淺埋大跨隧道下穿既有公路施工技術(shù)

王建林

（鄭州交通建設(shè)投資有限公司, 鄭州 450000）

人們對(duì)地下的空間利用越來(lái)越高，但是，有些地域受到建筑物和地質(zhì)條件等方面的影響，有些需要開(kāi)發(fā)和利用的地下空間，由于隧道下穿與既有公路過(guò)近的問(wèn)題越來(lái)越多，例如在很多山嶺隧道和高速鐵路都存在隧道下穿等情況，施工時(shí)，隧道會(huì)下穿既有公路，容易破壞隧道的安全，要使隧道得到穩(wěn)定的保證，還要保證公路的正常通行，淺埋大跨隧道下穿既有公路施工技術(shù)需要得到保證。

1 施工中的風(fēng)險(xiǎn)

受到圍巖條件和隧道工程的結(jié)構(gòu)影響，隧道 施工時(shí)要保持公路正常通行，就要控制好圍巖的穩(wěn)定性和地表的沉降，施工中的風(fēng)險(xiǎn)主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）軟弱圍巖淺埋大跨隧道，因?yàn)閲鷰r的巖體過(guò)于破碎，而且強(qiáng)度不高，缺乏穩(wěn)定能力，一旦開(kāi)挖，就無(wú)法自然成拱，開(kāi)挖期間，一定要做到有效前的支護(hù)，保證圍巖的變形和失穩(wěn)，防止相鄰結(jié)構(gòu)安全受到不良影響[1]。

（2）隧道圍巖的開(kāi)挖會(huì)使含水量發(fā)生變化，強(qiáng)度下降，需要支護(hù)環(huán)節(jié)的密切配合，對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行封閉處理，保證施工的安全進(jìn)行。

（3）圍巖的自穩(wěn)時(shí)間不長(zhǎng)，缺乏一定的強(qiáng)度，在開(kāi)挖導(dǎo)致的應(yīng)力重新分布使圍巖穩(wěn)定性受到明顯的影響，可以進(jìn)行分部開(kāi)挖，對(duì)開(kāi)挖的空間一定要及時(shí)封閉，使圍巖強(qiáng)度不會(huì)發(fā)生大的損傷，利用好圍巖自承的能力，可以制訂開(kāi)挖支護(hù)的工序和工藝。

（4）分部開(kāi)挖時(shí)，要對(duì)臨時(shí)的支護(hù)系統(tǒng)及時(shí)的撤換，對(duì)同斷面進(jìn)行施工時(shí)，因?yàn)椴襟E過(guò)多，實(shí)現(xiàn)多體系的力學(xué)轉(zhuǎn)換，具有很大的施工風(fēng)險(xiǎn)[2]。

（5）相鄰的隧道因?yàn)橄嗑噙^(guò)小，很容易受到工期的限制，有時(shí)需要進(jìn)行平行作業(yè)，而開(kāi)挖造成的圍巖擾動(dòng)有時(shí)會(huì)疊加，一定要對(duì)隧道施工的工序進(jìn)行合理的組織，才能減少互相的影響。

（6）隧道區(qū)域具有很豐富的降水，而圍巖的裂隙也有很強(qiáng)的水敏性，在開(kāi)挖后會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力的重新分布，使開(kāi)挖的輪廓線圍巖出現(xiàn)新裂隙，所以，一定要提高地表降水與隧道積水引排工作，保證圍巖不會(huì)被長(zhǎng)期浸泡導(dǎo)致強(qiáng)度的下降[3]。

（7）隧道淺埋下穿既有公路時(shí)，隧道的埋深會(huì)兩倍于開(kāi)挖的跨度，而公路上車輛的行駛會(huì)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以，施工時(shí)一定要考慮好車輛對(duì)圍冉穩(wěn)定性影響的因素。

2 淺埋大跨隧道下穿既有公路的施工技術(shù)

從淺埋大跨隧道下穿既有公路危險(xiǎn)因素分析，選擇施工方法和具體實(shí)施時(shí)就要控制好施工的風(fēng)險(xiǎn)，施工的重點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

