基于超浅埋隧道下穿高速公路安全施工技术分析

2019-02-16宋聪聪

四川水泥 2019年9期

宋聪聪

（河南建筑职业技术学院，河南郑州 450064）

0 前言

在超浅埋隧道下穿高速公路施工过程中，若是采取的施工技术或工艺不合理，高速公路后期在使用过程中可能会出现不均匀沉降、变形、裂缝等问题，不仅公路的应用价值无法充分发挥，还会增加安全事故的发生率。因此，施工单位要重视安全技术的重要性，结合各施工环节要点制定安全性较强的风险防范措施。

1 某超浅埋隧道下穿高速公路工程概况

本文例举的超浅埋隧道下穿高速公路工程左线长约1585 米，进口V 级浅埋段长度为190 米；右线总长度大约1586 米，V 级浅埋段长度为220 米；隧道出洞口上方高速公路接近于垂直通过，路面高程约为636 米，仅比隧道洞口顶部设计高程多出2 米；后崩坡积层厚度约为4.6 米，在如此厚度的下穿埋深条件下做到不影响高速公路正常运营安全，施工难度相对较大。另外，浅埋段范围内的围岩含泥量极大，多为松散破碎的堆积体，出于安全与质量考虑，施工单位将施工月进度控制在每月30 米。

2 增强超浅埋隧道下穿高速公路安全性的施工技术

2.1 应用锚杆技术改善地面沉降

1.观测沉降情况

在超浅埋隧道下穿高速公路施工中，由于下穿埋深比较浅，所以隧道洞口在挖掘时极易发生岩土松散问题，导致围岩在开挖后无法保持稳定成拱，地表也容易出现沉陷现象，因此为了保证施工安全，施工单位在采用锚杆技术改善地面沉降时，必须将此地表下沉量视为必备观测项目。通常在隧道开挖前对地表下沉量进行测量，在观测过程中还能获得准确性较强的全位移曲线，本文例举的工程隧道地表下沉量观测指标大致包括洞口段、洞身浅埋段、3—5 倍开挖宽度范围内的建筑密集区；为了保证施工质量，将浅埋段地表下沉量测、水平净空变化量测、拱顶下沉量测控制在同一断面上；为了避免对高速公路正常运行造成影响，施工人员对路面沉降情况进行实时监测，通过分析监测结果得出地层变化相关技术资料，为及时调整施工方案提供了有力支持[1]。

2.发挥锚杆技术作用

正常情况下，锚杆作业环节处于初喷混凝土环节后，若是能够充分发挥锚杆技术的作用，便可为超浅埋隧道下穿高速公路工程形成承载力较强的荷载结构奠定基础，对改善地面沉降以及隧道围岩无法自稳成拱问题具有积极影响。在具体应用锚杆技术时，施工人员首先要利用锚杆机在隧道拱部指定位置打孔，出于施工质量与安全考虑，隧道其他位置的孔洞应使用风动机钻取；其次，所有的孔洞必须圆滑、笔直且整齐，同时与岩面保持垂直角度，只有数据参数不存在偏差或偏差处于允许阈值范围内时，才能有效降低安全事故发生率；再者，所有锚杆都需要匹配垫板，这些垫板的主要作用是对不与岩面成垂直角度的孔洞进行调整，在保证垫板紧贴隧道岩面的同时将锚杆外露部分控制在10 厘米以内；最后，在开展中空锚杆施工时，施工人员必须严格遵循行业标准与设计图纸要求，对各个细节进行全面把控，以此实现将安装误差控制在1 厘米以内的目的。在超浅埋隧道下穿高速公路工程中应用锚杆技术，对减少参数误差、提高细节把控水平具有重要意义。

2.2 大管棚支护施工要点

1.制作导向拱

超浅埋隧道下穿高速公路的施工难点在于下穿埋深较浅、隧道拱部易因压力发生形变，通过对过往成功案例进行分析，发现降低隧道拱部承担的垂直压力能够避免对上层高速公路运行安全造成影响。对此，施工单位可以将大管棚支护技术应用于超浅埋隧道下穿施工中，利用导向管制作导向拱，为增强隧道拱部结构的稳定性与使用安全性奠定基础。在开展大管棚支护施工时，施工人员首先要将高速公路周边的通信光缆迁移并埋设到距离中央隔离带地面的0.8 米处，同时在施工过程中尽量远离通信光缆，此举的主要目的是保证施工现场的通信质量；其次，若是既不想对通信光缆造成破坏，又不能对其位置进行迁移，施工人员可以采取预埋导向管的方法；最后，将隧道起拱线作为大管棚支护施工的起点，两根相邻大管棚中心直线距离以30 厘米为最佳，管棚长度应为26 米，外插角为1 度，焊接导向拱的钢管要选择长度为2 米、直径为127 毫米的型号，同时严禁组成导向拱的各个导向管交叉[2]。

2.钻孔注浆

大管棚支护施工的重点环节是在超浅埋隧道衬砌拱圈采用人工方式安设厚壁钢管，由于该环节应用的材料以灰砂、卵石土为主，所以成孔规格的控制难度相对较大，施工人员在开展钻孔注浆工作时需要采用冲击钻进法并重复施工动作，以此保证钻孔位置与孔洞规格的精确性。在本文例举的超浅埋隧道下穿高速公路工程中，大管棚施工区域与高速公路路面的距离只有2 米，所以为了保证施工安全，施工单位安排了专门的监管人员对全施工过程进行监督管理，及时发现并解决了浆液在大管棚埋深最浅处发生泄漏的问题；该工程采用的注浆材料是规格为32.5R 的普通水泥，水灰比重在0.8 与1 之间，为了增强隧道拱部承载力，还增加了约10%的水玻璃。

2.3 保证隧道内外参数的准确性

若是隧道在施工过程中出现下沉现象，高速公路的路面也会随之下沉，影响公路应用的安全性，因此施工单位在开展超浅埋隧道下穿高速公路施工之前，需要对隧道内外参数进行全面测量，基于准确性较强的测量数据制定风险应急措施，以此降低安全事故发生率。

2.4 增强施工风险控制能力

1.对施工现场进行实时监测

为了提高施工风险控制水平，施工单位需要借助现代信息技术构建风险预警与管控系统，同时安排专业监测人员对施工现场进行7×24 监控，尤其是下穿高速公路范围内的围护施工，只有全面掌握围岩动态变化情况，才能保证评价围岩结构稳定性的科学性，有效规避安全事故发生[3]。在开展实时监测工作时，工作人员要对支护参数、下穿埋深、各环节施工时间、隧道受力情况、拱部应力分布状况等技术资料进行明确，根据实际监测结果调整施工方案与风险应对措施中的不合理之处，此法有利于增强施工现场风险应对能力。

2.基于分析结果制定风险管控方案

施工过程中，工作人员应先对实时监测结果进行整理与分析，基于分析结果针对隧道拱顶下沉情况、围岩水平位移量、支护结构稳定性等绘制时态曲线图，对当前监测结果与预期数值进行对比，找出不符合工程设计标准的参数，将其及时反馈给施工人员并督促其即时开展补救工作，尽力规避安全风险。除此之外，监测人员还需要对基于分析结果对施工现场提供合理指导，比如当发现隧道周边的收敛量未达到总收敛量的80%（标准）时，监测人员应要求施工人员对围岩支护结构进行调整，直至结构稳定为止。