大跨浅埋路基回填土隧道变形控制分析

唐金仕

（重庆曾家岩大桥建设管理有限公司，重庆 400060）

随着我国交通行业的快速发展，公路工程建设等级不断提高，同时隧道工程建设数量越来越多。隧道施工方案不但能够缩短行车里程，而且生态环境保护效益较高，能够提高交通线型标准。大跨浅埋隧道围岩结果稳定性比较差，如果施工现场控制不当，则会发生垮塌事故，导致地表开裂，进而影响地基结构稳定性。为此，亟需对大跨浅埋路基回填土隧道变形控制要点进行深入研究。

1 大跨浅埋隧道下穿路基变形机理

在隧道工程下穿施工中，底层结构、轨道板以及路基能够形成共同作用体系。在隧道开挖施工中，可能造成周围地层发生变形，并逐渐传递至路基，导致路基变形，最终对上部轨道结构造成不良影响。在道路结构中，路基能够起到支撑作用，需与隧道工程轨道板以及地基进行连接，这样能够将轨道上覆结构荷载传递至地基中。路基变形形式主要有两种，一是路基主体变形；二是路基基础变形。其中，路基主体变形指路基在隧道工程荷载作用下所造成的变形。

在隧道工程施工中，需增加压实密度，以此对地基工后沉降进行有效控制。在路基施工中，通过应用大型机械设备对路基土体进行压密处理，能够有效提高土体结构强度。基床是路基结构中的关键组成部分，只有保证基床强度，才能够避免路基结构受到破坏，同时还应提高基床排水性能。另外，还应提高基床刚度，避免发生路基结构变形。对于路基变形过程，可分为三个阶段：第一，弹性-塑性变形阶段；第二，不均匀变形阶段；第三，蠕变阶段。在第一变形阶段，当路基土体受到上覆荷载作用后，即可产生压缩变形；而在第二阶段，如果路基填方施工材料均匀性比较差，则会造成路堤中发生应力集中，进而导致路基横向不均匀沉降；在第三阶段，路基结构蠕变过程越来越复杂，并发生弹塑性变形。

在隧道工程下穿施工中，地基变形的影响因素主要有两种，分别为地基岩土自身性质影响以及下穿隧道施工对地基所造成的扰动作用。在隧道工程开挖施工中，如果对围岩结构的扰动作用比较大，则路基变形量也比较大。另外，如果路基受到附加荷载影响，也会发生变形，这与地基岩土结构物理力学参数密切相关。如果力学参数比较差，则路基变形量也比较大，当路基受到附加荷载影响，则变形量比较大。

2 大跨浅埋路基回填土隧道变形控制技术

2.1 超前管棚注浆法

在隧道工程超前管棚注浆施工中，可沿隧道工程边缘轮廓上部分，按照一定行间距进行隧道开挖施工，使得隧道施工方向左右外插角度能够形成环形布置形式，再利用钢管进行压力注浆施工时，即可形成类钢管混凝土结构。在应用超前管棚注浆施工技术时，钢管能够对超前管棚发挥支护作用，同时还可将浆液灌注至所需加固地层。在实际施工中，通过钢管注入浆液，浆液可渗透至围岩结构中，并发生结晶体凝聚，从而改善上覆地层结构稳定性。

2.2 全方位高压喷射工法

在路基变形控制施工中，可采用全方位高压喷射施工技术，通过对排浆量进行优化调整，能够对地内压力进行有效控制。在地内压力作用下，可有效保证成桩直径，同时不会对生态环境造成不良影响。在全方位高压喷射施工中，可选择在水平方向或者垂直方向喷射浆液，以此保证富水土层水平向施工安全性。通过利用专用排泥管进行排浆施工，对泥浆材料进行集中化管理，能够避免对施工场地造成污染，同时还可优化调整地内压力，避免泥浆进入地下管道或者水体中。

2.3 CFG桩板联合加固法

CFG桩板结构是由CFG桩、钢筋混凝土桩以及钢筋混凝土承载板所组成的，可对软弱地基起到加固作用。CFG桩板结构的加固机理包括以下三点：第一，CFG桩能够起到土体置换作用；第二，混凝土筏板可有效支撑上覆地层荷载，并发挥承载作用，将上覆地层传递荷载，促进桩体之间土体压缩模量的增加，进而提高土体结构的承载能力；第三，桩体结构能够对地层起到挤密作用。在CFG桩施工中，桩体施工材料会发生水化作用，导致周边土体发热、吸收水分并膨胀，从而对周边土体起到挤压作用。

