浅谈隧道下穿高速公路回填土质施工技术

游长吉

摘要：在隧道施工的异常地形中，回填土地质是难以处理的一种特殊情况，本文结合某高速铁路隧道施工，总结在正在运营高速公路下方回填土地区隧道施工技术经验，为以后类似高速铁路回填土地质隧道施工提供参考。

关键词：高速公路；回填土；隧道施工；处理措施

1.工程概况

该高铁隧道工程起止里程桩号为DK54+296.130～DK55+574.130，总长1278m，隧道下穿后人工回填土地区高速公路主线及匝道。该隧道围岩部分段落为v级加强围岩，下穿高速公路回填土层，该地质为后人工回填土，且回填及其不密实。覆盖层厚度小于21m，围岩自稳能力较弱，初期支护易产生变形及破坏；同时隧道上方高速公路运行时车辆产生的振动荷载，对围岩的稳定造成不良影响。

2.施工难点

由于地表为正在运营的高速公路，以及回填土的特殊地质条件，支护封闭后随时间推移，围岩自身松散压力开始产生塑性应变，对隧道支护结构产生持续挤压作用，由于应力无法完全释放，且应力不断增加，施工中应力重分布及调整频繁，支护结构开始发生变形，且长时间无法达到变形收敛，最终造成大段落支护结构破坏及变形。根据以上分析，解决方案的总体思路如下：

（1）采用六部CRD开挖工法达到”小分块，快封闭”的目的，减少沉降及周边位移；（2）初支背后径向回填注浆加固，达到改良围岩松散结构提高围岩自稳能力，抑制地表渗水对洞身的渗透及破坏，从而控制围岩变形：（3）高速公路路基下方采用双排横向qb600mm超前水平旋喷桩进行加固处理，以固结高速路面下部路基，并同时增加了路面的承压力；（4）加强监控量测，根据监测数据进行变形分析，为合理的施工提拱理论依据。

3.隧道施工情况

3.1开挖支护情况

隧道施工采用六部CRD开挖工法施工，机械设备为空压机四台，在作业面配备IHI微型挖掘机1台，小松中型挖掘机1台，荣威中型装载机1台。开挖采用人工配合机械方式，控制每循环开挖进尺不超过一榀钢架间距，支护按照v级围岩加强复合式衬砌断面施作，设计支护参数为：采用超前管棚和小导管预注浆；120b型钢钢架，间距50cm/榀；拱墙采用φ42径向注浆管，注浆管间距1.0mx1.0m（环×纵）；钢筋网采用φ8，网格20x20cm；全环喷射C25混凝土，厚度28cm。实际施工中。考虑隧道围岩地质条件较差，围岩下沉变形较大，开挖预留变形量调整为50cm。

3.2施工变形情况

该隧道施工工期较长的主要原因是由于该地质条件的特殊性，隧道施工中虽然采取的支护措施较强，但施工中还是多次出现隧道上部高速公路下沉，地表、拱顶沉降。经过监控量测数据分析，地表沉降最大值达到380mm，沉降速率最大值达到45mm/d：洞内拱顶沉降最大值达到670mm，沉降速率最大值达到76mm/d，根据施工规范要求，停止断面掘进施工，隧道在此期间一直处于停工状态，严重影响了工程的施工进度。

4.变形原因分析

该隧道人工后回填土段，洞身开挖后揭示围岩实际为土石抛填土体，石块大小不均，以泥岩为主，孔隙率较大，回填密实度较差，层间及颗粒间粘结程度差，自稳定性低，并伴有少量渗水，上覆回填体分层厚度一般在1.5m～2m，层间铺有土工格栅，由于人工后回填土的特殊性质，极易产生塑性大变形，隧道掘进时虽采用人工配合机械开挖，但土体仍产生扰动。

5.施工方案优化及技术改进措施

在施工期间多次发生隧道沉降变形，虽然有地质条件差等客观因素，但通过分析总结原因、优化施工工艺、改进创新技术，使得隧道掘进施工得以顺利展开。

5.1开挖工法的优化

隧道刚开始施工时，对围岩的岩性判断不足，导坑内微台阶上部开挖距下部封闭距离过长，上部未封闭段落初支结构承受围岩荷载的能力降低，随着时间推移，累计沉降量不断加大。通过试验，优化了开挖工法。采取了微台阶内步步成环的策略。

5.2步距空间的优化

六部CRD工法施工较为复杂，作业面多，工序安排紧凑。为便于机械设备展开施工，减少各工序间的干扰，利于工序交叉平行作业，在规范范围内对各部作业步距进行调整，造成各部步距过长未能及时进行封闭。通过方案优化，采取了短步距的方案，同时在初期支护存在不稳定状况时，采取提前施作衬砌的原则。

5.3支护措施的优化

由于地质的复杂性，原设计参数不足也是导致围岩变形的一大主因，经过多次四方专题研究论证，最终变更调整并加强了设计参数，采用125a代替120b钢架，使得初支支护刚性得到有效加强。

5.4注浆技术的优化

普通径向注浆工艺难以有效加固该地质围岩空隙：由于进度压力，超前水平旋喷加固后，旋喷土体尚未达到理想强度时开挖，造成围岩预加固效果较差。通过方案优化，径向注浆采用袖阀管定位注浆技术，加强了初支背后回填注浆质量，提高了围岩自承载能力：通过采取深孔超前水平旋喷预加固技术解决了旋喷土体强度不足的问题。

5.5监控量测的优化

施工中强化信息化监控量测，动态分析围岩变形情况，全面掌握在隧道施工过程中对围岩的影响范围、影响程度。及时优化设计参数并指导施工。

6.结语

从该高铁隧道的施工情况来看，在后人工回填土隧道施工时应注意以下几点：衬砌刚性支护应及时进行：支护结构体系应步步成环：特殊地质支护措施应合理加强：监控量测应动态设计及动态指导施工。实践证明，在该隧道施工中所采用变形控制方案及技术改进措施是可行的、有效的，为日后同类地质隧道施工提供了参考。