公路隧道施工埋暗挖法施工技術(shù)運(yùn)用

孟 偉

(山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

1 淺埋暗挖法原理分析

根據(jù)淺埋暗挖施工效率分析，淺埋隧道主要是通過進(jìn)行洞頂埋設(shè)深度沒有達(dá)到隧洞跨2倍的隧道或者某個(gè)結(jié)構(gòu)部分，在施工中，其主要是因?yàn)槭艿綐?biāo)高限制的一些城市軌道、山區(qū)隧道出口、水利項(xiàng)目下部的結(jié)構(gòu)等。淺埋暗挖施工技術(shù)以新奧法為指導(dǎo)思想，在施工環(huán)節(jié)需要應(yīng)用多種施工技術(shù)進(jìn)行圍巖部分的加固處理，保證圍巖具備較高的承載性能，隧道開挖進(jìn)行支護(hù)處理，封閉形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式，組合形成聯(lián)合支護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)綜合配套使用，達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。隧道建設(shè)施工階段，需要選擇合理的開挖方法、支護(hù)方式進(jìn)行施工，切實(shí)提高其結(jié)構(gòu)性能和標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害和影響。隧道洞身開挖作業(yè)前，保證地表、邊仰坡進(jìn)行防護(hù)和處理，達(dá)到超前支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。洞身經(jīng)過開挖作業(yè)結(jié)束后，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式和質(zhì)量符合要求，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的圍巖結(jié)構(gòu)變形，制作成為穩(wěn)定性好的圓形結(jié)構(gòu)形式。初期支護(hù)施工之后，保證襯砌防排水系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)受力效果合格。

2 工程概況

某隧道項(xiàng)目的兩側(cè)開挖段部分的尺寸為9.5 m×5.0 m的結(jié)構(gòu)，埋設(shè)深度比較淺，暗挖施工結(jié)構(gòu)部分的混凝土厚度尺寸為35 cm，二次襯砌則將厚度增加到50 cm。在開挖作業(yè)進(jìn)行前，需要對(duì)于整個(gè)斷面實(shí)施注漿處理，同時(shí)開展大管棚、小導(dǎo)管的注漿超前支護(hù)施工，確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合要求，為后續(xù)的施工作業(yè)提供基礎(chǔ)，保證項(xiàng)目施工效果和質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3 淺埋暗挖法工藝流程與方法

3.1 淺埋暗挖法的施工工藝流程

從淺埋暗挖施工方式展開分析，具體的工藝流程見圖1。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，隧道監(jiān)控技術(shù)水平得到了很大的提升，很多先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備以及材料研發(fā)和使用，工程技術(shù)水平有了很大的提升，保證淺埋暗挖施工效果合格，并且可以使用到多種條件下，發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。隧道施工作業(yè)階段，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的自然環(huán)境、地質(zhì)條件等要素，可以結(jié)合具體的施工技術(shù)和要求，選擇相應(yīng)的輔助措施，保證淺埋暗挖施工可以順利地進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

圖1 淺埋暗挖法隧道施工工藝流程

3.2 淺埋暗挖法施工方法

目前最為常見施工方式為臺(tái)階預(yù)留核心土、中隔墻、雙側(cè)壁導(dǎo)坑等，每種方法都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也有明顯的差異，需要根據(jù)不同施工環(huán)境和要求選擇最佳施工方式。

4 淺埋暗挖法應(yīng)用到隧道施工的具體情況

4.1 地表加固

地表加固是保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵，主要的應(yīng)用方式就是地表注漿。在注漿開始前，技術(shù)人員進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的勘察，了解水文地質(zhì)、埋深尺寸、洞身支護(hù)等情況，通常情況下，加固施工需要在隧道最大開挖線以45°向上進(jìn)行，和地面相交的范圍內(nèi)進(jìn)行加固施工。注漿順序也非常的重要，先是隧道口向洞身進(jìn)行，然后再進(jìn)行周邊施工。

