高速公路隧道洞口淺埋段的施工技術探討

吳嘉源 蔡建偉

（中交一公局廈門工程有限公司， 福建 廈門 361000）

0 引言

高速公路是現代化基礎設施建設的重要內容，隧道工程是高速公路修建中的重點工作，洞口淺埋段作為隧道工程中的難點，洞口淺埋段工程質量直接影響隧道的正常使用，對我國基礎設施建設影響深遠。

1 施工監(jiān)控量測

高速公路隧道開掘是公路鋪設中常見的工程，遍布公路所經過的各個地區(qū)。受地區(qū)地質條件與自然環(huán)境的影響，隧道開掘的施工條件存在較大的區(qū)別。在高速公路隧道洞口施工前對當地的地質條件進行詳細的勘察可以有效保證施工計劃于施工材料的合理性，在保證施工質量的同時縮短工期，控制工程成本。

1.1 提前施工監(jiān)控測量

隧道洞口開掘之前要做好施工監(jiān)控測量工作，詳細掌握當地的地質狀況，查看支護工作的合理性與施工質量。加強對排水施工的關注程度，尤其是兩側排水溝設計是否合理，排水溝輔砌抹面施工質量是否過關，對于施工質量出現問題的部位，要及時進行修補，確保前期施工的合理性，避免鋼支護基底軟化影響工程的正常進展。

1.2 動態(tài)化施工監(jiān)控測量

動態(tài)化施工監(jiān)控測量是保證施工進程合理性的必要手段。施工進程中要對實時對地質變化與施工質量進行查看與評估，重點監(jiān)測各支護結構受力變形狀態(tài)，當受力變形較大，要進行二次支護并對施工計劃及施工參數進行合理修改，最大程度上保證隧道工程的穩(wěn)定性[1]。

1.3 超前地質預報

超前地質預報常被運用在施工環(huán)境較為復雜的區(qū)域。當地區(qū)地質環(huán)境較為復雜時，施工進程中常會出現意料之外的地質變化，使原定施工計劃缺乏可行性。在地質環(huán)境較為復雜的區(qū)域施工開始之前，要對施工進程中所能接觸到的巖石進行詳細勘察，記錄周邊構造特殊的區(qū)域與較為脆弱的巖層，并借助專業(yè)軟件及人員分析施工方案對地質環(huán)境造成的影響，設計最佳施工方案，避免統(tǒng)一的施工標準增加施工成本或造成隧道無法正常使用。

2 高速公路隧道洞口淺埋段施工技術

2.1 預注漿技術

洞口淺埋段為隧道施工中穩(wěn)定性相對較差的部分，在常需要進行加固處理以保證隧道的使用價值與使用壽命。預注漿技術通過向巖體內部注入化學制劑，對巖體的性質進行改變，在巖體破碎、巖體軟弱、巖體滲水性較強的地段有良好的加固作用。

首先，要充分了解圍巖的性質與存在狀態(tài)，依據工程的需求合理選擇預注漿的材料。常見的配比模式與水、灰一比一，在特殊地區(qū)需要依據圍巖的性質加入適宜的化學制劑，確保圍巖形成性整體性強、透水性弱的巖體。

其次，進行注漿實驗。注漿實驗開展的主要目的為優(yōu)化注漿配比與調整注漿方式。常規(guī)模式下，注漿的初始壓力應控制在0.5-1MPa，最大壓力應在2MPa 以上，且持續(xù)時間超過10min。實驗面的選擇要具有足夠的代表性，實驗進程中要詳細記錄注漿量、擴散半徑等各項參數，為后續(xù)方法改良與注漿工作提供指導。

再次，地表注漿工作，地表注漿常采用全孔一次性注漿，避免坍孔現象的發(fā)生。當局部地區(qū)出現坍孔現象時，可采取跟管鉆孔的方式；當出現大范圍坍孔時，可采取分段施工方式進行注漿；若地區(qū)條件無法進行地表注漿，可采取超前帷幕注漿法，在洞面整修完成的基礎上于洞口處澆筑漿墻[2]。

最后，地表注漿結束后，需要重新打孔進行工程質量檢測。同時，在工作面以1.5m 間距的梅花樁形式再次注漿，并通過設置玻璃纖維錨桿的方式連接、固定軟弱地層，提升洞口淺埋段的穩(wěn)定性。同時，在施工進程中若發(fā)現洞口無法滿足工程質量需求，可向表面噴射混凝土以封閉開挖面，提升洞孔區(qū)域的水穩(wěn)定性。

