大跨徑隧道淺埋段施工技術(shù)分析

（安徽省第三測(cè)繪院，安徽 合肥 230601）

大跨徑隧道是指施工長(zhǎng)度超過(guò)1 000 m的施工隧道，在科學(xué)技術(shù)體系不斷完善的背景下，大跨徑隧道工程數(shù)量也在增多。隧道工程最大的施工難點(diǎn)在于，作業(yè)區(qū)圍巖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)環(huán)境比較復(fù)雜，在施工過(guò)程中會(huì)遇到許多類(lèi)型的施工問(wèn)題。淺埋段施工則屬于該工程的組成環(huán)節(jié)之一，通過(guò)梳理大跨徑隧道淺埋段施工技術(shù)的具體應(yīng)用步驟，明確施工過(guò)程中的重點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)于提高技術(shù)應(yīng)用水平，提高淺埋段施工質(zhì)量有著積極的意義。

1 大跨徑隧道淺埋段施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)

1.1 圍巖裂縫

在大跨徑隧道淺埋段施工過(guò)程中，圍巖裂縫屬于常見(jiàn)的施工類(lèi)型。導(dǎo)致此類(lèi)問(wèn)題發(fā)生的主要原因在于，在隧道施工過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備的掘進(jìn)會(huì)導(dǎo)致山體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生改變，整體應(yīng)力會(huì)重新進(jìn)行排列，均勻分布在剩余山體結(jié)構(gòu)上。如果山體結(jié)構(gòu)本身承載能力較差，那么在分壓過(guò)程中，便會(huì)導(dǎo)致圍巖裂縫的情況。同時(shí)機(jī)械設(shè)備在掘進(jìn)過(guò)程中，自身的機(jī)械振動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)松散，并且在外部應(yīng)用作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)。

1.2 圍巖塌陷

山體內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜多變，部分區(qū)域的巖體結(jié)構(gòu)質(zhì)地堅(jiān)硬，完整度較高，面對(duì)外部應(yīng)力時(shí)，具有非常強(qiáng)的適應(yīng)能力，部分結(jié)構(gòu)本身的綜合性較差，在外部應(yīng)力作用下非常容易出現(xiàn)圍巖結(jié)構(gòu)脫落的情況。通常情況下，在隧道施工過(guò)程中，為了確保整體工程推進(jìn)的有序性，會(huì)在施工過(guò)程中進(jìn)行圍巖加固操作。但是該做法的操作時(shí)機(jī)非常重要，如果操作時(shí)機(jī)沒(méi)有掌握準(zhǔn)確，那么也將增加圍巖塌落的風(fēng)險(xiǎn)，給現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響，甚至?xí)斐善髽I(yè)停工的情況。

2 大跨徑隧道淺埋段施工技術(shù)分類(lèi)

2.1 雙側(cè)壁導(dǎo)洞法

在大跨徑隧道淺埋段施工技術(shù)中，雙側(cè)壁導(dǎo)洞法屬于常用的淺埋段處理手段之一[1]。該技術(shù)的主要作用是將大跨徑結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)小跨徑施工作業(yè)面，將整個(gè)作業(yè)面劃分為不同的作業(yè)區(qū)域，從而提高整體工程的施工速度。在具體的施工過(guò)程中，需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，在正式施工之前，技術(shù)人員需要提前做好超前支護(hù)工作，使其可以穩(wěn)定圍巖結(jié)構(gòu)，防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)出現(xiàn)塌陷的施工風(fēng)險(xiǎn)。第二，嚴(yán)格控制注漿速度、注漿溫度和二次振搗的時(shí)機(jī)，從而提高淺埋段注漿施工質(zhì)量。第三，在淺埋段完成注漿施工操作之后，需要及時(shí)將作業(yè)環(huán)境進(jìn)行封閉，起到穩(wěn)固地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用。第四，做好施工過(guò)程中的測(cè)量工作，根據(jù)測(cè)量結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工結(jié)構(gòu)，從而提高整個(gè)工程推進(jìn)的有序性[2]。

2.2 中洞法暗挖技術(shù)

