隧道下穿高速公路淺埋段施工技術(shù)探析

姚永坤

（甘肅五環(huán)公路工程有限公司，甘肅 蘭州 730000）

由于隧道下穿高速公路地質(zhì)條件和自然環(huán)境的影響，隧道下穿的工程建設(shè)現(xiàn)狀越來越多，加上項(xiàng)目施工過程針對(duì)隧道上方公路影響較大，因此，在項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中需要盡可能減少對(duì)上方道路周邊的影響。

1 高速公路淺埋段施工設(shè)施

1.1 安全設(shè)施

隧道下穿高速公路在施工過程中，主要包含標(biāo)志線路、電子顯示、防護(hù)欄桿、隔離柵欄以及防落網(wǎng)等相關(guān)設(shè)施和儀器設(shè)備，必須設(shè)定多種自然災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)在山嶺路段，所以需要安裝和設(shè)定加水站點(diǎn)、檢修站點(diǎn)以及降溫設(shè)備等，并且設(shè)定警示作用的交通線路，隨后還需要設(shè)定特殊的防撞墻體，因此，在中央分隔帶逐漸使用預(yù)應(yīng)力防護(hù)護(hù)欄，不僅不影響活動(dòng)開口功能，還會(huì)改善活動(dòng)開口位置的防撞等級(jí)較低缺點(diǎn)。

1.2 服務(wù)設(shè)施

高速公路在建設(shè)過程中，需要在沿線平均每50km位置設(shè)定基礎(chǔ)的服務(wù)區(qū)域，內(nèi)部需要設(shè)置加油站、停車場、休息區(qū)域等。其中服務(wù)區(qū)域則是高速公路內(nèi)部十分重要的配套設(shè)施，為長距離行車提供必要的安全保證，與建筑方案設(shè)計(jì)與景觀設(shè)計(jì)相互結(jié)合，科學(xué)選擇施工地址，需要與周邊的山水自然環(huán)境相互協(xié)調(diào)處理，關(guān)注社會(huì)信息的傳遞和溝通，科學(xué)規(guī)劃復(fù)雜的功能結(jié)構(gòu)布局，有效保留特色的建筑風(fēng)貌和傳統(tǒng)的空間格局，完成服務(wù)區(qū)內(nèi)的人流和車流的安全性和通暢性，其區(qū)域內(nèi)部設(shè)施需要使用節(jié)能技術(shù)保護(hù)自然環(huán)境。

2 工程概況

在隧道位于某市全域境內(nèi)，整體高速公路一般分為雙向六車道隧道，其中隧道從現(xiàn)有的高速公路穿越，整體道路走向角度為280°左右，與高速公路的角度為32°。按照設(shè)計(jì)速度為8080km/h的雙向六車道一級(jí)公路作為施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修建，其中高速公路隧道左方向洞口長度為455m，右側(cè)洞口長度為505m，其中左、右幅測試線路距離大約為25m，凈距離約為21m，隧道單向建筑界限凈空為4.7m，屬于道路自身屬于分離式淺埋偏壓短隧道。

其中，隧道左方向下段段落為ZK0+988ZK1+092，整體長度一般為104m，其隧道左線路在高速公路拱頂位置上覆蓋層基礎(chǔ)厚度為4.5m，右側(cè)下端段落為YK0+912，長度約為105m，隧道右側(cè)線路在高速公路拱頂覆蓋厚度為5.9m。

由于隧道淺埋下穿越高速公路必須穿越采石坑范圍內(nèi)，所以該范圍內(nèi)回填情況基本上為土石混雜填充區(qū)域，其建筑厚度約為11m。其中，隧道圍巖一般為碎石土壤、殘余土壤時(shí)受到巖石擾動(dòng)極易軟化、粉碎，加上風(fēng)化水平較強(qiáng)，巖石結(jié)構(gòu)體呈現(xiàn)出粉碎分散結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無支護(hù)結(jié)構(gòu)極易塌方現(xiàn)狀，為此需要針對(duì)此階段隧道圍巖進(jìn)行土壤結(jié)構(gòu)體進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固和完善后，才能進(jìn)行隧道施工。

3 高速公路淺埋段設(shè)計(jì)方案

高速公路工程施工前，應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工要求完善具體的施工方案，并且按照實(shí)際工程狀態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其中隧道左洞的結(jié)構(gòu)圍巖與方案設(shè)計(jì)具有較大的變化，由于圍巖屬于回填土塊混雜填充結(jié)構(gòu)，所以自身穩(wěn)定能力相對(duì)比較薄弱，而隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)面實(shí)施過程中，其公路水溝下方會(huì)產(chǎn)生冒頂問題和不足，因此，施工過程中需要針對(duì)塌方處理工作制定詳細(xì)的應(yīng)對(duì)策略。

