福州某货运铁路隧道浅埋暗挖施工处理研究

摘要：随着国家经济和铁路建设的发展，隧道工程在铁路建设中占比越来越重。然而，铁路隧道工程由于受地质水文、地理位置等因素的影响，给隧道工程施工带来较大的困难。基于此，以福州某货运铁路隧道工程为例，探讨隧道浅埋暗挖工程施工技术。对隧道浅埋段开挖支护过程中存在的风险与对策进行分析，并提出该铁路隧道浅埋暗挖施工工序控制要点，可以提高铁路隧道工程整体的施工功效和质量，同时希望可以为类似浅埋暗挖隧道工程提供经验参考。

关键词：铁路隧道浅埋暗挖偏压施工风险

StudyonConstructionTreatmentofShallowExcavationofaFreightRailwayTunnelinFuzhou

TANGJin

BeijingTiechengEngineeringConsultingCo.，Ltd.，Beijing，100038China

Abstract：Withthedevelopmentofnationaleconomyandrailwayconstruction，tunnelengineeringaccountsformoreandmoreimportantproportionofrailwayconstruction.However，railwaytunnelengineeringbringsgreatdifficultiestotunnelengineeringduetotheinfluenceofgeology，hydrology，geographicallocationandotherfactors.Basedonthis，thispapertakesafreightrailwaytunnelprojectinFuzhouas anexampletodiscusstheconstructiontechnologyofshallowexcavationintunnels.Itanalyzestherisksandcountermeasuresexistingintheexcavationandsupportprocessofshallowburiedtunnelsection，andputsforwardthecontrolpointsoftheshallowexcavationconstructionprocessoftherailwaytunnel，whichcanimprovetheoverallconstructionefficiencyandqualityoftherailwaytunnelproject，andhopestoprovideanempiricalreferenceforsimilarshallowexcavationtunnelprojects.

KeyWords：Railwaytunnel;Shallowexcavation;Biasvoltage;Constructionrisk

1工程概况

福州某货运铁路隧道单线，其单洞隧道进口临近G104国道，埋深8.1～10.2m，地质结构复杂，隧道进口浅埋段主要为粉质黏土硬塑，层厚1.2～4.9m，围岩主要为燕山晚期第二次侵入全风化黑云母二长花岗岩，不均匀风化现象显著，风化层中多发育球状风化，洞身地层整体富水性好，开挖过程中易冒顶垮塌。沿线地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。沿线大部分地段环境水无侵蚀性，局部地段环境水受附近工业及居民废水等污染具有化学侵蚀性。

2该隧道浅埋段开挖支护的风险与改善施工

2.1风险分析

该工程在浅埋段开挖支护过程中存在以下风险。（1）下穿104国道及军事管理区，存在塌方冒顶风险，影响施工安全。（2）浅埋段存在涌水、塌方冒顶和初期支护沉降变形风险。（3）洞口段山体偏压，存在初期支护及二次衬砌偏压变形风险。（4）开挖过程中存在孤石，部分块石粒径过大，影响开挖进度和施工过程中安全[1]。

2.2针对风险的改善施工处理

2.2.1超前支护加固措施——管棚施工

为保证隧道施工及国道行车安全，进洞前，先进行超前支护——管棚施工。管棚设置在隧道拱部140°区域，采用φ146大管棚注浆加固地层，管棚使用高强不锈钢管，相邻钢管接头错开不小于1m。采用钻孔跟管机械施打，钻孔经监理工程师确认达到要求后放入钢筋笼，钢筋笼长度分别为12m和6m，相邻孔钢筋笼接头错开设置，以确保钢筋笼搭接错开[2]。

