浅埋暗挖法在公路隧道工程中的运用

浅埋暗挖法在公路隧道工程中的运应摘要：随着经济的发展，当前我国公路建设得到了快速发展。而公路隧道是指作用地下通道的工程建筑物，在隧道工程施工时，一般对隧道的前期设计较为重视，但是在施工中难点比较多。文章结合包茂高速公路安康~毛坝段药树梁隧道设计施工，介绍了隧道浅埋暗挖法在公路隧道中的施工要点。首先介绍了隧道的设计简况和水文地质资料，然后具体探讨了浅埋暗挖法在公路隧道工程中的施工工艺：地表注浆、超前支护、初期支护、二次衬砌、注浆、防排水、施工监控量测及信息化施工。关键词：隧道工程；公路工程；浅埋暗挖1、引言根据大量隧道工程的施工资料调查，上部覆盖层不足毛洞洞跨2倍的隧道或区段属于浅埋式隧道，因隧道结构覆土很薄，埋深浅，在很多隧道施工中，一些浅埋隧道难以形成承载拱，浅埋隧道多数存在地形偏压、表层软弱、存在堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响，由于特殊的地形、地质问题，在开挖掘进过程中以及开挖完成后，会出现拱顶下沉量增大、隧道净空收缩、地表开裂，有时也会出现掌子面失稳、冒顶等，造成严重后果。因此，必须引起高度重视，采取必要设计和施工防范风险。2、基本概况2.1设计简况药树梁隧道位于秦岭大巴山区，设计为分离式双洞，本段区间隧道左线长度464米（ZK230+376~ZK230~840），右线435米（YK230+395~YK230~830），施工为双向对穿贯通施工，围岩类别均为Ⅵ、Ⅴ级，设计岩质洞口段泥质板岩，Ⅴ级段为强风化千枚岩。隧道最大埋深77米，洞口段最小埋深2.7米。其中左线大里程40米施工段（YK230+395~ZK230~435）；洞口端（大里程YK230+395）最小埋深2.7米，40米处（YK230~435）最大埋深17米，隧道左洞外侧为大的水蚀冲沟，造成此段地形偏压，表层有软弱堆积物，坡积土。洞顶正上方为地方车辆通道。2.2工程及水文地质该隧道地形，地貌属典型的岭南秦巴山区，地形破碎，水蚀严重，植被发育，岩体蕴含水源。隧道沿线路方向左，右洞两侧均有水蚀大冲沟，沟底距隧道线路中心标高约60米深。从表层看隧道围岩为破碎千枚岩，岩体节理发育，结构疏松，含水量较大。3、隧道采用浅埋暗挖法的运用工艺3、1地表注浆 因浅埋隧道掌子面前方的先行下沉很大，会造成很大的地表下沉，又是相向贯通施工，结合本隧道实际情况，对左线大里程30米洞口浅埋段（ZK230+840~ZK230~810）进行地表注浆，注浆范围；宽度30米，隧道中心线两边各15米，长度（ZK230+840~ZK230~810）30米，φ50*5塑料管，布设φ10注浆孔，间距15cm*15cm，垂直注浆深度至隧道拱底，注浆采用1:1水泥砂浆，注浆压力：初压0.5~1.0Mpa，终压1.0~1.5Mpa。地表注浆以改良加固前方地层，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使导管和土体固结在一起，增强支撑力，满足开挖需要，防止了支护下沉。3.2超前支护因本隧道设计洞口段40米为Ⅵ级围岩，结构覆土很薄，埋深浅，洞口距离地面最小厚度2.7m,上部为道路且动荷载很大，为提高隧道拱部的刚性，增加周边土体的承载力，即在开挖轮廓范围拱部采用φ108大管棚超前支护（L=40m），管材采用热轧无缝钢管，壁厚8mm，钢管沿隧道拱部开挖轮廓线范围内密排，在初支开挖轮廓线外25cm布设，管棚间距为40cm。管棚间采用小导管注浆方式进行密实，以形成整体，提高拱部的承载力，阻止和限制围岩变形，使管棚提前承受早期围岩压力。在管棚施作的过程中，注意对关管棚角度、方向的严格控制，避免因方向差异，造成对主干道地面等周边环境的影响。对Ⅴ级围岩段超前注浆小导管施工（L=6m），应在开挖前，先用喷射混凝土将隧道开挖掌子面范围内封闭，然后沿隧道周边向前方围岩内打入带孔小导管，并通过小导管向围岩压注浆液，待浆液硬化后，坑道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈，从而保护开挖作业。小导管一般采用φ42或φ50的无缝钢管制作，长度宜为4.5m-6m，前端做成尖锥形，前段管壁上每隔10cm-20cm交错钻孔，孔径宜为6mm-8mm，环向间距一般采用40cm,外插角控制在10°-15°之间。