其中原始施工方案設(shè)計(jì)中，如果使用超前支護(hù)模式，主要應(yīng)用超前錨桿以及超前小型導(dǎo)管，但是，此種施工技術(shù)無法保證施工生產(chǎn)安全性和功率運(yùn)行安全性，所以需要按照交通運(yùn)輸部門以及高速公路管理部門的文件需求，為此高速公路設(shè)計(jì)部門以及施工單位多方進(jìn)行研究和探索后，明確全新的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)，利用鋼筋混凝土蓋板代替路面結(jié)構(gòu)、大棚超前支護(hù)以及隧道暗挖施工等。

而在施工設(shè)計(jì)方案實(shí)施過程中，連續(xù)鋼筋混凝土蓋板施工圖紙?jiān)诜桨冈O(shè)計(jì)以厚度為34cm連續(xù)鋼筋混凝土路面結(jié)構(gòu)，以此代替部分路面結(jié)構(gòu)厚度，同時(shí)，在道路建設(shè)過程中，需要將連續(xù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)蓋板作為基層路面，主要通過路面結(jié)構(gòu)以此保護(hù)公路路面，實(shí)現(xiàn)隧道施工時(shí)公路封閉交通，完成安全應(yīng)急輔助的最終目的。

除此之外，在隧道暗面挖掘以及支護(hù)方面，在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該淺埋下穿段落的隧道，并且使用直徑為108mm的超前大管道棚，以及直徑為42mm的超前小導(dǎo)管的支護(hù)結(jié)構(gòu)，最終在洞口內(nèi)部灌注泥漿以此加固巖石結(jié)構(gòu)體。其大型管道棚的長度為12m，縱方向距離應(yīng)設(shè)定為6m，環(huán)向間距為30cm，小導(dǎo)管基礎(chǔ)長為5m，而在實(shí)際操作過程中，小導(dǎo)管的最大作用則是最大程度對(duì)大管切割土壤結(jié)構(gòu)體進(jìn)行注漿加固操作，其隧道開挖過程中則需要使用雙側(cè)引導(dǎo)坑法進(jìn)行施工，并且使用雙層鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行初期支護(hù)，強(qiáng)化隧道以及鋼筋方案設(shè)計(jì)所組成的襯砌模式，防止隧道拱頂覆蓋層對(duì)公路運(yùn)行造成安全風(fēng)險(xiǎn)和威脅。

4 高速公路淺埋段施工方案

4.1 隧道施工流程

在高速公路實(shí)施過程中，其施工方案需要使用高速公路鋼筋混凝土蓋板以及隧道挖掘相結(jié)合的方式進(jìn)行。

鋼筋混凝土蓋板施工流程首先針對(duì)交通結(jié)構(gòu)進(jìn)行位置控制和更改布置、路面結(jié)構(gòu)刨銑、拆除設(shè)施、鋼筋混凝土蓋板施工、高速路面瀝青施工直至回路高速設(shè)備，確保高速公路能夠正常運(yùn)行。

隧道暗挖施工流程實(shí)施工程中，首先，需要在超前支護(hù)結(jié)構(gòu)以及管棚施工以及泥漿進(jìn)行灌注、雙側(cè)墻壁進(jìn)行結(jié)構(gòu)開挖、高速公路初期進(jìn)行支護(hù)、臨時(shí)支護(hù)、永久初期結(jié)構(gòu)支護(hù)以及路面結(jié)構(gòu)。其中隧道掘進(jìn)施工受到超前支護(hù)管道棚施工的約束和限制，所以整個(gè)高速公路每個(gè)階段長度為6m，為一個(gè)施工循環(huán)。

4.2 鋼筋混凝土

在交通完成基礎(chǔ)布置控制后，需要施工1號(hào)板工程開展項(xiàng)目施工，及時(shí)拆除護(hù)欄、等待樹木移植后，需要針對(duì)原始路面以及中間地帶進(jìn)行刨銑開挖，其鋼筋骨架則需要在現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)加工和制作，為此必須滿足鋼筋基礎(chǔ)加工標(biāo)準(zhǔn)要求，確保高速公路路面能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋加工制作和安裝等基礎(chǔ)工序，所以混凝土澆筑應(yīng)使用地泵方式進(jìn)行，確保工序按照標(biāo)準(zhǔn)流程，完成混凝土施工持續(xù)7天后，開始進(jìn)行路面瀝青的鋪設(shè)施工，等待1號(hào)項(xiàng)目施工任務(wù)后，需要進(jìn)行交通布置和控制，施工2號(hào)板材能夠保證與其他板材具有一致性。