在大跨徑隧道施工過(guò)程中，中洞法暗挖技術(shù)則屬于加快整體工程施工速度的方法。該技術(shù)的施工原理是從整個(gè)隧道工程的中間部分開(kāi)始展開(kāi)施工，同時(shí)借助CD法與CRD法進(jìn)行后續(xù)的施工操作，從而有效提升整個(gè)施工過(guò)程的穩(wěn)定性和施工速度。在具體施工過(guò)程中，需要注意以下幾方面內(nèi)容：首先，在劃分作業(yè)區(qū)域時(shí)，應(yīng)盡量縮小模塊距離，使其可以成為多個(gè)小模塊作業(yè)區(qū)域，提高整個(gè)施工過(guò)程中的管理效果。其次，在豎向施工過(guò)程中，施工人員需要提前預(yù)留邊坡，為后續(xù)混凝土澆筑施工預(yù)留作業(yè)區(qū)域。最后，與豎向施工類(lèi)似，在縱向施工過(guò)程中，需要預(yù)留錯(cuò)位臺(tái)階，使得其他區(qū)域在最后銜接時(shí)，可以借助臺(tái)階來(lái)完成銜接，從而提高工程結(jié)構(gòu)施工的穩(wěn)定性。需要注意的是，受到工藝自身的影響，在施工過(guò)程中會(huì)容易導(dǎo)致疊加沉降的問(wèn)題，在很大程度上增加了后續(xù)施工難度[3]。

2.3 洞樁法

相比于前兩種施工方法，洞樁法是我國(guó)自主研發(fā)的施工手段。該技術(shù)的應(yīng)用原理是在隧道結(jié)構(gòu)中提前設(shè)置多個(gè)分離導(dǎo)洞，同時(shí)根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況，對(duì)其進(jìn)行提前支護(hù)，待圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后，再對(duì)其進(jìn)行加拱操作，從而起到穩(wěn)定整個(gè)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用。該技術(shù)利用了物理學(xué)方面的力學(xué)原理，在施工過(guò)程中對(duì)于周邊的應(yīng)力影響較小，并且在施工過(guò)程中，受到邊樁結(jié)構(gòu)的保護(hù)，可以更快地進(jìn)行施工操作，對(duì)于周邊環(huán)境也不會(huì)帶來(lái)較大的負(fù)面影響。不過(guò)，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，所需要損耗的施工時(shí)間較長(zhǎng)，若隧道本身施工工期比較緊張，該技術(shù)則起不到加快施工進(jìn)度的作用[4]。

2.4 平頂直墻暗挖技術(shù)

除了上述大跨徑隧道淺埋段施工技術(shù)外，平頂直墻暗挖技術(shù)也屬于淺埋段施工技術(shù)類(lèi)型中的一種。不同點(diǎn)在于，該技術(shù)主要針對(duì)一些特殊的施工作業(yè)環(huán)境，如作業(yè)區(qū)地下水水位波動(dòng)范圍過(guò)大、作業(yè)區(qū)有不能破壞的建筑物等。在對(duì)此類(lèi)區(qū)域進(jìn)行淺埋段施工時(shí)，會(huì)用到此類(lèi)施工應(yīng)用技術(shù)。該施工技術(shù)的作用原理是在原來(lái)的作業(yè)環(huán)境基礎(chǔ)之上，挑選合適的位置作為注漿管的預(yù)埋位置，在結(jié)構(gòu)沉降量達(dá)到數(shù)毫米之后對(duì)其進(jìn)行注漿操作，使結(jié)構(gòu)保持在標(biāo)高范圍內(nèi)，如果施工過(guò)后依舊出現(xiàn)了沉降，此時(shí)則需要再次進(jìn)行注漿，起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)綜合性能的作用。該技術(shù)最大的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)對(duì)原有建筑造成損害，同時(shí)注漿操作之后，淺埋段的沉降量相對(duì)較少，具有非常高的實(shí)用價(jià)值。

3 大跨徑隧道淺埋段施工輔助技術(shù)分類(lèi)

3.1 雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)

在大跨徑隧道淺埋段施工過(guò)程中，還需要利用輔助技術(shù)來(lái)確保整個(gè)施工過(guò)程的穩(wěn)定推進(jìn)。雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用于暗挖隧道工程當(dāng)中，該技術(shù)的作用原理是借助長(zhǎng)管棚支護(hù)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加固，并在此基礎(chǔ)之上，增加一排小導(dǎo)管，其規(guī)格參數(shù)結(jié)合圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來(lái)確定。該做法可以提高單次注漿厚度，并且在注漿之后，淺埋段單位厚度也將增加，從而降低地表沉降情況的發(fā)生概率。需要注意的是，在選擇小導(dǎo)管規(guī)格時(shí)，不能選擇與已經(jīng)架設(shè)長(zhǎng)管管徑相同的管道，同時(shí)還需要在管道上做出明顯標(biāo)記，避免拆除結(jié)構(gòu)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響到整個(gè)工程的施工安全性。

3.2 鎖腳錨管技術(shù)

