软基浅埋隧道施工技术研究

梁宇斌

【摘要】本文着重介绍某高速公某隧道通过公路下方软基隧道综合配套施工技术的工程实践，

在软土和浅埋条件下进行隧道施工，需解决的难题较多，目前国内外的公路隧道施工当中，也不乏成功案例，但同时又是在填土公路下方的却极为少见，故对下穿公路的软基浅埋隧道施工技术进行系统的研究具有重要的工程意义和经济价值，可为以后类似隧道施工提供有益借鉴。

【关键词】隧道；浅埋；软基；施工

1 浅埋隧道的概念

在工程设计中，根据地质条件与施工特点，隧道工程又可分为深埋、浅埋、超浅埋隧道，一般情况下以隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱”作为区分。但要确定出界限是困难的，因为它与许多因素有关，因此只能按经验做出概略的估算，从深埋隧道围岩松动压力值是根据施工坍方平均高度出发，为了能形成此高度值隧道上覆岩体就应有一定的厚度，否则坍方会扩展到地面。为此，深、浅埋隧道分界深度至少应大于坍方的平均高度，且具有一定余量。

2 某隧道工程现状

围岩施工具有埋深浅、围岩软弱、基础为软弱层三大特点， 在最初施工中， 采取超前大管棚注浆支护加固地层后， 按台阶法施工， 该项方案起到了稳定掌子面， 加固拱部地层的作用， 但因隧道位于堆积土中， 且土层松软、松散、含水， 地基承载力低， 不能形成有效地基梁承载结构而出现隧道拱顶下沉、围岩收敛量超出设计预留量， 地表出现不同程度的下沉及开裂、拱脚局部有开裂的现象。

从形成机理上， 围岩在开挖后， 随着开挖空间的形成， 伴随应力集中和应力重新分布， 特别是下半部及仰拱基础没有进行预注浆加固， 围岩很快发生松驰、产生塑性变形， 形成地压变大， 并随时间松驰产生的裂隙向围岩深处扩展， 发生松散物流出， 上部、背部出现空洞。并因基础沉陷， 加剧破坏发展， 造成地表下沉和坍陷。左线前期在开挖过程中， 就出现了此现象， 沿隧道纵向形成凹槽， 横向最终扩散范围为土的剪切破坏角。软弱围岩的自支护能力是比较弱的， 甚至没有自支护能力， 在软弱围岩施工中最重要是提高围岩的自支护能力， 保证开挖及后续作业的进行。提高围岩自支护的基本方法是控制围岩的松驰、坍塌， 其处理原则是： 稳定掌子面、及时闭合和加固地层， 也是方案考虑的出发点和依据。

3 开挖方法的技术分析

（1）台阶分部开挖法： 又称环形开挖核心土法， 适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩段。上部留核心土支挡开挖工作面， 利于及时施作拱部初期支护， 增强开挖面的稳定， 核心土及下部开挖在初期支护保护下进行， 施工安全性好。主要优点是： 与微台阶相比， 台阶可以加长； 与侧壁导坑相比，施工速度快。

（2）侧壁导坑法

单侧壁导坑法： 适用于围岩较差，大跨， 地表沉陷难于控制。此法单侧壁导坑超前， 中部和另一侧的断面采用正台阶法施工。兼有正台阶法和双侧壁导坑法的优点。

双侧壁导坑法： 此法双侧壁导坑超前， 中部断面采用正台阶法施工。适用于浅埋特大跨、地表下沉量要求严格、围岩条件极差的隧道。

（3）CD 或CRD 工法： CD 工法、CRD 工法又称中隔墙法， 适用于大跨或特大跨隧道、地下洞室或城市过街道。兼备台阶法和侧壁导坑法的优点，与侧壁导坑法相比， 施工速度快。本法通过中隔墙的减跨， 临时仰拱用时封闭成环， 形成有利的支护体系， 能非常有效地控制下沉及收敛

