房建工程中下浅覆土暗挖隧道的施工技术

黄 伟

融兴建设集团有限公司 浙江金华 321000

1 工程概况

某工程项目的暗挖隧道横断面基础设计为马蹄形隧道的建筑边界，左侧隧道的净空尺寸为7750mm，净高度为8143mm，右侧隧道的净空尺寸为7750mm，净高度为7943mm。施工初期阶段的支护结构使用的是型钢架、钢筋网、混凝土、锚杆共同组成，并配备小导管注浆、大管棚、锚杆作为超前支护。二次衬砌使用的是C30S10 钢筋混凝土，该项目的隧道防水等级设计为Ⅰ级，初期阶段的支护结构与二次衬砌之间进行防水层施工。

结合设计图纸来看，暗挖隧道的埋深在8m 左右，隧道主要分布在花岗岩的风化带以内，该区域内的岩质性质比较理想，岩石的强度未超过30MPa，岩石的承载能力非常强且具备良好的稳定性。隧道局部拱顶越过了花岗岩风化带。左侧隧道越过了破碎带，其宽度大概在5m。

浅埋隧道最大的特点是埋深比较浅，在实际施工的过程中，由于地层存在一定的损失量，导致地面出现显著的位移，这种现象对周围环境的影响非常大。所以，必须对施工技术进行优化，以保证施工质量。

2 施工方案

应该对房屋的基础进行预埋注浆管，隧道施工应该按照标准施工顺序进行，由东向西进行施工，先开挖房屋房补的南边沿线，然后再开挖北边的沿线。施工单位在对隧道的断面尺寸、地质条件、水文情况等进行全面的分析以后，决定使用台阶法进行施工。隧道初期支护结构应该使用锚杆、喷射混凝土、钢丝网等共同组成，施工作业面应该在开挖作业完成以后，尽快喷射C25 混凝土作封闭处理。隧道的二次衬砌则是应该使用钢模板+ 工字钢拱架+ 支架模板组成，利用混凝土泵车浇筑混凝土，混凝土浇筑完成以后应该使用振捣棒对混凝土进行振捣，确保混凝土的质量符合设计要求。

3 房屋下暗挖施工技术

3.1 房屋保护

设计图纸中显示房屋的基础是人工挖孔桩，中间设计为联系梁，联系梁的尺寸设计为1200mm×1000mm，地面则是钢筋混凝土墙。墙角部位设置排水装置，然后对墙体的背面回填土方并进行夯实，挂设钢丝网后喷射混凝土，以单排大管棚为主、超前小导管作为辅助进行注浆，空洞内使用锚杆、钢筋网、喷射混凝土进行加固，二次衬砌的背面进行注浆处理。

3.2 围护结构施工及土石方开挖

结合设计图纸在两侧进行封堵，对堵头桩进行施工。堵头桩使用的是冲孔施工方式，浇筑强度标号为C30 的混凝土。堵头桩施工完成之后，对桩顶的冠梁进行施工。在土方开挖的过程中，使用机械设备进行施工，开挖为台阶状，然后开始搭设钢支撑。

3.3 大管棚以及超前小导管施工

结合实际情况而言，暗挖右侧的边线隧道从房屋下方穿过，左侧隧道的上方需要使用明挖管廊进行施工，为了有效保证施工过程中的房屋安全性与稳定性，在正式开挖之前，使用大管棚+ 小导管注浆的方式进行加固。

3.3.1 大管棚施工

结合设计图纸来看，大管棚的技术参数设计为：钢管的直径为108mm，钢管的壁厚为6mm，钢管的长度为30.4m，使用无缝钢管，钢管之间使用铁丝扣进行加固，连接钢管的技术参数设计为：连接长度为40mm，钢管的管径为121mm，钢管的壁厚为8mm；相邻的两根钢管之间的接头进行错接处理，且错接长度不得低于1m；为了提升钢管的刚度与强度，应该在钢管内增设钢筋笼予以加固；管内注射1∶0.6～1∶1 的水泥浆，注浆的压力保持在0.6～1.5MPa 比较合适。

3.3.2 超前小导管

（1）钻孔：使用YT- 28 型号的钻机，沿着开挖的轮廓线进行作业，孔深设置为3.5m。

（2）安设注浆管：将已经完成加工的注浆管放置在孔内，然后对孔口进行止浆处理。

（3）浆液配置：合理配置浆液，浆液的配合比应通过试验进行确定。

（4）注浆：当注浆管安装完成后，则启动注浆机，首先进行注水试验，检测管道是否存在堵塞、漏浆等不良现象，检查合格方可正式进行注浆作业。注浆的具体参数如下所述：①浆液类型：浆液选择使用的是水泥浆，结合施工现场的地质条件，在水泥浆内适当掺加外加剂，水泥浆的水灰比控制为1∶1，具体技术参数可以根据施工现场的变化合理调整；②注浆范围：主要对区间隧道的侧墙进行注浆，结合两侧沿线的区间间距划分注浆范围，在对隧道侧墙部位的土体进行加固过程中，可以将注浆孔设置在相邻的两个格栅之间，纵向间距、环向间距确定为0.75m；③浆液的扩散半径：注浆过程中，浆液扩散半径初步设计为R=0.8m，具体数值可以结合施工现场的实际情况并通过试验进行确定；④注浆压力：结合该项目的实际情况而言，将注浆压力确定为0.4～0.6MPa，当注浆量低于3L/ min 时，施工人员则可以停止注浆作业；⑤注浆质量检查：每灌注一段以后，使用钻机取芯检测，检测的数量为2～3 个，检测浆液灌注的质量。

