隧道工程中淺埋地段的施工技術

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摘要：以實際工程為例，探究公路隧道施工中淺埋地段的施工技術，施工方案的合理選取，相關施工技術措施，提出4臺階9步開挖法。

關鍵詞：4臺階9步開挖法；二次襯砌；監(jiān)控量測

0前言

隨著社會發(fā)展步伐的不斷加快，公路隧道建筑規(guī)模不斷擴大。公路隧道工程向全國各地不斷延伸，各地區(qū)的地形復雜狀況，對施工技術提出了更為嚴格的要求。在公路隧道淺埋施工中，若施工技術選擇不科學、針對性不強，則會使工程質(zhì)量問題頻發(fā)，延誤工期，給施工單位造成不可估量的損失。以實際工程為例，探究隧道淺埋地段施工方案的選擇及施工工序，以便提高施工效率。

1工程基本情況

某公路工程隧道總長度4928m，采取單線隧道建設模式，工程隧道里程為DK140+198～DK145+126m，隧道設計時速160km/h，其中DK144+433～DK144+502m段為特殊地段，地質(zhì)狀況特征表現(xiàn)為溝谷淺埋段，該地段地下水豐富，溝水流量平均在13000～15000m3/d。施工路段建筑房屋集中，而且地表有公路通過。圖1所示為淺埋段縱斷面圖。施工單位通過細致、全面勘察，最終得出此地段土質(zhì)分布松散，穩(wěn)定性偏低，洞身地下水發(fā)育，為中等富水區(qū)，洞身部位使用型號為直徑60mm中管棚進行超前支護，預注水泥-水玻璃雙液漿，全環(huán)設置為16型的鋼架結(jié)構，各個鋼架結(jié)構應保持一定的距離。地表部位采用直徑70mm鉆孔進行注漿加固，以提高施工的有效性，確保工程按期、保質(zhì)完成。

2選取合理的施工方案

施工中考慮到DK144+433～DK144+502m地段的特殊地質(zhì)情況，在隧道開挖前主要采取的是注漿加固方式，在線路左右兩側(cè)15m區(qū)域都需進行注漿處理，待注漿工作完成后使用型號為M10水泥砂漿及時封孔，恢復到原地貌。在實際施工中，受到當?shù)鼐用竦淖钃希o地表加固方案的順利實施造成重重阻礙。處在這種兩難的局面下，采取加強隧道支護參數(shù)來實現(xiàn)隧道的安全施工（1）隧道開挖中會占據(jù)一些居民的住宅，施工單位與居民達成共識，通過賠償?shù)姆绞剑瑏硌a救居民的損失，確保開挖工作的順利開展。施工人員還需對地表與村民房屋進行監(jiān)測，如實掌握地質(zhì)狀況，以便能夠積極應對。（2）通過計算將原有管棚進行更換，并對鋼架之間的距離進行有效調(diào)整。

3技術措施

3.1結(jié)構受力分析檢算

（1）荷載計算。考慮到施工地段的特殊性，因此在荷載計算時除了要進行水平壓力值，而且垂直壓力值也必須進行計算，以提高計算的精確性。（2）結(jié)構計算。施工人員首先需對結(jié)構體進行受力分析，其次按照圍巖級別以及地質(zhì)狀況，以破損階段理論為基礎進行結(jié)構計算，最終明確設計參數(shù)。

3.24臺階9步開挖法

4臺階9步開挖法主要是基于3臺階7步開挖法為準則所進行的新型開挖模式，各部位的開挖與支護順著隧道縱向錯開，采取平行推進的方式進行施工。施工具體流程：首先將隧道斷面分為4個臺階，采取分步的方式進行開挖，借助大管棚進行護頂工作，開挖中應注意各臺階之間應保持一定的距離，同一臺階左右工作面要交互錯開，其次進行平行流水作業(yè)。施工控制有5個要點。（1）為了提高技術人員的技術水平，確保施工各個階段順利實施，在施工初期，建筑單位應組織所有人員進行崗前培訓，施工中的安全因素要讓每個人員銘記在心。施工單位在工程開始前要對所有的工作人員進行相關培訓，讓他們對工程內(nèi)容有一全面的了解，尤其是施工中的關鍵環(huán)節(jié)更應引起足夠的重視。在施工中應嚴格按照相關要求進行有效施工，將安全常駐心間，不做危險的行為，確保工程順利竣工。（2）隧道開挖過程中應對圍巖縫隙結(jié)構情況進行全面分析，了解圍巖的穩(wěn)定性狀態(tài)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果對施工方案進行及時調(diào)整，嚴禁盲目施工。（3）在實際開挖過程中，應根據(jù)各個地區(qū)巖體的特征明確中部拉槽的長度與寬度，盡可能防止邊墻位移現(xiàn)象的發(fā)生。在圍巖穩(wěn)定性符合要求的基礎上可將核心土撤離，以加快施工進度[2]。（4）嚴禁在邊墻馬口部位對稱開挖，應相互交錯進行開挖，而且要預留一定的距離。（5）臺階長度進行嚴格控制，要便于機械操作，一般控制在4m左右為宜。

