淺埋卵石土層隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：為控制施工中隧道拱頂?shù)某两?，?guī)范隧道工程項目的施工，以某隧道工程項目為例，開展淺埋卵石土層隧道施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。通過明確此工程的暗挖中心所在位置，并對項目的基本情況進行分析。根據(jù)淺埋卵石土層的地質(zhì)特點，設(shè)計了隧道環(huán)形開挖預(yù)留核心土施工技術(shù)方案，并采用地表注漿與超前小導(dǎo)管相結(jié)合的聯(lián)合預(yù)加固方式，實現(xiàn)隧道工程的加固。通過施工現(xiàn)場監(jiān)測證明，監(jiān)測點的累計變形量、最大變形速率均在可控范圍內(nèi)，說明設(shè)計的施工方案在應(yīng)用中效果良好。

關(guān)鍵詞：卵石土層；聯(lián)合預(yù)加固；環(huán)形開挖；地表注漿；超前小導(dǎo)管

0" "引言

隧道作為現(xiàn)代城市交通體系的重要組成部分，其建設(shè)技術(shù)日益受到重視。然而，地質(zhì)條件的復(fù)雜多樣性給隧道施工帶來了諸多挑戰(zhàn)，其中淺埋卵石土層隧道施工尤為困難。淺埋卵石土層因其特殊的工程性質(zhì)，如松散、不均勻、透水性強等，使得隧道施工中的穩(wěn)定性控制、地下水處理、支護結(jié)構(gòu)選擇等問題變得尤為突出。

這類地質(zhì)條件下，隧道施工不僅面臨著坍塌、滑坡等安全風(fēng)險，還可能遭遇地下水涌入、洞身變形等質(zhì)量問題，給施工安全和隧道使用壽命帶來嚴重影響。基于此，本文開展淺埋卵石土層隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究，旨在提升施工技術(shù)的智能化、精細化水平，對推動隧道建設(shè)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1" "淺埋卵石土層隧道工程概況

本文以某隧道工程作為實例，開展相關(guān)研究。隧道工程基本情況如表1所示。

在淺埋卵石土層中，卵石分布不均，粒徑差異大，且常伴有軟弱夾層或透鏡體。這樣的地質(zhì)條件導(dǎo)致隧道開挖過程中易發(fā)生坍塌、滑坡等事故，嚴重影響施工安全[3]。因此，在淺埋卵石土層隧道施工中，需要加強對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘察和分析，制定合理的施工方案和風(fēng)險控制措施，確保施工安全和質(zhì)量。工程項目所在地的自然條件如表2所示。在掌握隧道工程的基本情況與地質(zhì)條件后，對此工程項目中的關(guān)鍵施工技術(shù)展開設(shè)計與分析。

2" "隧道施工技術(shù)設(shè)計

2.1" "隧道開挖方案

2.1.1" "環(huán)形開挖預(yù)留核心土技術(shù)

針對淺埋卵石土層的地質(zhì)特點，提出環(huán)形開挖預(yù)留核心土技術(shù)方案。此技術(shù)方案是隧道施工中一種重要的開挖方法，尤其在淺埋卵石土層等地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，該技術(shù)展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢[4]。該技術(shù)主要利用環(huán)形開挖的方式，逐步向前推進，同時在開挖過程中預(yù)留核心土，以維持洞身的穩(wěn)定性，確保施工安全。隧道施工技術(shù)方案如圖1所示。

2.1.2" "施工區(qū)域劃分及要求

在技術(shù)實施方面，環(huán)形開挖預(yù)留核心土技術(shù)，首先要求對隧道斷面進行精確劃分，確定環(huán)形開挖的邊界和核心土的預(yù)留位置[5]。根據(jù)隧道中心線所在位置，將隧道劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4個區(qū)域，其中Ⅳ區(qū)域為開挖中的核心土所在區(qū)域。在施工前，需要對區(qū)域①和②所在位置進行支護處理，同時對區(qū)域③和④所在位置進行回填。

開挖過程中，需采用合適的機械設(shè)備，如挖掘機、裝載機等，按照設(shè)計要求進行逐層開挖。同時，要嚴格控制開挖進度，避免過快開挖導(dǎo)致洞身失穩(wěn)。

2.1.3" "預(yù)留漏碴孔

隧道開挖技術(shù)方案中，預(yù)留漏碴孔是一個重要的環(huán)節(jié)，尤其在處理淺埋卵石土層這類復(fù)雜地質(zhì)條件時，它對于確保施工安全和洞身穩(wěn)定起到了關(guān)鍵作用[6]。

預(yù)留漏碴孔的主要目的是在隧道開挖過程中，為卵石、泥土等松散物質(zhì)的排出提供通道，從而避免洞身內(nèi)部積渣過多導(dǎo)致應(yīng)力集中或坍塌風(fēng)險增加。同時，通過合理設(shè)置漏碴孔，還可以控制開挖面的穩(wěn)定，減少因爆破等施工手段對洞身造成的擾動。

在技術(shù)方案實施中，預(yù)留漏碴孔的位置和數(shù)量，需根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果、隧道斷面尺寸以及開挖方法等因素綜合確定。一般來說，漏碴孔應(yīng)設(shè)置在開挖面的適當(dāng)位置，以便有效排出松散物質(zhì)[7]。同時，還需考慮漏碴孔的大小和形狀，以確保其能夠滿足排渣需求，又不至于對洞身結(jié)構(gòu)造成破壞。預(yù)留漏碴孔示意圖如圖2所示。

