新建隧道下穿既有高速公路施工技术

吴世兵

摘 要：新建隧道下穿既有高速公路的施工技术是公路施工建设的重要技术，其施工的工艺以及工程的质量直接关系到交通参与者的人身安全，因此需要深入进行研究。当前，相关施工技术依然存在诸多的不足之处，下穿隧道工程无法发挥出应有的效果，相关技术人员需要不断总结经验，提高施工的水平，保证工程质量达到要求，为交通系统的现代化建设作出贡献。

关键词：新建隧道；下穿既有高速公路；施工技术

中图分类号：U445.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）29-0162-02

Abstract： The construction technology of new tunnel underpass the existing expressway is an important technology of highway construction， its construction technology and the quality of the project is directly related to the personal safety of the traffic participants， so it needs to be studied deeply. At present， there are still many deficiencies in the relevant construction technology， the underpass tunnel project can not play its due effect， the relevant technical personnel need to constantly sum up experience， improve the construction level， and ensure that the quality of the project meets the requirements， to contribute to the modernization of the transportation system.

Keywords： new tunnel； underpass existing expressway； construction technology

在新建隧道的施工阶段如果不能够有效的控制，会导致既有隧道的损失，为了避免高速公路与隧道的施工产生交叉的影响，所以对施工企业普遍采用下穿的方式进行施工。下穿施工可以有效的避免对于高速公路的破壞，但会造成公路的路面以及路基的沉降，影响交通安全，导致车辆无法正常通行，因此采取合理的措施妥善控制，保证隧道的整体质量安全。

1 新建隧道下穿既有高速公路施工技术

1.1 前期的准备工作

在进行隧道施工之前需要充分考察施工现场的水文地质条件，气候状况以及综合的环境情况，综合分析这些因素，充分评估之后设计出合理的施工方案。具体需要考虑的因素包括路基的变形塌陷对交通情况带来的影响，衬砌出现裂纹以及裂缝对交通可能造成的影响。除了之外，还需要对于高速公路交叉位置可能出现的外力情况进行评估。在开始施工之前应当检查衬砌的回填区域以及具体的厚度，了解混凝土结构的裂缝以及强度，碳化的情况，准确评估该路段是否适合进行下穿施工[1]。

1.2 超前长管棚浆的预支护技术

在进行既有高速公路交叉隧道下穿施工之前需要进行超前长管棚预支护，首先应当进行长管棚的制作和加工，一般采用热轧无缝钢管或者钢花管，管壁的厚度为6mm，外径的尺寸为90mm。在施工使用之前需要进行加工的处理，把两端的位置加工为外丝扣，外插的角度控制为5度左右，间距控制在40厘米，将所有接错的部位进行连接。相邻的管材之间的环向距应当在10厘米以下，长管棚在施工时的径向误差控制在20厘米之内。加工之后需要打孔并且进行清理，确保内部干净完整，避免出现岩渣以及碎石，保证工程质量达标。在钻孔时，整体的形状应当与梅花相似，在钢花管的尾部设置止将段，保证密封，孔洞的直径控制在10厘米左右。最后进行注浆，为了保证预支护的整体质量需要使用水泥浆液，与水灰的配置比例为1：1，压力控制在0.5至2.0MPa，在注浆前期需要进行试验，确定合适的压力以及比例，充分搅拌进行施工。

1.3 优化相关的参数，加强监测

在施工过程中需要考虑到高速公路的实际情况，增加衬砌的强度，保证结构的质量以及安全，可以采用厚度加大的钢筋网以及强度较高的混凝土，提高整体结构的刚性。优化相关的参数，做好二次施工的准备，使用更高强度的材料保证质量。下穿施工具有一定的隐蔽性，需要在施工结束之后做好验收工作。

2 具体的工程实例

某公路隧道设计为六车道双洞的结构，其中最小埋深为4.5米，最大埋深为59.5米，右线YK10+350--YK11+070共计720米，左线ZK10+310--+980共计670米。该工程主要的土层结构包括强风化砂岩，微风化砂岩，残积粘性土，构造破碎带，强风化炭质砂岩，V级围岩785米，占总量的56.5%，VI级围岩475米，占总量的34.2%，IV级围岩130米，占总量的9.3%。

2.1 具体施工的方案

该隧道下穿既有高速公路的部分埋深比较浅，仅为6米左右，因此在施工的过程中需要严格控制路面的沉降。在具体的施工过程中首先需要进行小导管以及大管棚的超前支护施工，在左侧导坑的位置上台阶进行开挖施工，同时进行该位置的支护处理，随后进行右侧导坑的上台阶开挖施工以及相关区域的支护处理[3]。在两侧的施工完成之后进行中间位置的核心土上台阶开挖，并同时进行该位置的支护，随后开始进行核心土的中台阶以及下台阶的开挖处理，最后进行左侧以及右侧导坑下台阶的开挖，并且妥善进行支护，在所有工程结束之后拆除支护的设施，并进行二次的衬砌施工。