（1）做好超前的支護(hù)，使圍巖自穩(wěn)能力加強(qiáng)。以分部開(kāi)挖的方法，對(duì)圍巖一定要及時(shí)封閉成環(huán)，使圍巖自承的能力得到提高。適當(dāng)組織好施工的工序，避免相鄰隧道在施工中互相受到影響，同時(shí)，要做好排水的措施，使圍巖承載能力得到保護(hù)。還要防止開(kāi)挖中堆積土體被破壞、擾動(dòng)，做好輔助的措施，例如：增加抗滑樁。要控制好地表的沉降，保證公路的順利通行，保證相鄰結(jié)構(gòu)安全。

（2）超前支護(hù)的措施有超前管棚和小導(dǎo)管注漿、掌子面的臨時(shí)支護(hù)拱超前注漿導(dǎo)管。一般超前管棚和小導(dǎo)管注漿應(yīng)用于洞口的淺埋段，掌子面臨時(shí)支護(hù)應(yīng)用于下穿公路段超前支護(hù)中，在下穿公路段采用超前支護(hù)的措施有大管棚和長(zhǎng)管棚下設(shè)雙層小導(dǎo)管雙液注漿及臨時(shí)超前的注漿導(dǎo)管[4]。

超前管棚的結(jié)果：以φ108×6的熱軋無(wú)縫鋼管完成超前管棚，而長(zhǎng)度要控制在32m，管棚拱部為140°內(nèi)，中心離開(kāi)挖的輪郭線距離35m。一般管棚環(huán)向的間距為50cm，把外插角設(shè)計(jì)在1-2°，施工時(shí)要控制好5-10°以內(nèi)。

管棚的安裝：圍巖過(guò)于軟弱，容易破碎，所以，進(jìn)行管棚安裝時(shí)環(huán)節(jié)在于成孔和塌孔的處理，做好節(jié)段的拼裝和安裝、注漿。以全液壓水平鉆機(jī)完成平移與升降，以有線導(dǎo)向儀完成導(dǎo)向的精度控制，使終孔的偏差控制到25cm內(nèi)，避免對(duì)圍巖造成過(guò)大的擾動(dòng)。要控制好鉆進(jìn)的速度，低速鉆進(jìn)。要保證管棚偏角，要考慮好鉆桿和鉆頭的自重，鉆時(shí)時(shí)要注意下垂，按照實(shí)際施工加大偏角，將管棚前端進(jìn)行錐形的加工，方便安裝與頂進(jìn)。一般管棚接頭位置是受力最薄弱點(diǎn)，頂時(shí)之前，把鋼管節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的搭配并及時(shí)記錄，使隧道縱向斷面的接頭少于50%，通過(guò)節(jié)段長(zhǎng)度的調(diào)整，保證鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)1m，按照鋼管節(jié)逐漸頂進(jìn)。注漿前，也要做好現(xiàn)場(chǎng)的注漿試驗(yàn)，按照實(shí)踐及時(shí)調(diào)整好注漿的參數(shù)，由濾網(wǎng)到注漿泵，再注入鋼管，一旦注漿結(jié)束，就要以M5的水泥砂漿進(jìn)行鋼管的充填，使管棚強(qiáng)度得到提高[5]。

（3）開(kāi)挖和支護(hù)。開(kāi)挖和支護(hù)重點(diǎn)在于雙側(cè)壁導(dǎo)坑的工序，要控制好弱爆破和臨時(shí)支護(hù)的封閉。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開(kāi)挖的工序安排，控制左右線的隧道間距在30m，要保證工期順利完成，就要以平行作業(yè)的方式，開(kāi)挖斷面大和左右洞，以雙側(cè)壁導(dǎo)坑的方式開(kāi)挖，右線和左導(dǎo)開(kāi)始，左線和右導(dǎo)先行，對(duì)相鄰掌子面要錯(cuò)開(kāi)15m以上的距離。在單洞的左側(cè)和右側(cè)要錯(cuò)開(kāi)15m，而拱部的開(kāi)挖支護(hù)要低于側(cè)壁導(dǎo)坑的5m，在中部核心土控制兩側(cè)壁仰拱的混凝土封閉，最后仰拱混凝土的5m進(jìn)行開(kāi)挖，再挖中、下部的仰拱，對(duì)中部封閉的仰拱混凝土作為循環(huán)形式，完成側(cè)壁導(dǎo)坑的開(kāi)挖。

