新建隧道交叉下穿既有公路施工技术分析

2019-01-22沈伟

智能城市 2019年3期

沈伟

（安徽省六安市金寨县交通运输局，安徽六安 237321）

随着公路工程项目的增加以及路网覆盖范围的扩大，由于客观地域条件限制，需要采取新建隧道下穿通过既有公路方式解决路线交叉问题。因此，全面了解施工中可能存在的风险因素，准确掌握各项施工技术的要点，并在施工过程中对各项技术指标严加控制，从而保证新建隧道交叉下穿既有公路施工过程中的安全和质量。

1 新建隧道下穿既有公路施工中存在的主要风险因素分析

施工过程中存在地质薄弱部位受到施工扰动而产生失稳变形的风险，对隧道结构的安全会产生严重的影响。隧道围岩开挖施工时，其含水量也会发生变化，产生强度下降的风险。同时，如果围岩的强度下降，就会影响其稳定性，增加开挖施工时的风险因素。对隧道进行分段开挖时，在撤换支护结构时，由于需要对力学体系进行转换，会存在一定的风险性。此外，平行施工也会增加围岩的扰动。如果在隧道工程的施工区域降水比较丰沛，且围岩的水敏性又比较强，会使围岩增加新的裂隙，影响围岩结构的稳定性。既有公路上通行车辆的载荷会造成隧道结构稳定性降低的风险。因此，在施工过程中需要综合考虑这些风险因素，采取科学的施工技术，保证施工的质量。

2 施工技术分析

2.1 采取超前支护方式提高围岩自稳能力

在新建隧道施工的过程中应采取分段开挖方式进行施工，并及时对围岩进行成环封闭，从而增强围岩的自承性能。采取有效的降排水措施，进一步提高围岩的承载能力。在施工要要对施工工序进行合理安排，防止影响相邻隧道的施工建设。此外，在开挖过程中，可采取抗滑桩等有效措施减少对堆积土体的扰动破坏，并加强对地面沉降现象的观测控制，确保相邻隧道结构的稳定性，使既有公路能够保证通行正常。

2.2 采用注浆导管、小导管或超前管棚方式进行超前支护

在进行支护施工时，可以在掌子面采用注浆导管的方式来进行临时性的超前支护，也可以采用小导管注浆或者超前管棚的方式来实现超前支护。超前小导管是稳定开挖工作面的一种非常有效的辅助施工方法。在软弱及破碎岩层施工中，超前小导管对松散岩层起到加固作用，注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。通过在对隧道洞口浅埋部分进行支护时比较适合采用小导管注浆或者超前管棚方式施工；而在对下穿既有公路部分进行超前支护施工时，则应在掌子面采用注浆导管的临时超前支护方式，或者采用双层小导管注浆以及超前长管棚和大管棚的方式来进行支护。

一般来说，超前支护管棚结构主要是由热轧无缝钢管来构成，且应采用长度为32 m的Ф108×6型的钢管，并将管棚拱部控制在140°范围内。管棚超前支护是为了在特殊条件下安全开挖，预先提供增强地层承载力的临时支护方法。超前管棚支护结构的中心应与开挖轮廓线保持35 m的间距，并将管棚环向间的距离控制在50 cm左右。同时外插角的设计范围通常应在1～2°之间，而在施工阶段则应将其控制在5～10°的范围以内。管棚支护刚度较大，施工时如再次发生塌方，塌渣也是落在管棚上部岩渣上，起到缓冲作用。即使管棚失稳，其破坏也较缓慢。管棚具有良好的环槽效应，掌子面爆产生的爆炸冲击波传播和爆生气体扩展遇管棚密集环形孔槽后被反射、吸收或绕射，大大降低了反向拉伸波所造成的围岩破坏程度和扰动范围。

在安装管棚施工过程中，如果围岩比较软弱，易碎性较强，则应在施工中重点加强对成孔以及塌孔的技术控制，并保证节段的拼装以及注浆施工质量。施工时可以采用全液压钻机等设备，合理控制设备的升级平移，并结合使用有线导向仪来保证导向的精确性，从而使终孔误差不超过25 cm，以减少对围岩的扰动影响。在钻进施工时，应精确控制钻进速度以及管棚偏角，并采用低速钻进的方式适当增加偏角，从而为顶进安装作业创造便利条件。在顶进前应根据长度的设计要求合理搭配钢管节，尽量减少接头的数量。在注浆施工前，应先进行注浆试验并确定注浆的配比。完成注浆后则应迅速充填水泥砂浆，以保证管棚的强度能够达到技术要求。

2.3 隧道下穿开挖施工以及支护技术

（1）利用双侧壁导坑技术进行开挖施工。在隧道开挖施工中要采用平行作业的施工方式，并合理安排双侧壁导坑的施工顺序，以保证施工进度的顺利推进。在施工中应采用双侧壁坑的施工技术来进行左右导洞的开挖作业，隧道左右线之间的距离控制在30 m左右，在左线应先进行右导洞的施工，在右线则应先进行左导洞的开挖。而相邻掌子面间则应保持至少15 m的间距。单洞的左右两侧的导坑应相互错开15 m左右，且侧壁导坑应比拱部的支护结构超前5 m左右。

（2）对围岩进行爆破的施工技术要点。围岩在爆破施工时会受到严重的影响，这主要是由爆破所引起的振动而造成的，而振动速度的大小则直接关系到围岩的稳定性。经过对实践经验的总结发现，当振动速度在12 cm/s以下时对围岩的扰动最小。而影响振动速度的因素则包括爆破装药量、炸药类型，围岩结构的具体条件，爆破顺序以及与爆源的间距等。因此，在爆破作业中要根据实际情况来对爆破各项参数进行合理的设置，例如，在布置炮眼时应按照密且浅的方式来设置，同时应精确控制单眼装药量，并采用微差方式来进行爆破作业，以达到微震的效果，降低振动强度。此外，为了在爆破时准确控制振动速度，应将循环进尺设定为1.5 m左右，这样就可以保证振动速度约为3 cm/s。

（3）对隧道进行临时支护的施工技术要点。在隧道的下穿施工过程中应及时封闭完成开挖部分，并尽快对其进行支护，以防止围岩发生变形的问题。开挖完成后要立即将拱架安装到位，并在核心土侧采用超前锚杆与喷射混凝土相结合的支护方式，同时应将临时仰拱架设到位，使其成环封闭。由于隧道拱形结构较为扁平，不利于应力的均匀分布，使得拱角处的应力较为集中，对基础的承载性能提出了较高的要求，但同时隧道洞口围岩受风化作用的影响比较强，其强度相对较低，因此，可以利用1 m×1 m规格的混凝土垫块来作为临时仰拱。

2.4 硬化隧道边缘地表的施工技术要点

对隧道地表进行注浆预加固后，还应采取硬化措施对隧道边缘10 m以内的地表进行处理，避免地表水出现下渗的情况，这样可以有效隔断地表水对地下水的补给。在隧道下穿既有公路的施工过程中，预加固注浆浆体固结以及施工扰动都会增加土体的沉降量，所以，需要采取补偿性注浆的方式来充填地层空隙。而在隧道成拱后，还会受到浆液收缩、超挖以及土体固结等因素的影响而造成土体沉降的进一步增加，因此，需要采取补偿性抬升注浆的施工技术来进行处理，从而对地表的沉降问题进行有效的控制。