新建隧道交叉下穿既有公路施工技術(shù)分析

沈 偉

（安徽省六安市金寨縣交通運(yùn)輸局，安徽 六安 237321）

隨著公路工程項(xiàng)目的增加以及路網(wǎng)覆蓋范圍的擴(kuò)大，由于客觀地域條件限制，需要采取新建隧道下穿通過(guò)既有公路方式解決路線交叉問(wèn)題。因此，全面了解施工中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，準(zhǔn)確掌握各項(xiàng)施工技術(shù)的要點(diǎn)，并在施工過(guò)程中對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)加控制，從而保證新建隧道交叉下穿既有公路施工過(guò)程中的安全和質(zhì)量。

1 新建隧道下穿既有公路施工中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)因素分析

施工過(guò)程中存在地質(zhì)薄弱部位受到施工擾動(dòng)而產(chǎn)生失穩(wěn)變形的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的安全會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。隧道圍巖開(kāi)挖施工時(shí)，其含水量也會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生強(qiáng)度下降的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，如果圍巖的強(qiáng)度下降，就會(huì)影響其穩(wěn)定性，增加開(kāi)挖施工時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)隧道進(jìn)行分段開(kāi)挖時(shí)，在撤換支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于需要對(duì)力學(xué)體系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。此外，平行施工也會(huì)增加圍巖的擾動(dòng)。如果在隧道工程的施工區(qū)域降水比較豐沛，且圍巖的水敏性又比較強(qiáng)，會(huì)使圍巖增加新的裂隙，影響圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。既有公路上通行車輛的載荷會(huì)造成隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在施工過(guò)程中需要綜合考慮這些風(fēng)險(xiǎn)因素，采取科學(xué)的施工技術(shù)，保證施工的質(zhì)量。

2 施工技術(shù)分析

2.1 采取超前支護(hù)方式提高圍巖自穩(wěn)能力

在新建隧道施工的過(guò)程中應(yīng)采取分段開(kāi)挖方式進(jìn)行施工，并及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行成環(huán)封閉，從而增強(qiáng)圍巖的自承性能。采取有效的降排水措施，進(jìn)一步提高圍巖的承載能力。在施工要要對(duì)施工工序進(jìn)行合理安排，防止影響相鄰隧道的施工建設(shè)。此外，在開(kāi)挖過(guò)程中，可采取抗滑樁等有效措施減少對(duì)堆積土體的擾動(dòng)破壞，并加強(qiáng)對(duì)地面沉降現(xiàn)象的觀測(cè)控制，確保相鄰隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使既有公路能夠保證通行正常。

2.2 采用注漿導(dǎo)管、小導(dǎo)管或超前管棚方式進(jìn)行超前支護(hù)

在進(jìn)行支護(hù)施工時(shí)，可以在掌子面采用注漿導(dǎo)管的方式來(lái)進(jìn)行臨時(shí)性的超前支護(hù)，也可以采用小導(dǎo)管注漿或者超前管棚的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)超前支護(hù)。超前小導(dǎo)管是穩(wěn)定開(kāi)挖工作面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中，超前小導(dǎo)管對(duì)松散巖層起到加固作用，注漿后增強(qiáng)了松散、軟弱圍巖的穩(wěn)定性，有利于完成開(kāi)挖后與完成初期支護(hù)時(shí)間內(nèi)圍巖的穩(wěn)定，不至于圍巖失穩(wěn)破壞直至坍塌。通過(guò)在對(duì)隧道洞口淺埋部分進(jìn)行支護(hù)時(shí)比較適合采用小導(dǎo)管注漿或者超前管棚方式施工；而在對(duì)下穿既有公路部分進(jìn)行超前支護(hù)施工時(shí)，則應(yīng)在掌子面采用注漿導(dǎo)管的臨時(shí)超前支護(hù)方式，或者采用雙層小導(dǎo)管注漿以及超前長(zhǎng)管棚和大管棚的方式來(lái)進(jìn)行支護(hù)。

一般來(lái)說(shuō)，超前支護(hù)管棚結(jié)構(gòu)主要是由熱軋無(wú)縫鋼管來(lái)構(gòu)成，且應(yīng)采用長(zhǎng)度為32 m的Ф108×6型的鋼管，并將管棚拱部控制在140°范圍內(nèi)。管棚超前支護(hù)是為了在特殊條件下安全開(kāi)挖，預(yù)先提供增強(qiáng)地層承載力的臨時(shí)支護(hù)方法。超前管棚支護(hù)結(jié)構(gòu)的中心應(yīng)與開(kāi)挖輪廓線保持35 m的間距，并將管棚環(huán)向間的距離控制在50 cm左右。同時(shí)外插角的設(shè)計(jì)范圍通常應(yīng)在1～2°之間，而在施工階段則應(yīng)將其控制在5～10°的范圍以內(nèi)。管棚支護(hù)剛度較大，施工時(shí)如再次發(fā)生塌方，塌渣也是落在管棚上部巖渣上，起到緩沖作用。即使管棚失穩(wěn)，其破壞也較緩慢。管棚具有良好的環(huán)槽效應(yīng)，掌子面爆產(chǎn)生的爆炸沖擊波傳播和爆生氣體擴(kuò)展遇管棚密集環(huán)形孔槽后被反射、吸收或繞射，大大降低了反向拉伸波所造成的圍巖破壞程度和擾動(dòng)范圍。