2.2.2冒顶、涌水、初支沉降变形处理措施

对应的施工处理可以采取以下几种措施。（1）短开挖勤支护。施工过程中，采取短开挖勤支护，使用I18工字钢格栅钢架，间距60cm，钢架底部采用预制垫块支撑，严禁支撑土体上；上、下台阶底部均采用φ50mm锁脚锚管支撑格栅钢架，锁脚锚管使用L连接筋与钢架焊接连接；采用砂浆注浆，注浆过程中，确保锁脚锚管内砂浆密实，确保锁脚锚管具有足够的支撑力。支护完成后，掌子面使用喷射C25混凝土快速封闭。（2）勤量测。在隧道施工过程中，按要求进行监控量测。洞内量测的项目包括：拱顶下沉、收敛量测，浅埋地段布设与洞内量测相对应的地表下沉测线。必要时，按设计要求增加应力量测项目，核对监控量测数据。当监控量测数据异常时，停工查找原因。必要时，进行地表注浆，防止塌方冒顶。因本隧道存在多种不利因素，加大监控量测频率，一日进行4次测量，利于及时掌握围岩变化情况，为施工做好指导依据[3]。（3）加强支护措施，使用临时钢横撑。采用台阶临时仰拱法施工，使用机械开挖，尽可能减少对围岩的扰动。上台阶开挖支护后，及时设置钢横撑，钢横撑使用I20工字钢与格栅钢筋连接采用焊接，每榀钢架均连接，钢横撑设置于上台阶格栅钢架底部。（4）提前准备注浆堵水措施以应对特殊不利地质因素。按照设计图纸要求，施工中，如出现涌水较大时，采取径向注浆或帷幕注浆堵水。施工前，提前准备好相应径向注浆或帷幕注浆材料及设备，以备不时之需[4]。（5）加强超前地质预报。根据现场特殊不利地质情况，加强超前地质预报频率，10m进行一次超前地质预报，以便准确掌握现场围岩内情况，为后续施工提供依据。同时，在国道上及边仰坡处设置观测点，对地表变形进行监控，如发现异常，应及时停止施工，报设计及时进行调整措施，确保安全。

2.2.3孤石处理

开挖过程中，孤石处理可以采取人工使用风镐进行处理。对于较大的孤石，预先开挖孤石上部土体，使用风镐在限界轮廓线上打一排钎孔预裂需要破除的部分，逐层剥落孤石；对于较小的孤石，考虑一次挖除，过程中应控制开挖范围，尽量避免超挖。孤石一次挖除超挖较大时，应在开挖完成后及时喷射混凝土封闭回填超挖面。下台阶应单侧开挖支护，支护好钢拱架后再开挖另一侧，防止钢拱架悬空时间过长，存在安全隐患[5]。然而，在该隧道工程中，由于前期对孤石未形成足够认识，孤石处理过程比较原始，耽误了大量的时间。开挖过程中，孤石数量较多，有时一天仅能完成1榀开挖。后续采取伸缩切割岩石机提高作业效率和减少开挖面积，更大程度上确保作业过程安全，一天开挖能保证2榀，甚至3榀。随着孤石破除处理机械化利用改进，同时，监控量测数据变化幅度减小，更大程度上确保了孤石处理过程中的安全和工作成效。

3该隧道工程浅埋暗挖施工工序控制要点

3.1洞口边仰坡开挖

隧道洞口边仰坡自上而下、分级开挖，开挖一级，喷锚支护一级。预先设置洞顶截水天沟，截水天沟设置于放坡线外10m，截水天沟局部坡度大于1：5时，应设置1m×0.6m（宽×高）的台阶，确保截水天沟稳定性，并设置好水沟面跌水平台。

3.2导向墙施工

导向墙设置在隧道拱顶140°区域，支立导向墙模板，导向墙工字钢底部提前使用混凝土支撑，工字钢上埋设φ180导向钢管，间距中对中20cm。浇筑混凝土后，待强度达到设计要求后，进行φ146大管棚打设工作。因隧道界限范围内有孤石，打设管棚过程中，应随时测量管棚上斜角是否超限。采用跟管法施工工艺，跟管施工能保证成孔孔径及孔周边土体不会形成坍孔，缺点是遇到孤石等光板岩面易造成钻孔偏斜，施工过程中，应及时纠偏，防止发生钻孔偏斜[6]。