（5）为保证实际注浆过程中不会因为注浆压力过大而导致浆液从掌子面溢出，需要对已经完成开挖的掌子面部分作封堵处理，在现有的格栅中设置水平型钢，型钢的规格为16a，安装间距控制为500mm，封堵处理后使用小导管进行注浆作业，导管的直径为φ32mm，断面设计成梅花形，具体的规格尺寸为L=1000mm@1500mm×1500mm，小导管的端部直接与型钢进行焊接处理，焊接作业完成后，在外侧铺设钢筋网，然后开始喷射C20 混凝土，喷射的厚度为30cm。注浆管选择使用花孔小导管，导管的直径为φ32mm，将导管的前端加工为锥形，在导管表面钻孔，钻孔的间距设置为15cm，端部60cm 范围不钻孔，将其作为止浆段。

浆液选择水泥浆，结合施工现场的地质条件，在水泥浆内适当掺加外加剂，水泥浆的水灰比控制为1∶1，具体的技术参数可以根据施工现场的变化来合理调整。注浆范围：主要是对区间隧道的侧墙进行打设，结合两侧沿线的区间间距对注浆范围进行划分，在对隧道侧墙部位的土体进行加固过程中，可以将注浆孔设置在相邻的格栅之间，纵向间距、环向间距确定为0.75m。

3.3.3 锚杆施工

管棚施工结束以后，在两侧隧道的进出口的掌子面围护桩部位设置锚杆，以避免围护桩发生形变，进而有效优化围护桩的受力情况，确保基坑施工的安全性。

3.4 暗挖隧道开挖施工

3.4.1 台阶法开挖

使用台阶法进行施工，台阶的长度设计为3m 比较合适，两级台阶之间的进尺保持在0.5～1.0m 之间。当液压锤安装且调试完成后，则进行台阶开挖作业，台阶开挖必须按照自下而上的顺序进行，针对岩层软弱的区域应先掏槽，扩大开挖的作业面，然后扩挖至外侧的轮廓线。在实际开挖的过程中，液压锤镐钎与岩层需要保持垂直的状态，镐钎落点与地面之间的距离严格控制在0.3m，单次开挖深度不得超过0.7m。当开挖至外侧轮廓线的边缘时，注意采用轻锤慢打的方式进行施工，不得出现超挖现象[1-2]。台阶法开挖作业见图1。

图1 台阶法开挖示意图

3.4.2 隧道液压锤开挖

(1）液压锤的选用：在选择液压锤的过程中，应该详细考虑隧道的断面尺寸、液压锤的重量这两方面的事宜，具体来说，对于隧道的断面尺寸，大型机械设备在运行的过程中，机械臂延伸的范围应触及至开挖断面的每一个角落；施工机械在下层台阶施工时，机械臂的作业范围应保证可以触及至上一级台阶的每一个角落。对于液压锤的重量，当机械臂处于完全展开的状态时，液压锤的重量不会导致整个设备发生倾翻现象。确保液压锤的效能可以完全被发挥出来。液压系统的技术参数设计为：在选择液压锤的过程中，保证液压锤的流量与挖掘机的输出流量一致。现阶段，我国的液压锤外观设计主要有3 种类型：箱式结构、夹板式结构以及角式结构。其中，箱式液压锤的优点主要体现在运行的过程中可以对锤体提供一定的保护，作业过程中的噪声比较小，减小自身的震动。在实际选择的过程中，应优先选择使用箱式结构的液压锤。

（2）液压锤的施工要点：在主换向阀门部位额外设置一个过载阀门，过载阀门的压力超过溢流阀门的2M～3MPa 比较合适，这样能够在一定程度上降低对系统的影响。此外，可以有效保证溢流阀门损坏后，系统所承受的压力不会太大。液压锤有关的进出口部位应该设置截止阀，以此保证后期的系统维护与参数调整。此外，还要定期对车载挖掘机的水位、油位、检测仪器进行详细的检查，在保证各项组件正常的情况下才可以进行施工。

3.5 初期支护施工

（1）初喷混凝土：隧道初期支护结构使用锚杆、喷射混凝土、钢丝网等共同组成，在开挖作业完成以后，尽快对施工作业面喷射C25 强混凝土进行封闭处理。隧道的二次衬砌则使用钢模板+ 工字钢拱架+ 支架模板组成，利用混凝土泵车浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后使用振捣棒对混凝土进行振捣，禁止发生漏振等情况，确保混凝土的密实性。

（2）系统锚杆施工：锚杆选择使用的是φ22mm 砂浆锚杆，利用风机进行钻孔，实际开展作业的过程中必须保证孔口的平整性，保持岩面与钻孔的方向呈现相互垂直的关系。在安装锚杆的过程中，对于部分不平整的岩面可以使用垫板处理，必须确保垫板与岩面紧密相贴。

（3）钢拱架、钢筋网：在安装钢拱架的过程中，为了保证钢筋整体受力，应该使用φ22mm 钢筋，利用纵向连接筋将每一榀钢架连接成为一个整体。

（4）喷射混凝土：当隧道开挖成形以后，在表面喷射厚度为5cm 的混凝土，以保证围岩完全封闭，钢筋网挂设完成后需要再次喷射混凝土，混凝土的喷射厚度应满足设计要求，混凝土的强度设计为C25。

4 结语

综上所述，该项目的隧道浅埋段暗挖施工使用的是液压锤进行，可以提高施工效率，其对于周围环境以及附件建筑物的影响比较小，不易出现超挖现象，有效控制形变。施工设备的类型较为单一，施工机械的通用性比较强，且操作性不强，可以在一定程度上降低人员的投入，经实践论证该方法具备可行性。