隧道工程中淺埋地段的施工技術

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摘要：以實際工程為例，探究公路隧道施工中淺埋地段的施工技術，施工方案的合理選取，相關施工技術措施，提出4臺階9步開挖法。

關鍵詞：4臺階9步開挖法；二次襯砌；監控量測

0前言

隨著社會發展步伐的不斷加快，公路隧道建筑規模不斷擴大。公路隧道工程向全國各地不斷延伸，各地區的地形復雜狀況，對施工技術提出了更為嚴格的要求。在公路隧道淺埋施工中，若施工技術選擇不科學、針對性不強，則會使工程質量問題頻發，延誤工期，給施工單位造成不可估量的損失。以實際工程為例，探究隧道淺埋地段施工方案的選擇及施工工序，以便提高施工效率。

1工程基本情況

某公路工程隧道總長度4928m，采取單線隧道建設模式，工程隧道里程為DK140+198～DK145+126m，隧道設計時速160km/h，其中DK144+433～DK144+502m段為特殊地段，地質狀況特征表現為溝谷淺埋段，該地段地下水豐富，溝水流量平均在13000～15000m3/d。施工路段建筑房屋集中，而且地表有公路通過。圖1所示為淺埋段縱斷面圖。施工單位通過細致、全面勘察，最終得出此地段土質分布松散，穩定性偏低，洞身地下水發育，為中等富水區，洞身部位使用型號為直徑60mm中管棚進行超前支護，預注水泥-水玻璃雙液漿，全環設置為16型的鋼架結構，各個鋼架結構應保持一定的距離。地表部位采用直徑70mm鉆孔進行注漿加固，以提高施工的有效性，確保工程按期、保質完成。

2選取合理的施工方案

施工中考慮到DK144+433～DK144+502m地段的特殊地質情況，在隧道開挖前主要采取的是注漿加固方式，在線路左右兩側15m區域都需進行注漿處理，待注漿工作完成后使用型號為M10水泥砂漿及時封孔，恢復到原地貌。在實際施工中，受到當地居民的阻撓，給地表加固方案的順利實施造成重重阻礙。處在這種兩難的局面下，采取加強隧道支護參數來實現隧道的安全施工（1）隧道開挖中會占據一些居民的住宅，施工單位與居民達成共識，通過賠償的方式，來補救居民的損失，確保開挖工作的順利開展。施工人員還需對地表與村民房屋進行監測，如實掌握地質狀況，以便能夠積極應對。（2）通過計算將原有管棚進行更換，并對鋼架之間的距離進行有效調整。

3技術措施

3.1結構受力分析檢算

（1）荷載計算。考慮到施工地段的特殊性，因此在荷載計算時除了要進行水平壓力值，而且垂直壓力值也必須進行計算，以提高計算的精確性。（2）結構計算。施工人員首先需對結構體進行受力分析，其次按照圍巖級別以及地質狀況，以破損階段理論為基礎進行結構計算，最終明確設計參數。

3.24臺階9步開挖法

4臺階9步開挖法主要是基于3臺階7步開挖法為準則所進行的新型開挖模式，各部位的開挖與支護順著隧道縱向錯開，采取平行推進的方式進行施工。施工具體流程：首先將隧道斷面分為4個臺階，采取分步的方式進行開挖，借助大管棚進行護頂工作，開挖中應注意各臺階之間應保持一定的距離，同一臺階左右工作面要交互錯開，其次進行平行流水作業。施工控制有5個要點。（1）為了提高技術人員的技術水平，確保施工各個階段順利實施，在施工初期，建筑單位應組織所有人員進行崗前培訓，施工中的安全因素要讓每個人員銘記在心。施工單位在工程開始前要對所有的工作人員進行相關培訓，讓他們對工程內容有一全面的了解，尤其是施工中的關鍵環節更應引起足夠的重視。在施工中應嚴格按照相關要求進行有效施工，將安全常駐心間，不做危險的行為，確保工程順利竣工。（2）隧道開挖過程中應對圍巖縫隙結構情況進行全面分析，了解圍巖的穩定性狀態，根據調查結果對施工方案進行及時調整，嚴禁盲目施工。（3）在實際開挖過程中，應根據各個地區巖體的特征明確中部拉槽的長度與寬度，盡可能防止邊墻位移現象的發生。在圍巖穩定性符合要求的基礎上可將核心土撤離，以加快施工進度[2]。（4）嚴禁在邊墻馬口部位對稱開挖，應相互交錯進行開挖，而且要預留一定的距離。（5）臺階長度進行嚴格控制，要便于機械操作，一般控制在4m左右為宜。