超前小钢管是沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方安装锚杆或小钢管，形成对开挖面前方围岩的预锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行施工作用。3.3注浆施工注浆技术是暗挖隧道施工中的核心技术之一，根据不同的地质情况和施工方法应采取相应的注浆技术。本段围岩节理发育，含水量较大，注浆目的以达到超前加固围岩和止水的目的。施工中需要注意以下几点：(1)钻孔：施工中根据不同地质情况及施工方法不同，采用不同的钻孔方法，在暗挖隧道结构中采用超前导管预加固技术，钻孔应与隧道中线平行，外插角为10º～15º。(2)当地下水量大时，应在安设注浆管前，测涌水量，通过测定涌水量确定注浆种类及注浆参数：浆液扩散半径、小导管间距。对富水段注浆应严格控制浆液初凝、终凝时间。(3)注浆管长严格按照设计长度进行施工，注浆压力：初压0.5~1.0Mpa， 终压1.0~1.5Mpa根据注浆时的注浆压力变化和监控量测结果来判定注浆的效果，综合分析，达到动态控制的目的。3.4初期支护隧道暗挖：初期支护为Ⅰ20a型钢支撑，（Ⅵ级围岩间距50cm,Ⅴ级围岩间距75cm）,+C25喷射混凝土、+φ8钢筋网片（网格20cm*20cm）,+φ22早强砂浆径向锚杆（Ⅵ级围岩L=4m,Ⅴ级围岩L=3.5m，间距1m*1m）支护体系。临时支护采用C25素喷混凝土、间距50cm型钢钢架进行联合支护。隧道开挖采用CRD法施工，分六部开挖，每部采用环形开挖预留核心土，人工开挖，施工中严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则进行管理和施工。3.5二次衬砌随着隧道进度和初期支护混凝土强度满足设计要求时，先分段拆除临时支护，然后分段施做底板二次衬砌，继而施作边墙二次衬砌，尤其注意的是在拆除临时支护时，需要在施工监控量测的指导下进行。3.6防水及二次衬砌施工由于该工程浅埋施工，洞口段泥质岩层较多，且含水率较大，围岩具有较强的软流塑性，二次衬砌采用C25模筑混凝土。防水等级为Ｓ8，对于防水施工具有较高的要求。本工程区域内地下水位埋藏较浅，一般在1.3～2.15m之间，结构处于地下水位以下。地下水对钢结构有腐蚀性。结构防水要求较高。结构防水设计遵循“以防为主、多道防线、刚柔结合、综合治理”的原则。本暗挖隧道二次衬砌混凝土灌注顺序为：底板混凝土灌注→拱墙混凝土灌注。暗挖隧道初期支护完成后，及时对前期的监控量测资料进行技术分析，当量测结果反馈信息具备以下条件：位移速率有明显减缓趋势、水平收敛小于0.2mm/d、已发生的位移量占总位移量的80%以上，则表明隧道初期支护变形已基本稳定，方可进行二次衬砌施工。3.7施工监控量测及信息化施工现场监控量测是隧道施工和基坑施工中必不可少的重要环节。就本工程而言，需要监测的项目有地表及周边建筑物沉降、管线沉降、暗挖隧道的拱顶沉降、水平收敛及衬砌的受力情况。为了分析了解地层、隧道支护衬砌结构的安全稳定性，确保各类地下管线的安全正常使用，了解工程施工对周围环境的影响程度，施工的同时设立了完整的监控量测体系，通过坑道施工过程中的变形进行监测,及时反馈施工过程中支护体系及环境的受力状态以及变形数据,通过分析,适时地进行加固、修改或确定支护衬砌设计参数、及时调整施工方法，保证施工引起的变形在可控范围内，确保浅埋暗挖段施工的顺利通过。总之，公路隧道工程因开挖面较大，很易发生变形及坍塌事故，浅埋暗挖法施工要严格施工质量和施工工序，才能保证施工安全与施工质量。参考文献：[1]张沛杰．白岩隧道煤层段安全施工防护技术[J]．山西建筑，2009，30(13)：146-148．[2]黄拔洲，陈少华，秦峰．小净距隧道在京福高速公路上的实践[J]．重庆大学学报，2009，26(10)：19-22．[3]徐伟，郭晓明.建筑地基基础工程施工与验收手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.2[4]赵洪波．大断面黄土隧道施工及工后沉降数值分析[J]．西部探矿工程，2009(10)：88-89．[5]蔺云宏，任飞．大断面黄土隧道开挖支护技术[J]．铁道建筑技术，2010(6)：29-30．