞口淺埋段施工中，合理開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作是比較關(guān)鍵的。若施工區(qū)域有比較復(fù)雜的地質(zhì)條件，可能會(huì)在施工中引發(fā)地質(zhì)條件突變問題，影響原施工設(shè)計(jì)方案。所以，要結(jié)合實(shí)際情況做好施工區(qū)域的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。全面勘察施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件，并對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行分析，對(duì)特殊施工區(qū)域內(nèi)的巖層結(jié)構(gòu)加以記錄，利用專業(yè)軟件，靈活調(diào)整施工方案，確保工程有序開展。

3 高速公路隧道洞口淺埋段施工加固工藝

3.1 預(yù)注漿工藝

通常來說，隧道洞口圍巖穩(wěn)定性均較差。在具體施工時(shí)，要加固處理，確保圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障施工安全。預(yù)注漿工藝，在加固穩(wěn)定性方面可發(fā)揮重要作用。其工藝如下：

3.1.1 開挖頂部

開挖隧道洞口頂部，使頂部成為公路隧道洞口的拱殼，施工時(shí)要注意結(jié)構(gòu)完整性。

3.1.2 地表注漿

在向洞口地表內(nèi)注漿時(shí)，以全孔注漿為主，避免地表塌陷。采用分段式施工保證注漿的質(zhì)量，因注漿有一定施工難度，所以可融入帷幕注漿法，于地面挖出2 m，以漿墻澆筑洞口，封閉注漿孔。隨后，用混凝土加固，使其呈現(xiàn)環(huán)形向外形態(tài)。

3.1.3 布置孔

注漿地表后，設(shè)置工作面孔，以梅花形設(shè)置，且控制長度不超過2.5 m。鉆孔時(shí)，要保護(hù)開挖面穩(wěn)定，巖土深度、注漿面高度要有一致性，采用支護(hù)處理邊坡和仰坡泛壓的情況，進(jìn)一步加固邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 洞口土方與錨網(wǎng)噴射施工工藝

高速公路隧道洞口淺埋段施工加固過程中，要重視洞口土方與錨網(wǎng)噴射的施工工藝。具體工藝流程為：

3.2.1 洞口刷坡

在邊坡放線、仰坡放線施工完成后，于坡頂位置設(shè)截水溝，減少水對(duì)洞口坡面的沖刷，避免出現(xiàn)坍塌事故。同時(shí)，依據(jù)施工要求，明確開挖坡度。在施工期間，要做好防護(hù)措施以保證工程安全性。土方真正開挖期間，要利用機(jī)械設(shè)備開展操作。軟石打眼作業(yè)開展過程中，要正確使用風(fēng)鉆機(jī)，結(jié)合土石穩(wěn)定性，確定坡度的大小。除此之外，可借助錨網(wǎng)噴體系，以封閉處理的方式減少圍巖暴露現(xiàn)象，確保施工質(zhì)量。

3.2.2 密閉錨網(wǎng)噴

在施工期間，為提高作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化水平，可采用風(fēng)鉆機(jī)設(shè)備，鉆孔完畢后，于孔中插入PVC 花管。一般來說，花管的直徑在6 cm 左右，錨管施工后于無縫鋼管鉆溢孔漿，于尾端位設(shè)置墊板，漿孔間距離為2.5 m×2.5 m。注漿作業(yè)時(shí)，重視鋼筋網(wǎng)的制作，控制網(wǎng)格大小在30 cm×30 cm 左右，保障施工的整體質(zhì)量。

3.3 預(yù)支護(hù)工藝

在項(xiàng)目施工中，預(yù)支護(hù)工藝具有加固性能的作用。高速公路隧道洞口淺埋段加固工藝中，要重視預(yù)支護(hù)工藝的應(yīng)用。完成洞口邊坡與仰坡的封閉施工后，于洞面安裝拱。具體施工時(shí)，要盡可能使鋼拱架貼近洞面，小導(dǎo)管要直接從鋼拱架的中心穿過。在此種情況下，對(duì)鋼拱架、小導(dǎo)管以焊接方式固定，保障洞口施工中支護(hù)體系的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，在小導(dǎo)管中緩慢開展注漿作業(yè)，注漿時(shí)并不需要于地表孔隙注漿。此項(xiàng)注漿施工內(nèi)容，可通過管壁溢出的漿液完成。對(duì)比小導(dǎo)管、大管棚來看，后者能夠發(fā)揮支撐土體開挖的作用。其作用發(fā)揮的前提是施工前從比較全面的角度上做好測(cè)量，結(jié)合測(cè)量結(jié)果和縱向測(cè)量結(jié)果，科學(xué)設(shè)置護(hù)拱開挖輪廓線。因大管棚注漿加固施工的開展，洞口本身穩(wěn)定性不足。此時(shí)，需要借助洞口大管棚，將其與地面緊貼后，能夠形成三榀型鋼拱架，能夠起到穩(wěn)定作用。而鋼拱架形成的間距，要在60 cm 左右。

4 高速公路隧道洞口淺埋段施工開挖工藝

4.1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑工藝

高速公路隧道洞口淺埋段施工開挖工藝中，要應(yīng)用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工藝。該工藝在學(xué)術(shù)領(lǐng)域中，稱之為雙側(cè)壁導(dǎo)洞法。應(yīng)用于隧洞淺埋段開挖作業(yè)中，能夠極大程度上減少擾動(dòng)圍巖的現(xiàn)象。同時(shí)，可通過對(duì)圍巖承載能力的利用，控制圍巖變形，確保淺埋段施工的安全性性。雙側(cè)壁導(dǎo)坑的具體施工工藝流程如下：