等待2號(hào)結(jié)構(gòu)板材施工后，需要進(jìn)行交通道路改道，并且實(shí)施安裝3號(hào)板材，其施工流程需要與1號(hào)2號(hào)一致性。其混凝土結(jié)構(gòu)板材位置位于瀝青中間底層，為了防止板材與其下方巖石土壤縫隙產(chǎn)生沉降，所以在混凝土板材施工完成前，需要在結(jié)構(gòu)板底與路基裂縫進(jìn)行預(yù)埋注漿鋼管，等待混凝土施工完成后，需要針對(duì)板材以及巖石結(jié)構(gòu)體系之間的空隙進(jìn)行灌注加固處理。

4.3 超前支護(hù)施工

為了防止大管棚建設(shè)過程中，致使鋼管設(shè)備不能放置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)長度，其中大管棚一般使用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行鉆孔處理，確保套管能夠保護(hù)墻壁，并且讓管棚建設(shè)時(shí)能夠達(dá)到預(yù)先設(shè)定的長度，由于隧道上方的圍巖結(jié)構(gòu)相對(duì)比較分散，因此，注漿以及鉆孔施工需要保證基礎(chǔ)的交叉建設(shè)，比如，在前期管道安裝結(jié)束時(shí)，需要進(jìn)行泥漿灌注，以此實(shí)現(xiàn)固定土壤結(jié)作用。所以工程實(shí)施過程中，鋼管制作前端形態(tài)需要保證為尖端狀態(tài)，管道內(nèi)部周長需要鉆取直徑為6mm的注漿孔，隨后設(shè)定止?jié){球閥。

4.3.1 鉆孔

放樣測量時(shí)，首先，在設(shè)定孔洞位置點(diǎn)上進(jìn)行標(biāo)記處理，讓鋼管沿著隧道外部輪廓進(jìn)行結(jié)構(gòu)開挖，而在開孔時(shí)，首先設(shè)備需要進(jìn)行低速鉆進(jìn)，等待孔洞形成后再加速鉆取，同時(shí)，在孔洞過程中需要隨時(shí)檢查孔洞位置的正確性，嚴(yán)格控制孔洞外部角度和上揚(yáng)角度，防止在內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超大挖掘和鋼管深入挖掘內(nèi)部，并且認(rèn)真做好鉆進(jìn)流程的原始記錄，及時(shí)針對(duì)孔洞巖石土壤進(jìn)行地質(zhì)判斷和詳細(xì)描述，作為開挖空洞自身的地質(zhì)預(yù)測或者洞動(dòng)身開挖理論根據(jù)制作成鋼材質(zhì)管道，并且焊接成圓錐形的鉆機(jī)沖擊力和推動(dòng)力進(jìn)行結(jié)構(gòu)頂進(jìn)。

4.3.2 注漿

在注漿操作過程中，應(yīng)保證孔洞直徑以及孔洞深度等基礎(chǔ)要求，防止孔洞堵塞，有效清除管道內(nèi)部的積累物，隨后在進(jìn)行泥漿灌注。其中泥漿灌注順序則由下至上進(jìn)行跳躍注漿操作，確保漿液不流失。由于下方隧道圍巖上方結(jié)構(gòu)松散，不易形成孔洞，因此，在管道傳輸后需要及時(shí)進(jìn)行注漿進(jìn)行技術(shù)處理，完善土壤自身特點(diǎn)，致使后續(xù)鉆孔能夠更加便捷和簡易，等待注漿完成后，需要根據(jù)泥漿壓力、注漿總量以及注漿時(shí)間進(jìn)一步判斷是否結(jié)束，當(dāng)注漿壓力達(dá)到或者接近極限壓力范圍時(shí)，將結(jié)束注漿操作。所以當(dāng)注漿壓力超過或者終極壓力達(dá)到80%時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的跑漿問題，而經(jīng)過間接注漿后則可以結(jié)束注漿，當(dāng)注漿數(shù)量達(dá)到或者超過設(shè)計(jì)注漿數(shù)量，致使孔洞管道出現(xiàn)冒漿時(shí)直接結(jié)束。

等待水泥注漿完成后等待注漿壓力穩(wěn)定后，則需要及時(shí)關(guān)閉球閥設(shè)備，而在泥漿注漿異常問題后，水泥泥漿的壓力數(shù)值則會(huì)大幅度提升，一旦產(chǎn)生管道堵塞則無法疏通整個(gè)管道。由于泥漿物質(zhì)進(jìn)漿數(shù)量較大，所以道路壓力長時(shí)間不會(huì)不升高，則應(yīng)積極調(diào)整漿液濃度以及配合比例，盡可能縮短凝膠時(shí)間，致使?jié){液物質(zhì)在縫隙中具有相對(duì)停留的時(shí)間，以便于膠質(zhì)物質(zhì)凝結(jié)。但是，停留時(shí)間不能超過混合泥漿時(shí)間，才能避免注漿不飽滿問題。