4.2 超前支護(hù)

很多隧道都建設(shè)在山區(qū)地帶，其出口以及部分洞身會(huì)直接穿越溝谷低洼部分的淺埋段部分，會(huì)有較厚的土層、破碎巖體，還會(huì)有斷層破碎帶等地質(zhì)條件很差的情況。因?yàn)閲鷰r結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能不足，所以在掘進(jìn)施工環(huán)節(jié)極易造成坍塌、變形等缺陷。要想提升隧道工程的安全性，提高質(zhì)量水平，應(yīng)該在施工前對(duì)于這些軟弱地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行超前支護(hù)施工，比如超前長(zhǎng)管棚、超前錨桿等都是常見的方法。比如管棚加固施工，這是常見的加固施工方式，一般需要在拱頂開挖輪廓線120°范圍內(nèi)向外插入熱軋無(wú)縫鋼管進(jìn)行注漿施工，可以使得漿液順利注入到巖層結(jié)構(gòu)內(nèi)。在規(guī)定壓力之下，進(jìn)行填充、滲透、擠密處理，將破碎巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水、空氣全部都擠出，然后把漿液填充到內(nèi)部空間中，組合形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，促進(jìn)承載性能的提升，保證受力條件合格。

4.3 洞身開挖

洞身開挖作業(yè)階段，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行勘察和分析，明確斷面的形式和尺寸，掌握地質(zhì)條件、埋深深度、支護(hù)要求，同時(shí)還要準(zhǔn)備足夠的施工材料、設(shè)備以及人員，在保證安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等各方面符合要求的基礎(chǔ)之下，確定合適的開挖方式。

在開挖作業(yè)階段，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，保證開挖施工達(dá)到質(zhì)量與安全性的要求。根據(jù)工程的要求，在兩車道隧道結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用臺(tái)階法開展施工，而三車道及以上隧道的形式可以通過中隔墻、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開展項(xiàng)目施工。不管是應(yīng)用哪種開挖作業(yè)方式，都要在地層條件符合要求的基礎(chǔ)下進(jìn)行，循環(huán)進(jìn)行開挖作業(yè)施工。地質(zhì)條件較差的路段結(jié)構(gòu)部分，每一次開挖施工的尺寸控制在鋼拱架間隔距離1.5倍以內(nèi)，通常設(shè)定為0.5～0.8 m，或者更短。因?yàn)殚_挖進(jìn)尺較小，所以拱架設(shè)置有足夠的時(shí)間，并且可以立即噴射混凝土組成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生坍塌。循環(huán)進(jìn)尺嚴(yán)格控制，各個(gè)工序步距隨之確定，這樣可以停止掌子面開挖施工，噴射5～10 cm厚混凝土可以實(shí)現(xiàn)掌子面的封閉處理，避免產(chǎn)生坍塌危害。

4.4 初期支護(hù)

經(jīng)過開挖施工后，導(dǎo)致巖層受力條件出現(xiàn)了很大的變化，圍巖應(yīng)力再次分布，容易造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的下降。為了有效地預(yù)防圍巖長(zhǎng)期裸露導(dǎo)致強(qiáng)度、穩(wěn)定性不足，特別是軟弱圍巖，應(yīng)該立即應(yīng)用錨桿、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支設(shè)施工，應(yīng)用混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)封閉處理，達(dá)到強(qiáng)度性能要求，不會(huì)出現(xiàn)巖層結(jié)構(gòu)的風(fēng)化、變形等危害，使支護(hù)系統(tǒng)和圍巖形成整體，達(dá)到工程結(jié)構(gòu)性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5 仰拱與填充

對(duì)于隧道全斷面結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行支護(hù)施工，達(dá)到要求后可以立即進(jìn)行仰拱、混凝土填充等施工，保證初期支護(hù)的結(jié)構(gòu)可以成為穩(wěn)定的支護(hù)形式，使現(xiàn)場(chǎng)施工可以順利進(jìn)行。