3 大跨隧道下穿既有公路的施工措施

（1）圍巖爆破的控制措施。爆破會(huì)對(duì)圍巖造成極大的擾動(dòng)，這與爆破導(dǎo)致振動(dòng)及速度有著很大的關(guān)系，如果圍巖振動(dòng)的速度低于12cm/s，就不會(huì)過(guò)于影響圍巖，大量實(shí)踐證明，爆破時(shí)對(duì)圍巖的振動(dòng)受到圍巖的條件及爆源的距離、炸藥裝藥實(shí)際情況及炸藥類型、爆破的順序等有直接關(guān)系。所以，要降低爆破對(duì)圍巖造在的擾動(dòng)，使圍巖自承的能力得到保護(hù)，可見(jiàn)，一定要控制好爆破的參數(shù)，以微震控制來(lái)進(jìn)行爆破?？梢愿鶕?jù)淺、密方式進(jìn)行炮眼的布置，對(duì)單眼裝藥的量進(jìn)行控制，保持有限裝藥量可以均勻分布于爆破的體內(nèi)。以微差進(jìn)行爆破，可以降低爆破與地震的強(qiáng)度，要控制好爆破振動(dòng)的速度，可以設(shè)定循環(huán)進(jìn)尺1.5m，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度可以控制于3cm/s，以實(shí)現(xiàn)減震的目的，開(kāi)挖斷面周邊眼間可以設(shè)置以42為半徑空眼。

（2）支護(hù)體系臨時(shí)拱措施。工程施工時(shí)對(duì)開(kāi)挖區(qū)要及時(shí)進(jìn)行封閉，使支護(hù)體系保持環(huán)形避免圍巖出現(xiàn)變形。所以，一旦開(kāi)挖完成就要立好拱架，核心側(cè)做好超前的錨桿與噴混凝土及架立好臨時(shí)的仰拱，從而封閉成環(huán)。使大跨徑的隧道保持扁平拱形的結(jié)構(gòu)，而開(kāi)挖后應(yīng)力重的分布會(huì)變不利，導(dǎo)致拱腳的應(yīng)力過(guò)大，要求基礎(chǔ)承載力高。而洞口圍巖受到強(qiáng)風(fēng)化的影響，缺乏必要的強(qiáng)度，很容易遇到水后發(fā)生軟化，所以一定要以1m×1m的混凝土進(jìn)行墊塊。

（3）隧道邊緣地表的硬化措施。地表預(yù)加固注漿結(jié)束后 ，對(duì)大跨隧道邊緣 10m范圍的地表進(jìn)行硬化處理，以防止地表水下滲，隔斷地下水的補(bǔ)給途徑。由于穿越施工擾動(dòng)及預(yù)加固漿體的固結(jié)作用，土體沉降量會(huì)進(jìn)一步加大， 應(yīng)實(shí)施補(bǔ)償性注漿對(duì)地層中的孔隙進(jìn)行修補(bǔ)、封閉。隧洞成拱后，由于超挖、土體固結(jié)、漿液收縮等多種因素共同作用，地層土體沉降仍然會(huì)持續(xù)發(fā)展，此階段應(yīng)根據(jù)房屋沉降情況連續(xù)進(jìn)行補(bǔ)償抬升注漿，直至地層沉降穩(wěn)定，能夠有效控制地表沉降。

4 結(jié)束語(yǔ)

淺埋大跨度隧道下穿既有公路施工中，在軟弱圍巖中可以應(yīng)用超前管棚和小導(dǎo)管注漿及掌子面的臨時(shí)錨桿、臨時(shí)進(jìn)行仰拱的封閉及初期的支護(hù)等進(jìn)行加強(qiáng)措施，以雙側(cè)壁導(dǎo)坑的方法完成開(kāi)挖，以此控制好弱爆破，使隧道施工期間公路可以保證正常的行駛。

[1]曹海林.新建隧道下穿既有公路隧道施工技術(shù)[J],鐵道建筑技術(shù),2013(05):58-61.

[2]蘇江.鐵路隧道下穿既有公路地層變形特性研究[J], 現(xiàn)代隧道技術(shù) 2012(01):89-95.

[3]王在仁．敞開(kāi)式全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖軟弱破碎圍巖的施工方法［J］．鐵道建筑技術(shù)，2012(06):25-29．

[4]馮衛(wèi)星，楊開(kāi)志．灣塢隧道右線進(jìn)洞方案［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2012(07):1209- 1211.

[5]王道遠(yuǎn)，袁金秀．淺埋偏壓雙連拱隧道圍巖壓力計(jì)算方法研究［J］.中外公路，2011(02):172-176．