浅埋隧道施工方法和措施探讨

张玉印

【摘 要】 浅埋隧道围岩自身承载能力很差，沉降控制难，影响因素多，施工中存在的问题多，结合云桂铁路新莲隧道捞鱼河段施工案例，为解决施工中存在的问题，运用“浅埋暗挖”的理念，变明挖为暗挖，优化施工方法，有效规避了外界影响因素，取得了较好的效果。

【关键词】 浅埋暗挖  施工方法  措施

随着铁路建设技术的发展，施工难度越来越大，施工协调难度大，施工过程中会遇到种种影响，如何在施工中处理影响问题，根据现场的实际情况，优化施工方法，有效规避影响因素显得意义重大。

1 工程概况

新莲隧道为双线隧道，风险等级高，工期紧，进口里程D2K720+757，出口里程D2K733+600，全长12843米，其中DK732+170～DK732+310下穿捞鱼河，拱顶埋深4.5m～6.5m，开挖断面高12米，宽14.5米。

2 明挖施工方法

设计建议DK732+170～DK732+310段正洞采用明挖法施工，衬砌采用V级抗震I型明洞衬砌，采用全包防水，衬砌拱墙、仰拱设置全环防水板。

3 明挖施工方法的影响

捞鱼河位于昆明市呈贡新区，属国家重点水源保护区，水务和环保局均不同意明挖施工。地表植被主要为苗圃（约2万多株），赔偿费用无法达成一致，施工无法进行。地表管线密集，临时改移或加强防护等手段得不到产权单位的认可，施工协调难度大，严重影响施工。

4 暗挖施工方法的风险

风险分析：通过对新莲隧道下穿捞鱼段的设计资料、地质资料及施工条件进行分析，该段隧道施工的变形控制直接影响施工安全，其变形表现在三个方面：①超前预支护和预加固措施不完善，开挖引起的地层应力的改变，引发地表开裂变形，地表构筑物的破坏;②开挖施工支护选择不合理，造成坍塌变形;③二次衬砌未及时施作引发初期支护变形，造成坍塌变形。

5 施工方法及措施

适用浅埋隧道施工较多，应综合考虑现场条件，选择最安全、最经济的施工方案。施工遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的方针，重点应对防坍塌、地表沉降，快速通过的理念。

5.1 施工安排

捞鱼河属流量随季节性变化，施工安排在旱季施工。加快各循环的时间，尽量缩短沉降变形的时间，避免初期支护变形，做到二衬紧跟施工。

5.2 超前预支护措施

隧道穿越段处于水源保护区，环境要求较高，地表加固措施不可行，采用洞内加固措施。采用中管棚配合小导管进行超前加固，充分发挥中管棚的刚度及小导管施作便捷的特点，现场验证加固的范围为开挖轮廓线外形成厚度为0.5～1的加固层，施作时间较短，注浆采用双液浆，能快速加固围岩，对水源和苗木的污染小，有效控制地表沉降。

5.3 监测预警

浅埋暗挖隧道监测重点为隧道内变形观测、地表沉降观测和结构物的变形观测。地表沉降量测点纵向间距为3m，横向间距为3m，观测范围为隧道左右各30米。结构物变形量测点设在结构物的底部，间距为3m，观测范围为隧道左右各30米。洞内监控量测断面间距按3m布设（确保于地表沉降观测在同一断面上），水平收敛量测断面共3条测线，拱顶沉降点布置于隧道中线上。

5.4 开挖施工工艺的选择

①地质条件：隧道拱部穿越洪积层松软土和细圆砾土，岩性软，自稳性差，其余部分穿越玄武岩弱～强风化层，岩体整体性差，自稳性一般，有一定的承载能力。②开挖措施：浅埋段施工方法有：中隔墙法（CRD）法、双侧壁导坑法、台阶法加临时仰拱。

（1）CRD法施工适用于大跨度、软弱围岩隧道分部开挖的施工方法的一种。CRD法一般分6部施工。各部开挖及支护自上而下步步成环，及时封闭，成环时间短，有效的减少收敛变形和下沉，在控制地面沉降和土体水平位移等方面优于其他工法，但拆除中隔壁时风险较大;工序繁杂，施工速度较慢，费用高。（2）双侧壁导坑法一般将断面分成四块，充分利用侧壁导坑临时支撑的作用，导坑宽度不宜超过断面最大跨度的三分之一，高度以到起拱线为宜，在开挖导坑时，尽量减少对围岩的扰动，周边轮廓圆顺，避免应力集中，减少围岩变形，但施工中应建立整套围岩支护结构监控量测系统，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程的动态变化，合理安排，及时调整施工工艺。双侧壁导坑法施工扰动大，封闭的时间长，速度较慢，成本较高。台阶法加临时仰拱施工是将大断面划分成三个小单元进行开挖，缩小开挖断面;采用临时仰拱使每个小单元及时封闭成环，形成环向受力，有效地发挥初期支护整体受力效果，有效阻止支护结构变形。（3）台阶法加临时仰拱施工临时支护措施少，扰动小，施工中间变形几乎不能完全阻止，但速度快，成本底。（4）结合地质条件与施工措施间相互作用，对暗挖施工方法进行优化。

隧道拱部为松软土，自稳性较差，围岩的变形和地表沉降风险较大，可考虑CRD法的优点。采用人工开挖的方法减小围岩的扰动，在超前支护的保护下，快速进行支护，封闭开挖面。隧道拱部以下穿越玄武岩弱～强风化层，自稳性较好围岩的变形和地表沉降风险较小，可考虑台阶法加临时仰拱法的优点。机械配合人工开挖，利用围岩自稳性在该处施作临时仰拱，根据量测数据加设临时竖撑，使初期支护及时成环，防止变形。经量测， 新莲隧道下穿捞鱼段拱顶日下沉最大值为1.6mm/d，最小值为0.3mm/d;水平收敛日最大值为2.8mm/d，最小值为1.3mm/d; 累计沉降量最大值为40mm。累计收敛最大值为72mm。从以上数据分析可知，该段围岩变形稳定、无异常。

采用以上施工措施，新莲隧道下穿捞鱼段施工避开雨季，共施工3个月，施工期间未发生安全和质量问题。

6 效果分析

通过明挖改暗挖浅埋暗挖隧道施工采用多种辅助工法，超前支护，加固围岩，改善部分围岩的自承能力，不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系;在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现少沉降、安全施工，并形成多种综合配套技术。

7 结论

新莲隧道下穿捞鱼河段明挖施工较安全，施工速度较快，但受外界种种因素的影响无法实施，浅埋暗挖适用于松软地层施工，与明挖法相比，具有拆迁少、占地少，不扰民、不干扰交通，施工灵活方便，有多种断面形式适用不同的地层，解决了沉降问题，达到安全生产和连续施工的目的。

参考文献：

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[2]高速铁路施工技术指南[S].铁建设【2010】241号.

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