4.6 監(jiān)控量測(cè)

隧道施工環(huán)節(jié)，監(jiān)控量測(cè)是主要的環(huán)節(jié)，對(duì)于工程質(zhì)量的控制有著直接的影響，也是復(fù)合襯施工的核心，為整個(gè)工程的施工提供基礎(chǔ)條件。該工作可以有效地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行，還可以預(yù)測(cè)是否發(fā)生安全事故，從而滿足工程安全性標(biāo)準(zhǔn)，且隨時(shí)掌握和了解圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的情況，優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能與技術(shù)參數(shù)，達(dá)到施工工藝的要求，給二次襯砌提供良好的條件，滿足支護(hù)性能的要求。如果監(jiān)控量測(cè)存在異常問題，應(yīng)及時(shí)反饋給項(xiàng)目作業(yè)人員。

5 地面沉降控制

淺埋暗挖技術(shù)是以新奧法為基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用的，主要的施工工序是超前支護(hù)、地層改良、注漿加固等階段，可以保證隧道結(jié)構(gòu)的性能合格，并且做好地層沉降的控制。和新奧法中的沉降控制有著一定的差異，淺埋暗挖襯砌結(jié)構(gòu)剛度性能要求更高，初期支護(hù)需要允許的變形量是很小的，所以需要全面提升地層結(jié)構(gòu)承載性能，避免對(duì)地層產(chǎn)生擾動(dòng)等影響。

5.1 加強(qiáng)開挖施工控制

隧道開挖環(huán)節(jié)，加強(qiáng)監(jiān)控和管理，如果發(fā)現(xiàn)存在沉降等問題，及時(shí)采取措施處理，結(jié)合巖性條件進(jìn)行地層加固施工，確保地層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與承載性能合格，不會(huì)產(chǎn)生開挖地層移動(dòng)等嚴(yán)重的情況，可以消除沉降的問題。此外，通過超前注漿等方式保證土質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度合格，促進(jìn)加固效果的提升。

5.2 支護(hù)參數(shù)的選擇

進(jìn)行必要的支護(hù)施工，應(yīng)該避免產(chǎn)生支護(hù)結(jié)構(gòu)損壞，不會(huì)導(dǎo)致變形嚴(yán)重的情況，錨桿會(huì)對(duì)淺埋軟弱層結(jié)構(gòu)支護(hù)產(chǎn)生不利影響，在頂部空間兩側(cè)30°范圍內(nèi)進(jìn)行錨桿承壓施工，此時(shí)應(yīng)該去除錨桿結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要安裝長(zhǎng)度為3.5～3.7 m 的超前小導(dǎo)管，且需要插入到破裂損壞巖層的深度超過1 m。在初期支護(hù)施工環(huán)節(jié)，混凝土噴射厚度需要達(dá)到要求，過大或者過小都難以保證結(jié)構(gòu)性能合格，這是提升工程承載性能的關(guān)鍵。

5.3 富水地層結(jié)構(gòu)防水

要想有效地消除初期支護(hù)表面混凝土平整度不足的情況，確保防水板的整體結(jié)構(gòu)性能合格，避免在初支與防水板結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成水囊，保證封閉結(jié)構(gòu)的性能合格，一般會(huì)利用防水混凝土噴射施工以保證防水性合格，然后在初支和圍巖之間進(jìn)行注漿填充施工，同時(shí)在初支表面設(shè)置引水盲管，保證滲水引出，切實(shí)提升防水效果。

6 結(jié) 語(yǔ)

在隧道施工環(huán)節(jié)，選擇符合工程要求的淺埋暗挖法進(jìn)行施工，明確施工方案和工藝要求，嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，保證隧道工程的安全性、質(zhì)量合格，提高施工的總體水平，為工程項(xiàng)目順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

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