2.1.4" "核心土的預(yù)留和處理

在開挖過程中，對核心土的預(yù)留和處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。核心土作為支撐洞身穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)，其預(yù)留位置和大小需經(jīng)過精確計算和設(shè)計[8]。

開挖時，應(yīng)確保核心土的完整性，避免過度擾動。在核心土周邊，需采取必要的支護措施，如噴射混凝土、設(shè)置鋼支撐等，以增強洞身的穩(wěn)定性。

2.1.5" "卵石土層的排水與防水

針對卵石土層的透水性強的問題，需加強排水和防水。在開挖前，先對隧道區(qū)域進行地下水勘察，確定地下水的分布和流向。在隧道開挖過程中，設(shè)置排水溝和排水管，及時將地下水引出洞外，防止水患對施工造成不利影響。最后，采用防水混凝土和防水卷材等材料，對隧道洞身進行防水處理，確保隧道在運營過程中的安全性。

2.2" "隧道加固方案

2.2.1" "聯(lián)合預(yù)加固施工

聯(lián)合預(yù)加固施工是一種重要的隧道施工技術(shù)，特別適用于地質(zhì)條件復(fù)雜、穩(wěn)定性較差的區(qū)域。在淺埋卵石土層隧道施工中，采用聯(lián)合預(yù)加固施工方式，通過地表注漿與超前小導(dǎo)管方式應(yīng)相互配合，可形成一個完整的加固體系。

首先，通過地表注漿對隧道上方的地層進行整體加固，提高地層的穩(wěn)定性和承載力。然后，在隧道開挖面前方埋設(shè)超前小導(dǎo)管，形成預(yù)加固屏障，支撐開挖面，防止洞身坍塌。兩種方式相結(jié)合，可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，達到最佳的加固效果。

2.2.2" "地表注漿

地表注漿是聯(lián)合預(yù)加固施工中的關(guān)鍵一環(huán)。注漿技術(shù)通過在隧道上方的地表進行鉆孔，將特制的漿液注入到地層中，從而起到加固地層、提高地層承載力的作用。在淺埋卵石土層中，地表注漿可以有效地填充卵石間的空隙，增強土層的整體性，提高土層的抗?jié)B性和穩(wěn)定性。

注漿漿液的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、施工要求等因素進行綜合考慮，確保漿液具有良好的流動性和滲透性，能夠充分滲透到地層中，達到預(yù)期的加固效果。地表注漿施工技術(shù)方案如圖3所示。

為確保加固施工達到預(yù)期效果，按照地表注漿施工方案技術(shù)要求施工。地表注漿施工方案技術(shù)參數(shù)見如表3所示。

2.2.3" "超前小導(dǎo)管埋設(shè)

超前小導(dǎo)管是聯(lián)合預(yù)加固施工的另一個重要組成部分。超前小導(dǎo)管通過在隧道開挖面前方預(yù)先埋設(shè)小直徑的鋼管，并在鋼管內(nèi)注入漿液，形成一道預(yù)加固的屏障。這道屏障可以有效地支撐開挖面，防止洞身坍塌，為后續(xù)的開挖工作提供安全保障。

超前小導(dǎo)管的埋設(shè)位置和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)隧道斷面尺寸、地質(zhì)條件等因素進行精確計算和設(shè)計，以確保預(yù)加固屏障的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.3" "施工現(xiàn)場監(jiān)控量測

為避免施工造成隧道結(jié)構(gòu)的塌陷，應(yīng)進行施工現(xiàn)場的監(jiān)控量測。通過對參數(shù)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，可以掌握圍巖的動態(tài)變化，進而判斷施工方法的合理性以及隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

在監(jiān)控量測過程中，量測人員需嚴格按照制定的實施細則進行技術(shù)交底和操作。本次研究在隧道施工段共設(shè)置了25個監(jiān)測斷面，以隨機斷面為例，按照圖4布置方式進行監(jiān)控量測點的布置。施工現(xiàn)場監(jiān)測斷面量測點布置方式如圖4所示。

在明確隧道周邊收斂線所在位置的基礎(chǔ)上，在A、B、C點進行現(xiàn)場施工觀測。以典型的拱頂B點為例，記錄現(xiàn)場施工中監(jiān)測點的累計變形量與變形速率。

現(xiàn)場施工中監(jiān)測點的累計變形量與變形速率如圖5所示。從圖5所示的結(jié)果中可以看出，監(jiān)測點的累計變形量未超過50mm，最大變形速率未超過8mm/d，符合施工要求。

3" "結(jié)束語

由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，淺埋卵石土層隧道施工仍面臨諸多挑戰(zhàn)。為控制施工中隧道拱頂?shù)某两?，?guī)范隧道工程項目的施工，本文以某隧道工程項目為例，開展淺埋卵石土層隧道施工關(guān)鍵技術(shù)的研究。得到如下幾個方面的結(jié)論：

對拱頂變形進行監(jiān)測，待30d穩(wěn)定后發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測點的累計變形量、最大變形速率均在可控范圍內(nèi)，說明設(shè)計的施工方案在應(yīng)用中效果良好。對施工區(qū)其他測點進行監(jiān)控量測，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的測點無論是累計變形量，還是最大變形速率，都在允許范圍內(nèi)。

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（甘肅省臨夏公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅臨夏" "731100）