盖挖法过隧道浅埋段施工技术

杨 利 清

(中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151)

盖挖法过隧道浅埋段施工技术

杨 利 清

(中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151)

依据沪昆铁路客运专线云南段野火芽隧道地形特点，通过施工方案对比分析，采用盖挖法进行施工，并详细论述了该施工工艺的具体施工步骤及其质量控制要点，为同类工程积累了施工经验。

隧道，盖挖法，浅埋段，施工技术

1 工程概况

沪昆铁路客运专线云南段野火芽隧道位于云贵高原剥蚀构造丘陵区，隧道起讫里程D1K1061+375～D1K1063+288，全长1 913 m，为大断面单洞双线隧道。

本隧道D1K1061+538～D1K1061+572段为自然冲沟，冲沟右高左低，坡度在25°左右，其中沟底D1K1061+555处拱顶出露，沟内常年流水，冲沟两侧坡积层较厚，下伏泥盆系下统西屯组、下西山村组泥岩夹砂岩、泥灰岩地层。隧道地形断面图见图1。

2 现场踏勘情况

施工前，结合施工图对地表进行踏勘，经过实地踏勘，发现D1K1061+555处地表冲沟坡度较大，存在侧压，并且冲沟内冲击堆积层较厚，由于汇水面积较大，此处地下水丰富，受到地质构造(穿越向斜SE翼)的影响，岩体节理和裂隙较发育，呈层状、碎石土状，围岩岩体完整性和稳定性较差。

经断面测量，本处出露地表2 m，具体断面见图2。

3 优化方案

发现该超浅埋段后，针对实际地形条件提出两种施工方案：明挖法和盖挖法。经过对现场地形踏勘，进行了对比分析，决定采用盖挖法进行施工。施工方案对比表见表1。

4 施工工艺

表1 施工方案对比表

根据地形情况，本段隧道采用盖挖法施工，对地表松散及出露部分采用护拱进行施工地表防护，具体见图3。

施工过程分如下步骤进行。

4.1 地表处理

1)根据地形情况，将地表水引排至需要进行盖挖段落外侧。2)根据隧道轮廓线加大30 cm在地表进行施工放样，放样时考虑边坡稳定，将坡比设为1∶1。3)机械开挖至稳定基岩，对两侧边坡进行临时锚喷防护。4)施作长度6 m砂浆锚杆，锚杆间距50 cm，横向每侧两根，锚杆露50 cm作为护拱两侧托梁连接钢筋。5)由于线路左侧长期受流水冲刷严重，并存在偏压，在左边设置一道纵向为“L”形的托梁，托梁宽度为1.2 m，托梁位于完整基岩上，纵向钢筋采用φ22钢筋，环向主筋采用φ8钢筋，间距20 cm，钢筋与锚杆预留部分焊接，右侧置于基岩上。6)护拱底模采用土模，人工回填夯实，形成土拱，土拱上铺设塑料防水板作为地模，左侧外部侧模采用木模。7)护拱厚度1.0 m，底部设置φ10钢筋网，间距20 cm×20 cm，护拱纵向根据实际地形，应置于基岩上。8)一次性浇筑C30钢筋混凝土，混凝土必须振捣密实，并覆盖养护。9)根据工期安排，地表部分在暗洞开挖前1个月完成。

4.2 洞内施工

D1K1061+515～D1K1061+575段洞内采用三台阶起步法开挖，超前支护措施为φ76 mm中管棚，长度8 m(现场具备条件时，管棚一环长度可以取12 m)，环向间距0.4 m，纵向6 m一环。在冲沟处浅埋段混凝土护拱进出口处增设φ42 mm小导管，长度4 m。

1)中管棚施工。管棚应按设计位置施工，外插角8°～10°，为了防止钻进过程中钻杆下挠，导致侵限，外插角可以加大1°～2°。清理掌子面及上方危石后，测量放样孔位，红油漆标示。

管棚采用多功能快速钻机施作，个别孔位潜孔钻施作。施钻时，采用简易加工的导向架控制钻孔角度满足要求。

此段围岩岩体较破碎，岩体易受到地下水软化，严格按照设计要求注浆，提高破碎岩体完整性和堵截地下水，提高围岩的自稳能力。

每个管棚工作面配备ZTGZ-60/120注浆泵数量为1台。注浆前要先检查注浆管路和注浆泵的状况，确认正常后方可做压浆试验，并通过试验确定合理的注浆参数。注浆泵压力初压宜控制在0.5 MPa～1.0 MPa，终压控制在2.0 MPa为宜。

每根管棚一次完成注浆。浆液严格按照配合比拌制，现场通过控制浆液比重，保证浆液质量。注浆量应满足施工要求。

注浆过程中应随时检查孔口、邻孔、河沟、覆盖薄弱部位有无串浆现象，如果发现串浆，应立即停止注浆。采用间歇式注浆封堵串浆口，或用快硬水泥砂浆、锚固剂等进行封堵，直到不再串浆。如果注浆泵压力突然升高，可能发生了堵管,应立即停机检查；如果注浆泵压力值长时间不升高，应通过缩短凝结时间，进行小剂量、低压力注浆或间歇式注浆等方式，使浆液在孔隙中相对停留时间变长，以便于凝结，但停留时间不能超过注浆的凝胶时间，避免注浆不饱满。