4.4 鉆爆開挖施工

由于在淺埋時(shí)間段落的特殊條件約束和限制，要求嚴(yán)格使用弱爆破施工原則進(jìn)行，盡可能減少圍巖移動(dòng)并且減少設(shè)備輕振動(dòng)對(duì)車輛路過公路的影響，所以需要根據(jù)圍巖運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)在弱爆破原則上科學(xué)、合理選擇孔洞間距，嚴(yán)密組織人工進(jìn)行鉆孔處理，精準(zhǔn)地計(jì)算出藥量，嚴(yán)格控制周邊孔洞的安裝藥量，間隔安裝藥量，致使藥量沿著孔洞全長均勻分布。

由于工程自身特點(diǎn)，需要使用乳化炸藥，所以爆破鉆孔操作時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一指揮進(jìn)行協(xié)調(diào)行動(dòng)，認(rèn)真定位、定質(zhì)以及定量等崗位責(zé)任管理制度，并且分區(qū)域按照一定順序進(jìn)行鉆孔處理，防止各個(gè)施工環(huán)節(jié)相互干擾、碰撞以及擁擠等。而當(dāng)鉆孔操作時(shí)，最好固定鉆孔，以便于熟練專業(yè)技術(shù)，掌握管理規(guī)律，提升鉆孔的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、質(zhì)量以及精準(zhǔn)性。

4.5 施工注意事項(xiàng)

由于高速公路下方在建設(shè)過程中需要重視外部圍巖保護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)降低高速公路對(duì)圍巖的重復(fù)阻礙和困擾，以此降低圍巖結(jié)構(gòu)振動(dòng)，減少對(duì)車輛的影響，為此使用爆破硬件設(shè)備和儀器時(shí)，應(yīng)始終堅(jiān)持弱爆破基礎(chǔ)原則，有效將基礎(chǔ)爆破面積控制在2cm/s內(nèi)。

其中心核心部位則需要根據(jù)上、下臺(tái)階進(jìn)行結(jié)構(gòu)開挖，所以進(jìn)行掌面進(jìn)行挖掘施工后，應(yīng)使用初級(jí)噴砼及時(shí)關(guān)閉，并且隔絕掌面與潮濕空氣接觸，以此保證結(jié)構(gòu)挖面的穩(wěn)定性。

實(shí)際開展隧道施工和建設(shè)時(shí)，首先，需要開展結(jié)構(gòu)頂部施工和建設(shè)，因此，項(xiàng)目施工時(shí)，應(yīng)針對(duì)隧道護(hù)拱區(qū)域進(jìn)行全面建設(shè)和施工，項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)時(shí)，鋼架搭建拱架腳不能設(shè)定渣土上，所以需要臨時(shí)拆除鋼架結(jié)構(gòu)，并且從根本上保證隧道工程進(jìn)行初期支護(hù)時(shí)，其變形數(shù)據(jù)的穩(wěn)定程度，當(dāng)在初期支護(hù)完成后，需及時(shí)對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償施工，初期支護(hù)建設(shè)時(shí)，則需要提前安裝直徑為42mm的回填注漿管道，確保安裝距離為2×2m。為此泥漿物質(zhì)應(yīng)使用純水泥泥漿物質(zhì)，其水資源和灰物質(zhì)的結(jié)構(gòu)比例需要控制在1:1.5，其注漿壓力控制在0.5MPa。

由于隧道建設(shè)時(shí)，其中在淺埋施工階段的洞口中心線圍巖效果相對(duì)較高，因此，在該施工區(qū)域應(yīng)鋪設(shè)花崗巖石，因此，淺埋施工階段進(jìn)行挖掘和施工時(shí)，如果以隧道中心線路以下的圍巖較小，所以自身自穩(wěn)能力，需要大量的藥量進(jìn)行爆破挖掘時(shí)，需要使用上半部分雙側(cè)內(nèi)部引導(dǎo)坑進(jìn)行結(jié)構(gòu)開挖，而下半部分則需要使用臺(tái)階進(jìn)行結(jié)構(gòu)開挖。

5 結(jié)語

由此可見，隧道工程建設(shè)時(shí)，高速公路在淺埋路段施工，并且所涉及工藝技術(shù)種類較多，在項(xiàng)目施工過程中，需要做好技術(shù)質(zhì)量控制工作，以此保證公路隧道施工可以符合技術(shù)操作的核心要求，為實(shí)際工程施工提供有益參考。