2.2 洞口土方與錨網噴施工

施工進程中，若發(fā)現隧道挖掘口坡度較大或水土流失較為嚴重，需要及時進行刷坡工作，避免洞口被流水沖刷，使洞口階段施工無法順利開展。

第一，依據洞口的坡度完成仰坡放線工作，同時合理對坡頂流水進行規(guī)劃，以水道挖掘的方式將流水導向合理的位置。在現階段施工條件下，刷坡工作多為從上至下開展，受工程效率與施工人員安全的影響，開掘工作多采用挖掘機等大型器械，輔以定向爆破等特殊施工手段。挖掘工作的最終指標需要依據坡體土石的穩(wěn)定性來確定，施工進程中常需分設臺階，并設立觀察點以確定挖掘的進度。

第二，錨網噴施工。挖掘結束之后，常需對裸露的巖層進行處理，防止巖石滾落影響隧道的正常使用。常見手段為利用錨網噴技術獎裸露的巖層形成半封閉的體系，減少使用進程中體積較大的石子滾落。需要注意的是，錨網噴技術使用之前需要預留疏水口，減少流水對巖層的破壞。利用風鉆機在坡面的合理位置鉆孔，通常要求為直徑60mm，深3.5m。鉆孔完成后，需要對空隙進行清理，并在其中插入疏水管。在鉆孔進程中，需控制空隙間距在1.5m 左右，呈梅花樁性布置。

2.3 預支護施工

預支護施工是隧道工程中較為重要的步驟，對工程的順利進行有重要影響。常見的預支護工程種類繁多，超前小導管為隧道洞口淺埋段施工中最為常用的預支護技術。施工進程中需預先對洞口及施工面進行休整，確保其整體呈拱形，保證隧道的穩(wěn)定性及美觀度。休整完成后，需要緊貼洞口表面鋪設鋼制拱形支架。將預先布置好的小導管與鋼架焊接在一起，增強支護結構整體的穩(wěn)定性。同時，經由小導管進行再次注漿，使?jié){液溢出充填地表空隙處，增強隧道洞口表面的穩(wěn)定性。

大管棚注漿是隧道施工中必備的支護方式。操作方式與超前小導管類似，通過鋼架與管道的連接形成穩(wěn)定的加固結構提升隧道洞口的穩(wěn)定性。與超前小導管不同的是，大管棚注漿在加固結構鋪設完成后需以混凝土澆筑的方式構建導向墻。需要注意的是，鋼管結構搭建過程為分段進行，要借助絲扣、速干水泥等材料將鋼架結果固定成為一個整體[3]。同時，導向墻澆筑進程中要預留排氣孔與入漿孔。

2.4 隧道洞口淺埋段開掘技術

現代施工條件下，技術與設備的快速發(fā)展使可運用與隧道工程的開掘技術較為豐富，但在施工技術選擇時要充分參考地質條件與工程需求。尤其在穩(wěn)定性較差的隧道洞口部位，整體爆破與大規(guī)模挖掘均會極大降低洞口的穩(wěn)定性，導致隧道坍塌。核心預留臺階法與雙側壁導坑法為實際施工中經常使用的洞口淺埋段開掘技術。

核心預留臺階法主要針對施工部位巖層較為軟弱，常規(guī)施工手法易導致圍巖破損較為嚴重。施工前需要對施工部位進行詳細規(guī)劃，明確標定核心土的位置與體積。預留核心土標定的上臺階長度應以4-6m 為最佳。在上臺階開掘進程中，可先用風鉆機進行位置標定，而后采取定向弱爆破的手段。下臺階施工進程與上臺階大體相同，預留核心土的尺寸應為1m 左右。

對于地質環(huán)境較為復雜，隧道建設附件圍巖易發(fā)生物理、化學變化的區(qū)域。雙側壁導坑法為較為優(yōu)秀的施工選擇。雙側壁導坑法以松動開挖的方式進行洞口開掘，在施工進程中優(yōu)先依據工程需求標定洞口范圍，并通過導坑的運用避免開掘進程中對圍巖的誤碰，減少施工進程對圍巖的影響。需要注意的是，為最大化保護作用，導坑挖掘進程常采用人工挖掘，同時挖掘深度應大于6m，為機械挖掘進程提供更好的標準，保證圍巖的穩(wěn)定性。

3 結論

隧道洞口淺埋段工程是高速公路建設中的重點部位。施工隊在施工進程前要對當地的地質環(huán)境進行詳細的勘察與分析，并結合實際地質條件與工程需求合理選擇施工方式、調整施工參數，使隧道口淺埋段工程合理開展，提升隧道的穩(wěn)定性。