3.3洞內(nèi)大管棚小導管施作

洞身拱部設置有型號為直徑108mm的大管棚，管棚之間的環(huán)向距離為40cm，每環(huán)為20根。可事先對洞內(nèi)進行擴寬開挖，這樣可方便大管棚作業(yè)的順利實施；在實際開挖前應將I16型鋼架制作完成，待洞室施工結(jié)束后，施工人員便可進行斷面鋼拱架的安裝工作。由于淺埋地段的特殊性，可選取偏心錨桿鉆機跟管施作Φ108（外徑）mm×6mm（壁厚）大管棚，可大大增強施工的效果。

3.4規(guī)范監(jiān)控量測

在隧道施工管理的眾多內(nèi)容中現(xiàn)場監(jiān)控量測也是其中必不可少的環(huán)節(jié)，一方面可為施工提供一定的指導，確保各個階段順利實施，另一方面也能及時預報險情，杜絕不安全事故的發(fā)生。根據(jù)廟子溝淺埋地段的地質(zhì)狀況，采取地表量測與洞內(nèi)量測相結(jié)合的方式進行監(jiān)控。3.4.1洞內(nèi)觀察

（1）對已施工區(qū)段以及開挖工作面兩部分進行觀察，開挖工作面的觀察工作主要在開挖結(jié)束后進行，觀察內(nèi)容要全面，不僅包括工作面的穩(wěn)定性狀態(tài)，而且還包括地表巖石狀況等，若地質(zhì)情況較為穩(wěn)定，無異常變化時可一天進行一次觀察，將觀察結(jié)果進行全面記錄。（2）在觀察中一旦發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件異常，應在第一時間采取有效措施加以解決，并持續(xù)觀察，直至處于穩(wěn)定狀態(tài)后，可每天進行一次觀察。（3）全部施工完成的區(qū)域每天必須進行至少一次的觀測，觀察的主要內(nèi)容有錨桿、噴射混凝土等情況是否與規(guī)定要求相吻合。

3.4.2對洞外的地表情況也應進行細致全面觀察

（1）拱頂下沉與周邊收斂量測。結(jié)合實際情況，選擇同一斷面位置對拱頂下沉與周邊收斂量進行監(jiān)測。量測頻率見表1，表1中B為隧道開挖寬度。（2）地表下沉量測。在地表測點與拱頂下沉的同一橫斷面位置設置觀測點，這樣可準確測量出地表下沉量。（3）測點布置。選擇同一水平斷面設置拱頂下沉與地表下沉位置，按照測量結(jié)果最終選取4條水平測線作為開挖地段[3]。（4）整理資料與數(shù)據(jù)統(tǒng)計。由于現(xiàn)場量測受各方面因素的影響，比如溫度、地質(zhì)環(huán)境等，所獲取的數(shù)據(jù)必然存在一定的離散性，所以應對所獲取的數(shù)據(jù)進行處理，尋求支護系統(tǒng)的受力變化特征，初步判斷圍巖與初期支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性高低。將所得出的數(shù)據(jù)經(jīng)過匯總后上報給專業(yè)技術人員進行分析，并繪制成曲線圖，以幫助工作人員正確分析現(xiàn)場施工情況，對存在問題部位及時加以改進，提高施工效率。

3.5防排水施工

施工前，需對初支面上殘存的水分進行清理，以避免殘存的水分對二次襯砌造成侵蝕等不良現(xiàn)象。由于地下水較為豐富，在初期支護工作結(jié)束后噴射混凝土表面會有一定的水分滲出，這時施工人員需先將事先設置的半圓管進行引流，使水分有效流出，待水分全部流出后，使用砂漿對出水口進行涂抹，提高其密實性。此外還可使用防水板進行焊接鋪掛，每條焊縫應＞15mm，而且防水板表面無其他異常現(xiàn)象。嚴格按照一定的流程進行作業(yè)，并使用鋼筋卡進行有效固定，提高其防水性能。

4結(jié)束語

隧道工程中淺埋地段實施上述施工技術后，取得了顯著成效。通過對方案進行優(yōu)化設計，對原有的設計加固方案進行改進，大大提高了工程進度。采用2臺鉆機同時工作，在短時間內(nèi)完成了管棚施工任務。考慮到地層較為松散等特征，施工中采取4臺階9步法進行開挖，提高了施工的安全性。施工中采取的二襯施工法，有效解決了地表水下滲等問題，提高了工程效率。經(jīng)過全程監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)地表房屋有下沉或者開裂現(xiàn)象。

參考文獻

［1］陳濤.合福鐵路淺埋偏壓隧道溜坍分析及整治方案研究［J］.石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2013（2）：56-60.

［2］蘇永華，梁斌，伍文國.越嶺淺埋偏壓隧道支護系統(tǒng)承載特性分析［J］.湖南大學學報（自然科學版），2012（2）：1-6.

［3］葉飛，趙峰，王領戰(zhàn)等.公路隧道工程建設質(zhì)量管理［J］.長安大學學報（自然科學版），2007（2）：63-66.

作者:鄭更臣 單位:中鐵十八局集團隧道工程有限公司