3 大跨浅埋路基回填土隧道变形控制实例

3.1 工程概况

在某隧道工程施工中，左线行车道需下穿道路工程，而右线行车道需穿越周边农村。通过对隧道工程施工区域地质条件进行勘查，发现围岩结构为全风化花岗岩，并且局部为强风化花岗岩，隧道工程埋深在18～31m。另外，该隧道工程下穿道路路基处于山体冲沟，在坡脚位置，采用挡墙施工技术进行防护，在山体开挖施工中，将开挖土体倾倒至路基结构中，并组织施工人员进行夯实加固处理。为了保证在隧道工程下穿道路施工中，避免地面建筑工程产生裂缝和地基沉降变形，需根据施工现场实际情况，联合应用洞外地表加固施工技术以及洞内超前管棚支护施工技术。在隧道工程开挖施工中，如果施工区域地质条件比较复杂，则可采用环形预留核心土开挖施工技术。

3.2 洞外地表加固技术

（1）全面清理下穿道路工程坡面植物，并修整坡面。（2）在道路工程路床坡脚位置，沿坡脚线安装两排长度为15m的Φ108mm钢管抗滑桩，采用超前长管施工技术。在钢管桩施工完成后，在桩顶采用C15混凝土浇筑护桩。在钢管桩施工中，在达到洞身开挖施工范围后，需测量桩长，确保桩体结构处于洞身开挖施工范围。（3）在道路工程干砌片石挡墙施工中，钻φ42mm小导管进行注浆加固处理，导管长度为5m，采用梅花形布置形式。同时，对于道路工程路床，还需采用注浆技术进行加固。

3.3 洞内超前大管棚和小导管联合支护

在隧道工程超前支护施工中，大管棚施工技术比较常见，主要被应用于隧道工程洞口进洞超前加固施工中。洞内作业空间小，如果采用管棚施工技术，需在洞身开挖轮廓线以外进行支护施工。如果在洞内进行大管棚施工，则需对洞身进行扩挖施工。在该工程大管棚施工中，应用履带式高风压潜孔钻，与拱顶距离在50cm以上，在开挖断面之前5m，需扩大断面，确保钻机具有充足操作空间。

（1）超前大管棚。超前大管棚可采用热轧无缝钢管以及钢花管进行加固，钢管两端需采用预加工施工方式制作为外丝扣。管棚可设置在拱腰以上2m位置，并沿开挖轮廓线进行布设，钢花管采用梅花形布置形式。①导向墙可采用两榀格栅钢架作为支撑结构，对导向管进行焊接连接，并喷射C20混凝土，进而形成导向墙。②管棚安装。根据设计深度要求进行钻孔施工，钻孔完成后，将管棚顶入钻孔中，在管棚施工完成后，即可进行一次性注浆施工，注浆压力为0.5～1.0MPa。

（2）超前小导管支护。管棚长度为10m每环，在两个环之间，需应用超前小导管作为支护结构，两环之间的搭接长度应控制在3m以上。超前小导管可采用热轧无缝钢管制作，钢管前端应制作为尖锥状，同时钢管尾端需焊接加劲箍，并设置压浆孔，管壁四周需钻压浆孔。在超前小导管施工中，管棚需与隧道衬砌中线保持平行，然后再以10～15°仰角打入至拱部围岩中，在完成一排钢管后，即可封闭掌子面，并进行注浆施工，采用小导管超前支护断面形式。在进行超前小导管布设时，纵向间距为320cm，各排搭接长度应控制在1.0m以上。

3.4 洞身开挖施工技术

在隧道工程洞身开挖施工中，采用环形预留核心土三台阶开挖施工方式。对于隧道工程拱部，进行环向一次开挖施工方式，并预留核心土，每次循环进尺0.8m。在掘进5m后，中台阶分左右两侧掘进施工，每次掘进0.4m。为了避免对拱部以及拱脚稳定性造成不良影响，需将中台阶两侧边腿之间距离控制在3m以上。在下台阶掘进施工中，也需采用分左右两侧施工方式，各部分掘进间距应控制在5m左右。在该工程施工中，施工现场地质条件复杂，如果路基结构沉降变形比较大，则还需及时增加中台阶临时仰拱，以此控制路基变形发展。初期支护结构可采用拱、锚、网、喷联合结构形式，在拱架支撑施工中，拱架间距需控制在40cm左右，同时还需设置双层钢丝网片，锚杆采用注浆小导管，并应用梅花形布置形式，锁脚为注浆注浆小导管。在初期支护结构架设完成后，采用C20混凝土进行喷射施工。在三台阶支护施工完成后，对于系统锚杆以及锁脚钢管，也需进行注浆加固处理。

4 结束语

综上所述，文章主要结合实例，对大跨浅埋路基回填土隧道变形控制施工技术要点进行了详细探究。在隧道工程的洞身开挖支护施工中需下穿道路工程，此时会扰动地层结构，并造成路基结构变形，对此，在隧道工程施工中，必须加强洞内、洞外变形控制，并做好路基结构保护，保证道路工程结构稳定性。另外，还需对施工现场地质地形条件进行勘查，对地表结构进行加固处理，进而有效控制地表变形，保障道路工程安全进行。