新建隧道下穿既有高速公路施工技術

吳世兵

摘 要：新建隧道下穿既有高速公路的施工技術是公路施工建設的重要技術，其施工的工藝以及工程的質(zhì)量直接關系到交通參與者的人身安全，因此需要深入進行研究。當前，相關施工技術依然存在諸多的不足之處，下穿隧道工程無法發(fā)揮出應有的效果，相關技術人員需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高施工的水平，保證工程質(zhì)量達到要求，為交通系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設作出貢獻。

關鍵詞：新建隧道；下穿既有高速公路；施工技術

中圖分類號：U445.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0162-02

Abstract： The construction technology of new tunnel underpass the existing expressway is an important technology of highway construction， its construction technology and the quality of the project is directly related to the personal safety of the traffic participants， so it needs to be studied deeply. At present， there are still many deficiencies in the relevant construction technology， the underpass tunnel project can not play its due effect， the relevant technical personnel need to constantly sum up experience， improve the construction level， and ensure that the quality of the project meets the requirements， to contribute to the modernization of the transportation system.

Keywords： new tunnel； underpass existing expressway； construction technology

在新建隧道的施工階段如果不能夠有效的控制，會導致既有隧道的損失，為了避免高速公路與隧道的施工產(chǎn)生交叉的影響，所以對施工企業(yè)普遍采用下穿的方式進行施工。下穿施工可以有效的避免對于高速公路的破壞，但會造成公路的路面以及路基的沉降，影響交通安全，導致車輛無法正常通行，因此采取合理的措施妥善控制，保證隧道的整體質(zhì)量安全。

1 新建隧道下穿既有高速公路施工技術

1.1 前期的準備工作

在進行隧道施工之前需要充分考察施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件，氣候狀況以及綜合的環(huán)境情況，綜合分析這些因素，充分評估之后設計出合理的施工方案。具體需要考慮的因素包括路基的變形塌陷對交通情況帶來的影響，襯砌出現(xiàn)裂紋以及裂縫對交通可能造成的影響。除了之外，還需要對于高速公路交叉位置可能出現(xiàn)的外力情況進行評估。在開始施工之前應當檢查襯砌的回填區(qū)域以及具體的厚度，了解混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫以及強度，碳化的情況，準確評估該路段是否適合進行下穿施工[1]。

1.2 超前長管棚漿的預支護技術

在進行既有高速公路交叉隧道下穿施工之前需要進行超前長管棚預支護，首先應當進行長管棚的制作和加工，一般采用熱軋無縫鋼管或者鋼花管，管壁的厚度為6mm，外徑的尺寸為90mm。在施工使用之前需要進行加工的處理，把兩端的位置加工為外絲扣，外插的角度控制為5度左右，間距控制在40厘米，將所有接錯的部位進行連接。相鄰的管材之間的環(huán)向距應當在10厘米以下，長管棚在施工時的徑向誤差控制在20厘米之內(nèi)。加工之后需要打孔并且進行清理，確保內(nèi)部干凈完整，避免出現(xiàn)巖渣以及碎石，保證工程質(zhì)量達標。在鉆孔時，整體的形狀應當與梅花相似，在鋼花管的尾部設置止將段，保證密封，孔洞的直徑控制在10厘米左右。最后進行注漿，為了保證預支護的整體質(zhì)量需要使用水泥漿液，與水灰的配置比例為1：1，壓力控制在0.5至2.0MPa，在注漿前期需要進行試驗，確定合適的壓力以及比例，充分攪拌進行施工。

1.3 優(yōu)化相關的參數(shù)，加強監(jiān)測

在施工過程中需要考慮到高速公路的實際情況，增加襯砌的強度，保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及安全，可以采用厚度加大的鋼筋網(wǎng)以及強度較高的混凝土，提高整體結(jié)構(gòu)的剛性。優(yōu)化相關的參數(shù)，做好二次施工的準備，使用更高強度的材料保證質(zhì)量。下穿施工具有一定的隱蔽性，需要在施工結(jié)束之后做好驗收工作。

2 具體的工程實例

某公路隧道設計為六車道雙洞的結(jié)構(gòu)，其中最小埋深為4.5米，最大埋深為59.5米，右線YK10+350--YK11+070共計720米，左線ZK10+310--+980共計670米。該工程主要的土層結(jié)構(gòu)包括強風化砂巖，微風化砂巖，殘積粘性土，構(gòu)造破碎帶，強風化炭質(zhì)砂巖，V級圍巖785米，占總量的56.5%，VI級圍巖475米，占總量的34.2%，IV級圍巖130米，占總量的9.3%。

2.1 具體施工的方案

該隧道下穿既有高速公路的部分埋深比較淺，僅為6米左右，因此在施工的過程中需要嚴格控制路面的沉降。在具體的施工過程中首先需要進行小導管以及大管棚的超前支護施工，在左側(cè)導坑的位置上臺階進行開挖施工，同時進行該位置的支護處理，隨后進行右側(cè)導坑的上臺階開挖施工以及相關區(qū)域的支護處理[3]。在兩側(cè)的施工完成之后進行中間位置的核心土上臺階開挖，并同時進行該位置的支護，隨后開始進行核心土的中臺階以及下臺階的開挖處理，最后進行左側(cè)以及右側(cè)導坑下臺階的開挖，并且妥善進行支護，在所有工程結(jié)束之后拆除支護的設施，并進行二次的襯砌施工。

