公路隧道工程中浅埋地段的施工技术

郑更臣

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400000）

公路隧道工程中浅埋地段的施工技术

郑更臣

（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400000）

以实际工程为例，探究公路隧道施工中浅埋地段的施工技术，施工方案的合理选取，相关施工技术措施，提出4台阶9步开挖法。

4台阶9步开挖法；二次衬砌；监控量测

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.69

0 前言

随着社会发展步伐的不断加快，公路隧道建筑规模不断扩大。公路隧道工程向全国各地不断延伸，各地区的地形复杂状况，对施工技术提出了更为严格的要求。在公路隧道浅埋施工中，若施工技术选择不科学、针对性不强，则会使工程质量问题频发，延误工期，给施工单位造成不可估量的损失。以实际工程为例，探究隧道浅埋地段施工方案的选择及施工工序，以便提高施工效率。

1 工程基本情况

某公路工程隧道总长度4928 m，采取单线隧道建设模式，工程隧道里程为DK140+198～DK145+126 m，隧道设计时速160 km/h，其中DK144+433～DK144+502 m段为特殊地段，地质状况特征表现为沟谷浅埋段，该地段地下水丰富，沟水流量平均在13 000～15 000 m3/d。施工路段建筑房屋集中，而且地表有公路通过。图1所示为浅埋段纵断面图。施工单位通过细致、全面勘察，最终得出此地段土质分布松散，稳定性偏低，洞身地下水发育，为中等富水区，洞身部位使用型号为直径60 mm中管棚进行超前支护，预注水泥-水玻璃双液浆，全环设置为16型的钢架结构，各个钢架结构应保持一定的距离。地表部位采用直径70 mm钻孔进行注浆加固，以提高施工的有效性，确保工程按期、保质完成。

2 选取合理的施工方案

施工中考虑到DK144+433～DK144+502 m地段的特殊地质情况，在隧道开挖前主要采取的是注浆加固方式，在线路左右两侧15 m区域都需进行注浆处理，待注浆工作完成后使用型号为M10水泥砂浆及时封孔，恢复到原地貌。在实际施工中，受到当地居民的阻挠，给地表加固方案的顺利实施造成重重阻碍。处在这种两难的局面下，采取加强隧道支护参数来实现隧道的安全施工[1]。

图1 浅埋段纵断面图

（1）隧道开挖中会占据一些居民的住宅，施工单位与居民达成共识，通过赔偿的方式，来补救居民的损失，确保开挖工作的顺利开展。施工人员还需对地表与村民房屋进行监测，如实掌握地质状况，以便能够积极应对。

（2）通过计算将原有管棚进行更换，并对钢架之间的距离进行有效调整。

3 技术措施

3.1 结构受力分析检算

（1）荷载计算。考虑到施工地段的特殊性，因此在荷载计算时除了要进行水平压力值，而且垂直压力值也必须进行计算，以提高计算的精确性。

（2）结构计算。施工人员首先需对结构体进行受力分析，其次按照围岩级别以及地质状况，以破损阶段理论为基础进行结构计算，最终明确设计参数。

3.2 4台阶9步开挖法

4台阶9步开挖法主要是基于3台阶7步开挖法为准则所进行的新型开挖模式，各部位的开挖与支护顺着隧道纵向错开，采取平行推进的方式进行施工。施工具体流程：首先将隧道断面分为4个台阶，采取分步的方式进行开挖，借助大管棚进行护顶工作，开挖中应注意各台阶之间应保持一定的距离，同一台阶左右工作面要交互错开，其次进行平行流水作业。施工控制有5个要点。

（1）为了提高技术人员的技术水平，确保施工各个阶段顺利实施，在施工初期，建筑单位应组织所有人员进行岗前培训，施工中的安全因素要让每个人员铭记在心。施工单位在工程开始前要对所有的工作人员进行相关培训，让他们对工程内容有一全面的了解，尤其是施工中的关键环节更应引起足够的重视。在施工中应严格按照相关要求进行有效施工，将安全常驻心间，不做危险的行为，确保工程顺利竣工。

（2）隧道开挖过程中应对围岩缝隙结构情况进行全面分析，了解围岩的稳定性状态，根据调查结果对施工方案进行及时调整，严禁盲目施工。

（3）在实际开挖过程中，应根据各个地区岩体的特征明确中部拉槽的长度与宽度，尽可能防止边墙位移现象的发生。在围岩稳定性符合要求的基础上可将核心土撤离，以加快施工进度[2]。