3.3洞內大管棚小導管施作

洞身拱部設置有型號為直徑108mm的大管棚，管棚之間的環向距離為40cm，每環為20根。可事先對洞內進行擴寬開挖，這樣可方便大管棚作業的順利實施；在實際開挖前應將I16型鋼架制作完成，待洞室施工結束后，施工人員便可進行斷面鋼拱架的安裝工作。由于淺埋地段的特殊性，可選取偏心錨桿鉆機跟管施作Φ108（外徑）mm×6mm（壁厚）大管棚，可大大增強施工的效果。

3.4規范監控量測

在隧道施工管理的眾多內容中現場監控量測也是其中必不可少的環節，一方面可為施工提供一定的指導，確保各個階段順利實施，另一方面也能及時預報險情，杜絕不安全事故的發生。根據廟子溝淺埋地段的地質狀況，采取地表量測與洞內量測相結合的方式進行監控。3.4.1洞內觀察

（1）對已施工區段以及開挖工作面兩部分進行觀察，開挖工作面的觀察工作主要在開挖結束后進行，觀察內容要全面，不僅包括工作面的穩定性狀態，而且還包括地表巖石狀況等，若地質情況較為穩定，無異常變化時可一天進行一次觀察，將觀察結果進行全面記錄。（2）在觀察中一旦發現地質條件異常，應在第一時間采取有效措施加以解決，并持續觀察，直至處于穩定狀態后，可每天進行一次觀察。（3）全部施工完成的區域每天必須進行至少一次的觀測，觀察的主要內容有錨桿、噴射混凝土等情況是否與規定要求相吻合。

3.4.2對洞外的地表情況也應進行細致全面觀察

（1）拱頂下沉與周邊收斂量測。結合實際情況，選擇同一斷面位置對拱頂下沉與周邊收斂量進行監測。量測頻率見表1，表1中B為隧道開挖寬度。（2）地表下沉量測。在地表測點與拱頂下沉的同一橫斷面位置設置觀測點，這樣可準確測量出地表下沉量。（3）測點布置。選擇同一水平斷面設置拱頂下沉與地表下沉位置，按照測量結果最終選取4條水平測線作為開挖地段[3]。（4）整理資料與數據統計。由于現場量測受各方面因素的影響，比如溫度、地質環境等，所獲取的數據必然存在一定的離散性，所以應對所獲取的數據進行處理，尋求支護系統的受力變化特征，初步判斷圍巖與初期支護系統的穩定性高低。將所得出的數據經過匯總后上報給專業技術人員進行分析，并繪制成曲線圖，以幫助工作人員正確分析現場施工情況，對存在問題部位及時加以改進，提高施工效率。

3.5防排水施工

施工前，需對初支面上殘存的水分進行清理，以避免殘存的水分對二次襯砌造成侵蝕等不良現象。由于地下水較為豐富，在初期支護工作結束后噴射混凝土表面會有一定的水分滲出，這時施工人員需先將事先設置的半圓管進行引流，使水分有效流出，待水分全部流出后，使用砂漿對出水口進行涂抹，提高其密實性。此外還可使用防水板進行焊接鋪掛，每條焊縫應＞15mm，而且防水板表面無其他異常現象。嚴格按照一定的流程進行作業，并使用鋼筋卡進行有效固定，提高其防水性能。

4結束語

隧道工程中淺埋地段實施上述施工技術后，取得了顯著成效。通過對方案進行優化設計，對原有的設計加固方案進行改進，大大提高了工程進度。采用2臺鉆機同時工作，在短時間內完成了管棚施工任務。考慮到地層較為松散等特征，施工中采取4臺階9步法進行開挖，提高了施工的安全性。施工中采取的二襯施工法，有效解決了地表水下滲等問題，提高了工程效率。經過全程監測，未發現地表房屋有下沉或者開裂現象。

參考文獻

［1］陳濤.合福鐵路淺埋偏壓隧道溜坍分析及整治方案研究［J］.石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2013（2）：56-60.

［2］蘇永華，梁斌，伍文國.越嶺淺埋偏壓隧道支護系統承載特性分析［J］.湖南大學學報（自然科學版），2012（2）：1-6.

［3］葉飛，趙峰，王領戰等.公路隧道工程建設質量管理［J］.長安大學學報（自然科學版），2007（2）：63-66.

作者:鄭更臣 單位:中鐵十八局集團隧道工程有限公司