（4）在本隧道段最初施工中，采取超前大管棚注浆支护加固地层后， 按环形开挖预留核心土法进行施工， 該方案起到了稳定掌子面， 加固拱部地层的作用， 但因隧道位于堆积土中， 且土层松软、松散、含水， 地基承载力低， 不能形成有效地基梁承载结构而出现隧道拱顶下沉、围岩收敛量超出设计预留量， 地表出现不同程度的下沉及开裂、拱脚局部有开裂的现象。地基承载力不足的问题， 是造成各种沉降的主要原因。台阶法方案变形的受力机理分析根据隧道埋深及量测资料分析。由于隧道埋深浅， 且土体松软， 上半断面拱架承受较大垂直压力和侧压力； 从已有量测结果看， 拱架下沉值最大， 水平收敛值次之， 拱架的下沉也是诱发侧压力的主要原因。从目前已支护成型的支护结构看， 拱脚喷砼开裂、脱落、拱脚钢架扭曲， 拱顶支护未见大的异常。这说明拱顶的垂直压力通过拱架整体下沉进行释放， 拱脚部位属于受力结构。

4 浅埋隧道施工方案分析

由于本段工程为浅埋、软基条件施工段，施工安全隐患大，防止隧道坍塌及沉降过大成为隧道施工的主要控制点。

进洞开挖前应适当加大预留沉降量防止累积沉降过大导致初支侵限，环形开挖完全采用机械开挖人工配合，严禁采用爆破施工，减小环形开挖面积，减小对土体的扰动，严格控制每循环进尺，保证土体的稳定性和安全性。坚持先护拱顶后开挖的原则组织施工，每次开挖进尺为一榀钢架间距：采用超前小导管预注双液浆措施，严格按事先通过试验确定注浆压力、注浆量进行施工，做到对土体有效固结，提高地层的自稳能力。下导开挖时两侧采用小导开挖交错进行，开挖过程中尽量减小开挖面积以适宜人工操作为宜，每次下导开挖进尺控制在两榀钢架间距为宜，拱脚底部采用纵向支垫槽钢的方法增强其拱脚整体受力稳定性，单侧下导开挖完成后及时施作初期支护使其整体受力结构加强，单侧下导开挖支护依此循环向前推进。单侧下导初期支护完成后采用洞渣部分回填预留上下行车通道，开挖另外一侧下导依此交错循环。 开挖成形后应尽早施作仰拱及二衬，做到步步成环、环套环，以改善受力条件。特别是对特殊地段、特殊部位如结合部等采取缩小钢架间距，加密超前小导管等强有力技术措施，以加强初期支护，确保稳定。加强对地面、洞内的监控量测，将安全可靠度纳入数字化管理轨道。开挖及初期支护后，量测拱顶下沉及拱腰、拱脚、墙腰的收敛，对地表沉降、构筑物位移情况等数据进行系统分析，发现异常情况立即停止施工并采取有效措施加强支护，防止围岩局部突变引起坍方。二次衬砌必须及时跟进参与主动受力，以便提供有效支撑。为此，采取开挖、支护、二衬流水作业形式，保证二次衬砌紧跟。

5 结论

通过精心组织力量， 合理安排施工程序，将开挖、支护、衬砌等施工程序进行平行作业，在软弱围岩环境条件下，快速施工，施工完成初期支护后，拱顶沉降0.15mm/d，处于稳定状态，确保了洞口段的施工质量与安全，达到了预期目的。在浅埋、软基条件下过公路施工，采用环形开挖双下侧小导坑方法，并辅以超前管棚支护的施工方法，在适当的地质条件下使用，能起到事半功倍的效果。严格的施工工艺和施工组织管理是隧道成功通过软基、浅埋公路下方隧道的保证。

参考文献

[1]宋英学.深圳麒麟山隧道工程施工方案[J].广东建材.2012（01）

[2]马乙一.浅埋富水隧道安全进洞综合防护措施[J].西部探矿工程.2006（09）

[3]施仲衡.浅埋暗挖法设计理论论述[J].现代隧道技术.2005（02）