在安裝管棚施工過(guò)程中，如果圍巖比較軟弱，易碎性較強(qiáng)，則應(yīng)在施工中重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)成孔以及塌孔的技術(shù)控制，并保證節(jié)段的拼裝以及注漿施工質(zhì)量。施工時(shí)可以采用全液壓鉆機(jī)等設(shè)備，合理控制設(shè)備的升級(jí)平移，并結(jié)合使用有線導(dǎo)向儀來(lái)保證導(dǎo)向的精確性，從而使終孔誤差不超過(guò)25 cm，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)影響。在鉆進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)精確控制鉆進(jìn)速度以及管棚偏角，并采用低速鉆進(jìn)的方式適當(dāng)增加偏角，從而為頂進(jìn)安裝作業(yè)創(chuàng)造便利條件。在頂進(jìn)前應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)要求合理搭配鋼管節(jié)，盡量減少接頭的數(shù)量。在注漿施工前，應(yīng)先進(jìn)行注漿試驗(yàn)并確定注漿的配比。完成注漿后則應(yīng)迅速充填水泥砂漿，以保證管棚的強(qiáng)度能夠達(dá)到技術(shù)要求。

2.3 隧道下穿開(kāi)挖施工以及支護(hù)技術(shù)

（1）利用雙側(cè)壁導(dǎo)坑技術(shù)進(jìn)行開(kāi)挖施工。在隧道開(kāi)挖施工中要采用平行作業(yè)的施工方式，并合理安排雙側(cè)壁導(dǎo)坑的施工順序，以保證施工進(jìn)度的順利推進(jìn)。在施工中應(yīng)采用雙側(cè)壁坑的施工技術(shù)來(lái)進(jìn)行左右導(dǎo)洞的開(kāi)挖作業(yè)，隧道左右線之間的距離控制在30 m左右，在左線應(yīng)先進(jìn)行右導(dǎo)洞的施工，在右線則應(yīng)先進(jìn)行左導(dǎo)洞的開(kāi)挖。而相鄰掌子面間則應(yīng)保持至少15 m的間距。單洞的左右兩側(cè)的導(dǎo)坑應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)15 m左右，且側(cè)壁導(dǎo)坑應(yīng)比拱部的支護(hù)結(jié)構(gòu)超前5 m左右。

（2）對(duì)圍巖進(jìn)行爆破的施工技術(shù)要點(diǎn)。圍巖在爆破施工時(shí)會(huì)受到嚴(yán)重的影響，這主要是由爆破所引起的振動(dòng)而造成的，而振動(dòng)速度的大小則直接關(guān)系到圍巖的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振動(dòng)速度在12 cm/s以下時(shí)對(duì)圍巖的擾動(dòng)最小。而影響振動(dòng)速度的因素則包括爆破裝藥量、炸藥類型，圍巖結(jié)構(gòu)的具體條件，爆破順序以及與爆源的間距等。因此，在爆破作業(yè)中要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)爆破各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置，例如，在布置炮眼時(shí)應(yīng)按照密且淺的方式來(lái)設(shè)置，同時(shí)應(yīng)精確控制單眼裝藥量，并采用微差方式來(lái)進(jìn)行爆破作業(yè)，以達(dá)到微震的效果，降低振動(dòng)強(qiáng)度。此外，為了在爆破時(shí)準(zhǔn)確控制振動(dòng)速度，應(yīng)將循環(huán)進(jìn)尺設(shè)定為1.5 m左右，這樣就可以保證振動(dòng)速度約為3 cm/s。

（3）對(duì)隧道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)的施工技術(shù)要點(diǎn)。在隧道的下穿施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)封閉完成開(kāi)挖部分，并盡快對(duì)其進(jìn)行支護(hù)，以防止圍巖發(fā)生變形的問(wèn)題。開(kāi)挖完成后要立即將拱架安裝到位，并在核心土側(cè)采用超前錨桿與噴射混凝土相結(jié)合的支護(hù)方式，同時(shí)應(yīng)將臨時(shí)仰拱架設(shè)到位，使其成環(huán)封閉。由于隧道拱形結(jié)構(gòu)較為扁平，不利于應(yīng)力的均勻分布，使得拱角處的應(yīng)力較為集中，對(duì)基礎(chǔ)的承載性能提出了較高的要求，但同時(shí)隧道洞口圍巖受風(fēng)化作用的影響比較強(qiáng)，其強(qiáng)度相對(duì)較低，因此，可以利用1 m×1 m規(guī)格的混凝土墊塊來(lái)作為臨時(shí)仰拱。

2.4 硬化隧道邊緣地表的施工技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)隧道地表進(jìn)行注漿預(yù)加固后，還應(yīng)采取硬化措施對(duì)隧道邊緣10 m以內(nèi)的地表進(jìn)行處理，避免地表水出現(xiàn)下滲的情況，這樣可以有效隔斷地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給。在隧道下穿既有公路的施工過(guò)程中，預(yù)加固注漿漿體固結(jié)以及施工擾動(dòng)都會(huì)增加土體的沉降量，所以，需要采取補(bǔ)償性注漿的方式來(lái)充填地層空隙。而在隧道成拱后，還會(huì)受到漿液收縮、超挖以及土體固結(jié)等因素的影響而造成土體沉降的進(jìn)一步增加，因此，需要采取補(bǔ)償性抬升注漿的施工技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理，從而對(duì)地表的沉降問(wèn)題進(jìn)行有效的控制。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著公路工程建設(shè)規(guī)模和數(shù)量的增加，新建隧道需要下穿既有公路，對(duì)施工技術(shù)提出了更高的要求。施工中必須充分掌握施工的各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)，提高施工操作的規(guī)范性，同時(shí)，對(duì)施工過(guò)程中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行全面的分析，加強(qiáng)施工中的技術(shù)管控，才能更好地保證施工的質(zhì)量和安全。