除了雙排小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)外，鎖腳錨管技術(shù)也屬于常用的輔助技術(shù)類(lèi)型。該技術(shù)應(yīng)用的主要目的是為了防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降過(guò)快的情況，其具體的作用原理是借助錨管和鎖腳結(jié)構(gòu)，將一些隧道工程中的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，使其可以和圍巖結(jié)構(gòu)形成整體，借助圍巖整體的牽引力來(lái)防止結(jié)構(gòu)的快速沉降，為其他結(jié)構(gòu)的施工奠定基礎(chǔ)。該技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)χ丿B導(dǎo)洞施工過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行有效管控，從而降低單位時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)的沉降量，提高隧道工程施工的有序性[5]。

4 大跨徑隧道淺埋段施工技術(shù)的應(yīng)用分析

4.1 前期準(zhǔn)備工作

在隧道工程正式啟動(dòng)之前，施工單位應(yīng)提前15 d進(jìn)入作業(yè)區(qū)，對(duì)所需要使用的施工材料進(jìn)行清點(diǎn)，部分大型施工設(shè)備需要提前30 d進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)還需要提前完成設(shè)備運(yùn)行的調(diào)試工作，為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。并且在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，施工人員也需要積極落實(shí)各項(xiàng)施工管理制度，同時(shí)還需要提前構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)體系，確保整個(gè)工程的順利推進(jìn)。并且在工程施工過(guò)程中，還需要做好施工技術(shù)的梳理工作，明確技術(shù)應(yīng)用各個(gè)環(huán)節(jié)需要注意的基本問(wèn)題，并且對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)所需要的施工人員數(shù)量也要進(jìn)行合理安排，在確保施工質(zhì)量和施工進(jìn)度的基礎(chǔ)上，降低建筑工程的施工成本。

4.2 進(jìn)行地表加固

4.2.1 鉆孔、安設(shè)鋼管

隧道覆蓋層厚度小于6 m地段，進(jìn)行地表注漿加固，注漿管采用42鋼管，壁厚4 mm，鋼管平均長(zhǎng)3.5 m，縱橫間距1.0 m×1.0 m，沖溝底地下水出露位置鋼管加密，間距0.7 m× 0.7 m，梅花形布置。

4.2.2 淺埋段澆筑混凝土

淺埋段澆筑混凝土主要起到兩方面作用：（1）封閉地表，為地表注漿做準(zhǔn)備；（2）增加覆蓋層厚度。根據(jù)隧道埋深情況確定混凝土澆筑厚度，澆筑采用C25泵送混凝土。（1）覆蓋層大于4 m地段，鋪設(shè)Υ8單層鋼筋網(wǎng)片，鋼筋間距15 cm×15 cm，噴射20 cm厚C20混凝土。（2）覆蓋層厚度介于3.0～4.0 m地段，混凝土厚度0.5～1.0 m。（3）覆蓋層厚度小于3 m的地段，混凝土厚度視現(xiàn)場(chǎng)情況確定，但最大厚度不超過(guò)1.5 m。（4）澆筑混凝土地段，混凝土內(nèi)設(shè)置雙層Υ22鋼筋網(wǎng)片，鋼筋間距20 cm×20 cm。鋼筋與注漿管焊接牢固。

4.2.3 地表注漿

所有小導(dǎo)管施作完，澆筑混凝土后進(jìn)行注漿固結(jié)工作。考慮到?jīng)_溝巖層破碎，裂隙發(fā)育，滲水性強(qiáng)，我們采用了雙液注漿，水泥漿液水灰比采用1∶1～0.5∶1，水泥漿液與水玻璃的體積比1∶1，水玻璃模數(shù) m=2.4～3.0，波美度為35Be′。注漿設(shè)備選用BW-250/50灰漿泵，注漿壓力一般為0.5～1.0 MPa。在注漿作業(yè)過(guò)程中適當(dāng)摻加外加劑調(diào)整漿液膠凝時(shí)間。

4.3 洞內(nèi)超前支護(hù)

在進(jìn)行洞前超前支護(hù)操作時(shí)，施工人員應(yīng)采用42（壁厚4 mm）的超前注漿管道對(duì)目前結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固操作，同時(shí)還需要對(duì)工作面圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固操作，可以采用巖層混凝土噴射技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。在完成此類(lèi)操作之后，按照既定要求對(duì)淺埋段進(jìn)行注漿操作，操作規(guī)范參照4.2.3，從而有效提升整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，減少不規(guī)則沉降問(wèn)題的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑施工體系的成熟，加快了工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，與此同時(shí)，地形較為復(fù)雜的區(qū)域也成為施工區(qū)域，如何選用合適的施工技術(shù)來(lái)穩(wěn)定施工過(guò)程，也成為施工單位需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。在大跨徑隧道淺埋段施工過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化施工技術(shù)選擇模式，不僅可以提高工程的施工質(zhì)量，而且可以降低施工問(wèn)題發(fā)生概率，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。