3.3管棚注浆施工

钻孔完成后，及时放置钢筋笼，进行注浆，注浆压力控制在0.5～2MPa。现场注浆过程中，达到2MPa后，持荷5min。由于注浆压力过大，造成监控量测数据中边仰坡面局部上拱，上拱最大点为1.5mm。后经与设计交涉后，根据现场实际情况调整注浆压力，注浆压力控制在0.5～1MPa，在下穿104国道段管棚施工中，很好地控制了地表隆起现象。

3.4隧道开挖掘进施工

进行隧道的进洞施工时，要严格控制开挖进尺和安全步距，软弱围岩施工应严格控制工序，上台阶每循环开挖支护进尺V级开挖1榀钢架、IV级开挖2榀钢架，IV和V级围岩下台阶每循环开挖支护进尺为2榀钢架。下台阶开挖应左右错开施工，且在上台阶喷射混凝土达到一定强度后进行，下台阶开挖每一循环不超过2榀格栅钢架。下台阶开挖后，监控量测收敛数据变化较大，单日最大沉降量和累计最大沉降量应满足设计要求。

3.5初期支护施工

钢架应在初喷找平超挖部分后及时架设，钢架底部放置预制垫块，钢架背后不得存在空洞，以保证初期支护能够有效承担荷载。加强钢架锁脚锚管施工，首先锁脚锚管按设计要求打入，锁脚锚管与钢架间的L型连接筋密贴焊接；其次，在后续开挖施工中，加强现场盯控，防止挖掘机触碰锁脚锚管或钢架，造成钢架位移或L型连接筋变形脱落。

3.6衬砌施工

衬砌台车就位前，复核初支施工后隧道轮廓线是否准确[7]，现场使用三维激光扫描仪进行断面测量，对隧道净空进行量测检查，对个别欠挖部位进行处理，以满足净空要求。铺设缓冲层（土工布）前，割除外露钢筋头、锚杆头等尖锐物体，土工布接缝搭接宽度大于5cm，且平顺、密贴和无皱褶，使用水泥钉固定牢靠。防水板铺设采用热熔垫片焊接固定，接头采用双头爬焊机焊接牢固，焊缝尺寸10cm，防水板表面破损处及时热贴修补，确保防水板不漏水。

衬砌钢筋连接采用套筒机械连接，钢筋采用槽钢开槽定位钢筋，尺寸控制精准有利于钢筋加工安装。钢筋绑扎完成，经监理工程师验收合格后，进行二衬台车合模。根据测量点位进行台车就位，经监理工程师验收后，进行混凝土浇筑，混凝土浇筑过程应连续。

4结语

本文通过对浅埋暗挖施工风险的分析，更突出了浅埋暗挖隧道施工初期支护的重要性。做好施工工序的技术控制，可以提高施工效率，同时要根据不同隧道工程的施工情况，采取合理的施工技术控制和工艺工法改进，做到以工装保工艺、以工艺保质量，较大程度提高隧道工程整体质量。

参考文献

[1]张丽娜.铁路隧道施工关键技术研究[J].工程建设与设计，2023（4）：163-165.

[2]于兴达.浅埋暗挖法隧道施工技术的控制要点[J].四川水泥，2022（1）：281-282.

[3]孙大鹏.浅埋暗挖工艺在隧道施工中的应用概述[J].建筑技术开发，2020，47（13）：124-125.

[4]邱钦平.铁路隧道工程中浅埋暗挖技术的应用研究[J].黑龙江交通科技，2019，42（11）：161-162.

[5]王树芳，蒋桂梅.铁路隧道浅埋下穿高速公路的施工技术研究[J].山东工业技术，2018（6）：110，106.

[6]员健祥.铁路隧道复合式衬砌极限状态设计方法研究[D].石家庄：石家庄铁道大学，2023.

[7]周伟，牛斌，曾德光，等.浅埋暗挖法隧道下穿管线施工控制标准及控制措施研究[J].城市轨道交通研究，2021，24（9）：20-24.