超浅埋暗挖隧道下穿高速公路施工技术探讨

颜研

摘 要：浅埋暗挖施工中的技术难题通常是隧道近距离下穿高速公路，若不能正确施工，很容易造成整段路面出现大量沉降、坍塌的情况，进而会让交通处于中断的状态，导致不良的社会影响和巨大的经济损失。

关键词：高速公路；超浅埋暗挖；隧道下穿

0 引言

随着近年来我国各个城市的建设规模日益扩大，以暗挖隧道形式来穿越铁路或者高速公路的建设工程项目日益增多。而浅埋暗挖施工中的技术难题通常是隧道近距离下穿高速公路，因此对超浅埋暗挖隧道下穿高速公路的施工技术进行探讨就显得尤为重要。

1 工程实例

某工程采用暗挖隧道的方式来通过高速路段， 暗挖隧道段长49m，高速公路与隧道之间的夹角为112°10′16″，隧道顶部覆盖层厚1.0～2.8m。隧道断面底部设仰拱， 最大净高约5.8m净宽10m。该隧道属超浅埋隧道，其衬砌结构为复合式， 采用42小导管和管棚注浆的方式来加固超前地层，初期支护采用格栅钢架和C20网喷混凝土，二次衬砌为抗渗标号为P6的30模筑钢筋混凝土。

1.1 工程地质

该工程场地内分布的地层为第四系全新统，由卵石、砂和石粉质黏土组成（由冲洪积、人工填筑土形成），水位变化幅度为2m，埋深10.60m，地下水位标高124.5m。从下到上依次为：

（1）卵石。土石等级为Ⅲ级硬土，层厚>11.52m，埋深8.48～9.35m，颜色为青灰色、褐黄色，局部存在砂透镜体，中细砂充填在粒间。

（2）卵石夹砂层。土石等级为Ⅰ级松土，层厚1.36～2.43m，埋深6.92～7.12m，卵石颜色为褐黄色，所夹砂为砂黏土，含量约55%，松散，潮湿。

（3）粉质黏土。土石等级为Ⅱ级普通土，为可塑、褐黄色的中压缩性土，层厚2.36～2.50m。

（4）填筑土。土石等级为Ⅲ级硬土，由灰褐色的灰砂、卵石土等混合组成，密实，稍湿，层厚4.56～4.62m。

1.2 工程难点分析

（1）CRD工艺要求高、工序复杂、工法工序多。

（2）隧道的开挖成洞较困难，开挖高度为7.9m， 开挖宽度为11.6m。

（3）隧道洞身为人工回填的卵石夹砂、卵石、卵石土，均一性差、土质松散、地质条件差，在施工过程中很容易出现失稳坍塌的情况。

（4）隧道下穿正在运营的高速公路，为了确保高速公路上行车安全，施工时会严格控制沉降问题。

（5）隧道的顶部覆盖厚度只有1.0～2.8m，属于典型的超浅埋大跨隧道，在施工过程中很容易出现冒顶坍塌的问题。

（6）要严格做好洞内量测工作及地面量测工作，并基于量测资料来对施工工艺进行优化，并对支护参数进行适时修改。

2 施工工艺

2.1大管棚超前支护加固地层

（1）导向拱施工

从隧道起拱线内开始布设大管棚， 外插角1°，管棚长度26m，环向间距30cm。导向拱管应该用预埋导向管来进行制作，即：在三榀拱架上上焊接长2.0m、直径127mm的钢管，安装时要精确定位、逐根测量，其安装依据应该要基于设计角度。立模时，模板应该与管口紧靠，管的外端应平齐，管与管之间平行。

（2）超前水平钻孔注浆

为确保钻孔方向精度和注浆效果，钻孔时采用前进式注浆、冲击钻进的方式循环施作。由于高速公路路面与管棚施工处的距离只有2m左右，注浆采用水灰比0.8～1.0的32.5R普通水泥。在整个注浆期间，要对高速公路路面安排专人进行仔细观察，注浆压力不宜过大，控制在0.5～1.0MPa较佳。水平注浆结束后相隔一段时间即进行管棚施作。采用MK-5钻机直接旋转逐根顶进大管棚钢管至设计深度。

2.2 CRD工法分部开挖支护

本超浅埋暗挖隧道下穿高速公路工程是在松散、软弱的地层条件下进行的，基于确保施工安全、有效控制地面沉降的角度来综合考虑，CRD工法更加合适。CRD工法分部开挖支护的最大特点是能够开展多个小断面施工，各个局部封闭断面较易控制沉降，成环时间短， 结构形变较小、受力均匀、受力体系完整。

（一）施工要点

（1）为了能够让开挖面的临空时间尽量减少，严格限制高速公路的路面沉降，每一步开挖都务必要保证能够封闭成环、及时快速。

（2）为了将掌子面可能出现的应力松弛现象予以消除，工作面应该留核心土， 采用弧型导坑开挖。

（3）不宜同时开挖工作面，各工作面应该依次错开2m，循环进尺0.5m，开挖方式采用人工无爆破开挖。

（4）在初期支护封闭成环、整洞贯通之后， 临时支撑可结合监控量测资料来进行拆除。可增大初期支护刚度、将二次衬砌承载能力充分发挥出来。

（二）沉降控制措施

（1）掌子面注浆加固。在开挖前，应该将长度2m、壁厚3.5mm、管径为42mm的注浆管以梅花形的方式布置在掌子面上，注浆管与注浆管之间的间距为0.8m， 注入水泥-水玻璃双液浆。

（2）将注浆锁脚锚管增设在拱架两侧。

（3）将注浆回填到边墙及拱顶背后，采用长度0.8m、壁厚3.5mm、管径为42mm、横向间距3m、纵向间距2m的注浆管来回填注浆管。

（4）仰拱之下注浆加固基底。仰拱开挖时，通常都会扰动到仰拱下面的砂卵石地层，往往就会形成较大的地层沉降，针对这种情况，在仰拱之下注浆加固基底。

3 结语

本工程秉承"早封闭、勤量测、管超前、严注浆、强支护、短开挖"的施工原则进行施工，采取CRD工法分部开挖支护方式，既保证了安全施工，又确保了高速公路正常通行，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]李永宝.软弱地层浅埋暗挖隧道管棚法钻孔技术[J].隧道建设，2006（6）.

[2]张家贺.地铁附属工程大跨度平顶超浅埋暗挖施工技术[J].科技创新导报，2011（5）.