（4）严禁在边墙马口部位对称开挖，应相互交错进行开挖，而且要预留一定的距离。

（5）台阶长度进行严格控制，要便于机械操作，一般控制在4 m左右为宜。

3.3 洞内大管棚小导管施作

洞身拱部设置有型号为直径108 mm的大管棚，管棚之间的环向距离为40 cm，每环为20根。可事先对洞内进行扩宽开挖，这样可方便大管棚作业的顺利实施；在实际开挖前应将I16型钢架制作完成，待洞室施工结束后，施工人员便可进行断面钢拱架的安装工作。由于浅埋地段的特殊性，可选取偏心锚杆钻机跟管施作Φ108（外径）mm×6 mm（壁厚）大管棚，可大大增强施工的效果。

3.4 规范监控量测

在隧道施工管理的众多内容中现场监控量测也是其中必不可少的环节，一方面可为施工提供一定的指导，确保各个阶段顺利实施，另一方面也能及时预报险情，杜绝不安全事故的发生。根据庙子沟浅埋地段的地质状况，采取地表量测与洞内量测相结合的方式进行监控。

3.4.1 洞内观察

（1）对已施工区段以及开挖工作面两部分进行观察，开挖工作面的观察工作主要在开挖结束后进行，观察内容要全面，不仅包括工作面的稳定性状态，而且还包括地表岩石状况等，若地质情况较为稳定，无异常变化时可一天进行一次观察，将观察结果进行全面记录。

（2）在观察中一旦发现地质条件异常，应在第一时间采取有效措施加以解决，并持续观察，直至处于稳定状态后，可每天进行一次观察。

（3）全部施工完成的区域每天必须进行至少一次的观测，观察的主要内容有锚杆、喷射混凝土等情况是否与规定要求相吻合。

3.4.2 对洞外的地表情况也应进行细致全面观察

（1）拱顶下沉与周边收敛量测。结合实际情况，选择同一断面位置对拱顶下沉与周边收敛量进行监测。量测频率见表1，表1中B为隧道开挖宽度。

表1 量测频率

（2）地表下沉量测。在地表测点与拱顶下沉的同一横断面位置设置观测点，这样可准确测量出地表下沉量。

（3）测点布置。选择同一水平断面设置拱顶下沉与地表下沉位置，按照测量结果最终选取4条水平测线作为开挖地段[3]。

（4）整理资料与数据统计。由于现场量测受各方面因素的影响，比如温度、地质环境等，所获取的数据必然存在一定的离散性，所以应对所获取的数据进行处理，寻求支护系统的受力变化特征，初步判断围岩与初期支护系统的稳定性高低。将所得出的数据经过汇总后上报给专业技术人员进行分析，并绘制成曲线图，以帮助工作人员正确分析现场施工情况，对存在问题部位及时加以改进，提高施工效率。

3.5 防排水施工

施工前，需对初支面上残存的水分进行清理，以避免残存的水分对二次衬砌造成侵蚀等不良现象。由于地下水较为丰富，在初期支护工作结束后喷射混凝土表面会有一定的水分渗出，这时施工人员需先将事先设置的半圆管进行引流，使水分有效流出，待水分全部流出后，使用砂浆对出水口进行涂抹，提高其密实性。此外还可使用防水板进行焊接铺挂，每条焊缝应＞15 mm，而且防水板表面无其他异常现象。严格按照一定的流程进行作业，并使用钢筋卡进行有效固定，提高其防水性能。

4 结束语

隧道工程中浅埋地段实施上述施工技术后，取得了显著成效。通过对方案进行优化设计，对原有的设计加固方案进行改进，大大提高了工程进度。采用2台钻机同时工作，在短时间内完成了管棚施工任务。考虑到地层较为松散等特征，施工中采取4台阶9步法进行开挖，提高了施工的安全性。施工中采取的二衬施工法，有效解决了地表水下渗等问题，提高了工程效率。经过全程监测，未发现地表房屋有下沉或者开裂现象。

［1］陈涛.合福铁路浅埋偏压隧道溜坍分析及整治方案研究［J］.石家庄铁道大学学报（自然科学版），2013（2）：56-60.

［2］苏永华，梁斌，伍文国.越岭浅埋偏压隧道支护系统承载特性分析［J］.湖南大学学报（自然科学版），2012（2）：1-6.

［3］叶飞，赵峰，王领战等.公路隧道工程建设质量管理［J］.长安大学学报（自然科学版），2007（2）：63-66.

U445.47+1

B

〔编辑 利 文〕