2.2 隧道工程的支護

該工程的隧道需要在右線的出口端YK10+800——YK10+977處以及走線ZK10+310——ZK10+928處下穿既有高速公路進行施工處理，隧道的中線與高速公路的夾角斜交的角度為45度至58度，埋深為6米至8米。中心的間距為43.5米，通過數(shù)據(jù)分析可知，該隧道為埋深較淺的大斷面隧道。為了保證隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，質(zhì)量達到要求，需要采用斷面復合式襯砌結(jié)構(gòu)。避免圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，防止出現(xiàn)坍塌的情況，也可以有效的避免上方高速公路的沉降，保證交通安全。

初期的支護格柵拱架主筋的材料選用Ф25螺紋鋼，環(huán)向的鋼筋結(jié)構(gòu)采用Ф14螺紋鋼，工程的中心間距為245毫米，中空的注漿錨桿為？覫25中空錨桿，環(huán)向的間距為1米，長為4米，縱向的間距為0.5米，利用網(wǎng)噴混凝土，要求的具體厚度為35厘米。工程的防水使用PVC板，厚度要求為1.5毫米，結(jié)合350g/m2的無紡布防水層。主筋的尺寸Ф28，分布鋼筋的尺寸為Ф18，混凝土的厚度為70厘米，以此來進行二次襯砌。

采用小導管與大管棚的支護形式進行超前的支護，超前的小導管在隧道開挖的過程中隨時進行施工，大管棚則需要在開挖的前期進行施工的處理。該工程的小導管采用？覫42的鋼管，長為3米，在拱部的180度范圍進行設置，環(huán)縱間距為0.3米×1.5米。超前的大管棚采用？覫159×10米的鋼管，中間搭接為5米，中心間距為30厘米，雙向?qū)Υ蜻M行施工，按照180度的范圍進行布置，沿著隧道開挖的整體輪廓外放15厘米。

2.3 工程具體數(shù)值的計算

2.3.1 計算所需要的具體參數(shù)

該隧道工程的整體埋設比較淺，不受地質(zhì)構(gòu)造的影響，各個不同的巖層之間整合進行接觸，屬于連續(xù)的節(jié)奏，在計算的過程中只需要考慮重應力的作用，不需要考慮地質(zhì)作用的影響。初期的支護以及臨時的支護采用彈性材料以及梁單元的模擬，二次襯砌采用彈性材料模擬以及平面應變單元，底層則采用Mohr-Coulomb以及平面應變單元的模擬。參考相關部門關于隧道設計的具體標準，考慮車輛的沖擊作用，選取合理的路面載荷，設置合理的沖擊系數(shù)，最終得出工程建設所需要的各種數(shù)值。

結(jié)合該工程的實際情況，在施工的過程中下邊界距離底板底3.5倍的高度開挖，上邊界選取地表的位置，左右的邊界為距離隧道邊緣3倍的跨洞，工程的上下高位60米，左右的長度為120米，隧道處于中心的位置。

2.3.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)力的相關分析

在實際隧道挖掘的過程中，開挖完成以及拆除全部臨時支護時格柵拱架受到的軸力以及彎矩最大，這也是隧道工程最容易出現(xiàn)危險情況的階段。該工程為雙側(cè)壁導坑法施工，支護結(jié)構(gòu)的軸力以及彎矩數(shù)值在臨時支護拆除支護明顯增加，應當采用分段拆除的方法，同時加強監(jiān)控，保證施工安全。初期的支護力在拱頂以及拱腳的位置均勻受壓，左墻角位置的受力最大，對整體支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，在施工過程中需要在墻角的位置進行鎖角的錨桿。相關的受力數(shù)值如下表所示：

同時需要嚴格控制路面的沉降，在V型的圍巖埋深較淺時拱頂部位的位移同隧道寬度之間的比例應當控制在0.2%左右，通過計算得知本隧道的整體結(jié)構(gòu)比較安全，施工方法基本合理。

3 保證施工安全的具體措施

3.1 建立完善的管理制度

施工單位應當結(jié)合實際情況，建立起完善的管理制度，加強對于操作人員的安全教育，提高其操作水平，在各個施工階段落實責任制，建立管理人員的考核機制，對于不合格的人員進行處罰，管理制度務必細化，全面提高施工管理的整體水平。

3.2 加強施工現(xiàn)場管理

隧道下穿既有高速公路的施工，涉及到多個部門的工作，企業(yè)應當加強與其他單位的溝通協(xié)調(diào)，保證施工的順利進行。在施工的過程中加強對于現(xiàn)場的管理，及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，妥善的進行處理。合理配置企業(yè)內(nèi)部的各種資源，保證各個崗位的工作成果能夠到達施工質(zhì)量的要求。同時需要加強對于施工設備的維修保養(yǎng)，工程的施工往往涉及到多種設備，操作人員需要熟練掌握設備的操作技能，提高運用的水平。

4 結(jié)束語

新建隧道下穿既有高速公路的施工技術是公路交通建設的重要方法，相關單位應當結(jié)合實際的地質(zhì)情況采用合理的施工方案，更好的為公路建設服務。

參考文獻：

[1]張紹鵬.鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技術分析[J].居舍，2017（33）：60.

[2]趙金華.鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技術研究[A].中國武漢決策信息研究開發(fā)中心、決策與信息雜志社、清華大學經(jīng)濟管理學院.“如何建立科學決策機制理論研討會——決策論壇”論文集（下）[C].中國武漢決策信息研究開發(fā)中心、決策與信息雜志社、清華大學經(jīng)濟管理學院，2015：1.

[3]楊云.淺談鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工的控制技術[J].低碳世界，2017（04）：235-236.