DK1061+520断面左侧拱腰埋深不到4 m，布设50根管棚时，可以适当挪到左侧拱腰外侧布设。

开挖后发现管棚侵限时，切割掉侵入开挖轮廓内的部分，断口两侧分别用钢筋、工字钢焊接到型钢拱架上，也可增加2根2 m长度小导管进行补强。

地表钢筋混凝土护拱内无法布设管棚，可以适当挪到护拱以外拱腰外侧布设。

2)开挖。洞身开挖采用三台阶七步法，上台阶超前一定距离，中、下台阶同时跟进。根据围岩等级等条件，为了确保开挖、支护的质量和施工安全，合理确定台阶的长度，一般长为6 m。台阶的高度要根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，上台阶高度为4 m，中、下台阶高度为3 m左右。本段围岩整体性和稳定性差，拟采取缩短进尺，每次开挖1榀钢拱架，预留核心土3 m～5 m，上下台阶分左、右错开2 m～3 m开挖(台阶长度宜为3 m～5 m)，及时进行初期支护和仰拱，初支仰拱每次开挖施作3 m。

4.3 监控量测

1)洞外观察。洞外观察重点在洞身埋置深度较浅地段，包括地表是否开裂、是否沉陷、边坡及仰坡的稳定状态、地表水的渗透情况等。2)地表沉降观测。在护拱上每隔5 m设置一组观测点，开挖过程中，严格测量护拱的高程、点位坐标变化(3个断面)。浅埋段在地表每隔5 m设置一个观测断面，位置与洞内观测断面对应，同时在横向断面根据实际情况选定主断面，沿主断面布设沉降观测点，间距为3 m，以观察地表沉降的横向影响范围。按照设计及规范要求进行观测。3)洞内监控测量。沿隧道纵向每隔5 m设置一个观测断面，在拱顶和墙中布置观测点，净空变形测量宜在开挖后及早进行，初读数在开挖后12 h内并在下一环开挖前

读取。拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面，拱顶下沉测点原则上布置在拱顶轴线附近。拱顶下沉及净空变化量测点布置图见图4。4)量测结果。经过施工期间观测，采用盖挖施工过程中，三处观测断面，地表变形和洞内围岩收敛都符合规范要求，处于三级管理状态。

4.4 地表后期处理

浅埋段二衬施工完成后，顶部进行回填，保证回填土与地面要顺接，护拱以外上下游的20 m范围内沿自然沟底铺设一层25 cm厚C25混凝土铺砌，不仅可以提前堵截地表水的渗入，还可以减少地下水的补给。在冲沟混凝土铺砌浇筑前，在混凝土护拱上埋设沉降观测标志(3个断面)，便于后期对护拱进行沉降观测。

5 质量控制要点

1)地表明挖前，做好地表排水措施，防止局部积水。2)明挖时严格按照放样位置开挖，以减少对围岩的扰动，尽量少放炮；施工边墙锚杆时，要加强注浆控制。3)无工作室施工管棚时，要控制好钻孔角度和位置，同时加强管棚注浆工作。4)开挖时控制炮眼深度、装药量，减少对岩体的扰动，适时调整钻爆参数，严格控制隧道超欠挖。5)型钢拱架拱脚必须落在坚实处，锁脚锚管施作角度符合要求，与钢架焊接好，注浆满足要求；控制好型钢拱架连接板焊接和螺栓连接质量，确保型钢拱架的整体性。6)暗洞施工过程中要加强地表和洞内监控量测工作，发现异常及时处理。7)二衬强度达到设计强度后再对地表进行回填和永久排水系统施工。

6 结语

针对施工安全风险高、施工进度慢的特殊地形山岭隧道、浅埋段施工等特点，本次采用盖挖法通过野火芽隧道浅埋段，极大程度上减少了对地表的破坏，同时节约施工时间，在2个月内完成本浅埋段通过，平均每天进尺达1.2h，取得了良好效果和最佳效益，为同类工程积累了经验。

[1] 张倬元，王士天，王兰生，等.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，2008.

[2] 洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3] 铁建设[2010]241号，高速铁路隧道工程施工技术指南[S].

[4] 王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2002.

On construction technique of cover-excavation method through tunnel shallow buried sections

Yang Liqing

(No.1EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway20thBureauGroup,Suzhou215151,China)

Referring to the topographic features at Yehuoya Tunnel at Yunnan Section of Shanghai-Kunming Passenger Special Line, the paper compares and analyzes the construction scheme, adopts the cover-excavation method in the construction, and discusses the factual construction craft and its quality controlling points of the construction craft, so as to accumulate the construction experience for similar projects.

tunnel, cover-excavation method, shallow buried section, construction technique

2014-12-18

杨利清(1978- )，女，工程师

1009-6825(2015)06-0172-02

U455

A