2.2 隧道工程的支护

该工程的隧道需要在右线的出口端YK10+800——YK10+977处以及走线ZK10+310——ZK10+928处下穿既有高速公路进行施工处理，隧道的中线与高速公路的夹角斜交的角度为45度至58度，埋深为6米至8米。中心的间距为43.5米，通过数据分析可知，该隧道为埋深较浅的大断面隧道。为了保证隧道的结构稳定，质量达到要求，需要采用断面复合式衬砌结构。避免围岩结构出现变形，防止出现坍塌的情况，也可以有效的避免上方高速公路的沉降，保证交通安全。

初期的支护格栅拱架主筋的材料选用Ф25螺纹钢，环向的钢筋结构采用Ф14螺纹钢，工程的中心间距为245毫米，中空的注浆锚杆为？覫25中空锚杆，环向的间距为1米，长为4米，纵向的间距为0.5米，利用网喷混凝土，要求的具体厚度为35厘米。工程的防水使用PVC板，厚度要求为1.5毫米，结合350g/m2的无纺布防水层。主筋的尺寸Ф28，分布钢筋的尺寸为Ф18，混凝土的厚度为70厘米，以此来进行二次衬砌。

采用小导管与大管棚的支护形式进行超前的支护，超前的小导管在隧道开挖的过程中随时进行施工，大管棚则需要在开挖的前期进行施工的处理。该工程的小导管采用？覫42的钢管，长为3米，在拱部的180度范围进行设置，环纵间距为0.3米×1.5米。超前的大管棚采用？覫159×10米的钢管，中间搭接为5米，中心间距为30厘米，双向对打进行施工，按照180度的范围进行布置，沿着隧道开挖的整体轮廓外放15厘米。

2.3 工程具体数值的计算

2.3.1 计算所需要的具体参数

该隧道工程的整体埋设比较浅，不受地质构造的影响，各个不同的岩层之间整合进行接触，属于连续的节奏，在计算的过程中只需要考虑重应力的作用，不需要考虑地质作用的影响。初期的支护以及临时的支护采用弹性材料以及梁单元的模拟，二次衬砌采用弹性材料模拟以及平面应变单元，底层则采用Mohr-Coulomb以及平面应变单元的模拟。参考相关部门关于隧道设计的具体标准，考虑车辆的冲击作用，选取合理的路面载荷，设置合理的冲击系数，最终得出工程建设所需要的各种数值。

結合该工程的实际情况，在施工的过程中下边界距离底板底3.5倍的高度开挖，上边界选取地表的位置，左右的边界为距离隧道边缘3倍的跨洞，工程的上下高位60米，左右的长度为120米，隧道处于中心的位置。

2.3.2 结构内力的相关分析

在实际隧道挖掘的过程中，开挖完成以及拆除全部临时支护时格栅拱架受到的轴力以及弯矩最大，这也是隧道工程最容易出现危险情况的阶段。该工程为双侧壁导坑法施工，支护结构的轴力以及弯矩数值在临时支护拆除支护明显增加，应当采用分段拆除的方法，同时加强监控，保证施工安全。初期的支护力在拱顶以及拱脚的位置均匀受压，左墙角位置的受力最大，对整体支护结构的稳定性产生不利的影响，在施工过程中需要在墙角的位置进行锁角的锚杆。相关的受力数值如下表所示：

同时需要严格控制路面的沉降，在V型的围岩埋深较浅时拱顶部位的位移同隧道宽度之间的比例应当控制在0.2%左右，通过计算得知本隧道的整体结构比较安全，施工方法基本合理。

3 保证施工安全的具体措施

3.1 建立完善的管理制度

施工单位应当结合实际情况，建立起完善的管理制度，加强对于操作人员的安全教育，提高其操作水平，在各个施工阶段落实责任制，建立管理人员的考核机制，对于不合格的人员进行处罚，管理制度务必细化，全面提高施工管理的整体水平。

3.2 加强施工现场管理

隧道下穿既有高速公路的施工，涉及到多个部门的工作，企业应当加强与其他单位的沟通协调，保证施工的顺利进行。在施工的过程中加强对于现场的管理，及时发现存在的安全隐患，妥善的进行处理。合理配置企业内部的各种资源，保证各个岗位的工作成果能够到达施工质量的要求。同时需要加强对于施工设备的维修保养，工程的施工往往涉及到多种设备，操作人员需要熟练掌握设备的操作技能，提高运用的水平。

4 结束语

新建隧道下穿既有高速公路的施工技术是公路交通建设的重要方法，相关单位应当结合实际的地质情况采用合理的施工方案，更好的为公路建设服务。

参考文献：

[1]张绍鹏.铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术分析[J].居舍，2017（33）：60.

[2]赵金华.铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究[A].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、清华大学经济管理学院.“如何建立科学决策机制理论研讨会——决策论坛”论文集（下）[C].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、清华大学经济管理学院，2015：1.

[3]杨云.浅谈铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工的控制技术[J].低碳世界，2017（04）：235-236.