4.1.1 超前支護(hù)

在初步判斷淺埋段前端圍巖情況時(shí)，可采用超前鉆孔、地質(zhì)雷達(dá)等方法，結(jié)合判斷結(jié)果，為后期施工開挖提供指導(dǎo)。開挖導(dǎo)坑前，要做好超前支護(hù)，加強(qiáng)對(duì)無縫小導(dǎo)管的利用，將外插角控制在10°內(nèi)，向其中灌注水泥漿，濃度比例為1 ∶1。

4.1.2 壁導(dǎo)坑開挖

結(jié)合施工區(qū)域側(cè)壁導(dǎo)坑情況，開挖時(shí)以微臺(tái)階法為主，裝碴時(shí)采用小型挖掘機(jī)，上臺(tái)階開挖高度控制在1.5～2 m。鉆眼后弱爆破，依據(jù)設(shè)計(jì)鋼架間距控制循環(huán)尺寸。開挖后行側(cè)壁導(dǎo)坑時(shí)，可將導(dǎo)坑中部厚度控制在10～20 m，以避免發(fā)生用力疊加現(xiàn)象。

4.1.3 中央開挖

做好拱部前支護(hù)后，方可開挖上臺(tái)階，灌注的水泥漿比例為1 ∶1，預(yù)留核心土。結(jié)合區(qū)域施工地質(zhì)狀況，鉆研作業(yè)以氣腿式鑿巖機(jī)為主，鉆研后弱爆破。開挖工作完畢，初噴混凝土，安裝鋼支撐，連接腳板、兩側(cè)鋼架，復(fù)噴混凝土，及封閉成環(huán)。下臺(tái)階開挖方法，與上臺(tái)階開挖方法相同。開挖完畢，安裝仰拱鋼及鋼筋網(wǎng)片。操作過程中，要從縱向角度焊接鋼筋，確保連接的穩(wěn)固性。

4.1.4 拆除壁墻

結(jié)合施工需要，按照規(guī)范設(shè)計(jì)和要求拆除臨時(shí)支護(hù)。

4.2 預(yù)留核心土臺(tái)階工藝

將預(yù)留核心土臺(tái)階工藝應(yīng)用于高速公路隧道洞口淺埋段，具有施工空間比較大時(shí)，且初期支護(hù)比較便捷的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)該方法的分析，其工藝流程如下：

4.2.1 開挖上部弧形導(dǎo)坑

在完成拱部超前支護(hù)后，方可對(duì)上部弧形導(dǎo)坑進(jìn)行開挖。在環(huán)向開挖上部弧形導(dǎo)坑過程中，要預(yù)留核心土。明確長度、寬度，其中長度保持在3～5 m，寬度是隧道開挖的1/3。在施工初期，涉及到的支護(hù)鋼架最大間距，要低于1 m。在開挖完成后，要即刻噴射混凝土，混凝土噴射的厚度在3～5 cm。

4.2.2 開挖左側(cè)、右側(cè)中臺(tái)階

根據(jù)初期支護(hù)時(shí)的鋼架距離，明確開挖的進(jìn)尺。確保最大進(jìn)尺距離低于1 m，開挖高度在3～3.5 m。開挖完成后，即刻噴射混凝土，噴射的厚度為在3～5 cm。同時(shí)，做好噴、錨和網(wǎng)等的系統(tǒng)支護(hù)工作，將拱腳錨桿、鋼架鞏固焊接后，復(fù)噴混凝土，使混凝土的厚度與設(shè)計(jì)厚度相符。

4.2.3 開挖左側(cè)、右側(cè)下臺(tái)階

開挖時(shí)，控制進(jìn)尺，使其不超過1 m，左側(cè)、右側(cè)的臺(tái)階要錯(cuò)開至少2 m。開挖作業(yè)完畢，即刻噴射混凝土。有必要的情況下，將鎖腳錨桿緊貼于鋼架兩側(cè)，提高穩(wěn)定性。

4.2.4 開挖隧底

控制循環(huán)開挖的進(jìn)尺長度，具體長度控制在2～3 m，開挖后要及時(shí)作支護(hù)，開挖兩個(gè)隧底、支護(hù)循環(huán)工作后，開展仰拱作業(yè)。在此期間，控制分段的長度，確保其在4～6 m。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代隧道工程施工中，洞口淺埋段是穩(wěn)定性偏差的施工環(huán)節(jié)。在對(duì)該段施工時(shí)，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有效加固，確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免隧道施工發(fā)生坍塌事故。該研究中，分別做好監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備工作、動(dòng)態(tài)開展監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備工作、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作等方面，分析淺埋段施工的測(cè)量工藝。從預(yù)注漿、土方與錨網(wǎng)噴射、預(yù)支護(hù)等方面，分析淺埋段施工的加固工藝。從雙側(cè)壁導(dǎo)坑、預(yù)留核心土臺(tái)階等方面，分析淺埋段施工的開挖工藝。期望在本次相關(guān)內(nèi)容探究下，為日后提高高速公路隧道洞口淺埋段施工工藝質(zhì)量和水平，提供建議。