超浅埋暗挖大断面隧道施工技术分析

卫君毅

摘 要：超浅埋暗挖大断面隧道施工具有复杂性，必须对各个施工环节加以严格的控制。基于此，本文以某工程为例，分析了超浅埋暗挖大断面隧道施工技术在工程中的具体应用，以保障工程的总体质量。

关键词：大断面;超浅埋暗挖;隧道施工技术

中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）08-0113-03

Analysis of Construction Technology for Super Shallow Buried Tunnel

WEI Junyi

（Chongqing Yugao-Tech Industry （Group） Co.Ltd.，Chongqing 401122）

Abstract： The construction of ultra-shallow buried tunnels with large cross-sections is complicated， and each construction link must be strictly controlled. Based on this， this paper took a certain project as an example to analyze the specific application of the construction technology of the super-shallow buried and excavated large-section tunnel in the project， which was beneficial to the overall quality of the project.

Keywords： large section;super shallow buried subsurface excavation;tunnel construction technology

近年来，随着各类公路、地铁工程的建设，超浅埋暗挖施工技术的应用越来越多，该技术的应用克服了传统技术的局限性，符合各类工程的质量标准与要求。但是，超浅埋暗挖大断面隧道施工技术属于相对新型的技术，其技术应用中常常会出现各种施工问题，严重影响工程施工效果。因此，在施工过程中，必须结合施工现场的实际情况，保障超浅埋暗挖大断面隧道施工技术的合理应用，提高施工的规范性与安全性，保障工程建设的顺利进行。

1 工程概况

重庆市曾家岩北延伸穿越内环新增通道工程为城市主干路，设计行车速度为50 km/h，采用双向六车道。路线起于现状人兴路刘家院子立交桥处，左线接现状刘家院子立交C匝道处，右线接现状人兴路，向北跨越内环快速路后以隧道形式下穿火凤山，随后向北下穿富抱泉小区及金开大道，沿金州大道敷设，终点止于园博园东路。项目共设2处匝道（左线起点处A、B匝道）和4处连接线（金开大道A、B连接线和金州大道A、B连接线），均采用单车道形式，标准路幅宽度为8.5 m，设计时速为30 km/h。施工区段位于ZK3+940～ZK5+110，左线全长为1.170 km，右线全长为1.13 km，含二座隧道，一个连接线，分别为火凤山左线隧道、火凤山右线隧道，金州大道A、B连接线。

在该工程区域内，地形地质条件极为复杂，拟建道路南段（起点到火凤山段）沿线地形坡度大。地表勘察结果显示，该区域内部不存在较大规模的地表水体和冲沟，雨季地表水顺坡向道路南东侧地势低洼处排泄。而在拟建道路北段，地势相对平坦，同样不存在较大规模的地表水体，地表水主要以面流的形式向地势低洼处排泄。工程现场分布有大量的泥岩与砂岩，其岩层稳定性较差，加大了整体的施工难度。

2 超浅埋暗挖大断面隧道施工技术概述

超浅埋暗挖大断面隧道施工技术在公路隧道、地铁车站、海底隧道等工程中的应用中相对普遍，这些建筑工程存在的相同特征就是对洞室横向空间的要求相对较高。在实际的施工过程中，超浅埋暗挖大断面施工技术的应用提高了隧道工程的利用率，具有其他施工技术所无法达到的技术优势。

一是开挖以后的围岩应力更为集中。在传统的隧道工程建设中，圆形隧道是主要的形式，在弹性介质、静水压力场内，开挖以后隧道围岩的应力有所扩大，但是扩大程度较小。如果应用超浅埋暗挖大断面隧道施工技术，该种施工技术在隧道开挖以后的应力远远高于原来的围岩应力;二是隧道底脚处的应力集中程度较高，在实际的施工过程中，需要保障地基良好的承载力;三是松弛地压相对过大，主要是由于在隧道施工过程中，其开挖跨度相对较大，为满足施工的要求，需要保障围岩成拱的厚度，但是，浅埋条件下成拱往往难以实现，就会导致较大的围岩松弛压力的形成;四是支护结构的承载力相对较小[1]。

在超浅埋暗挖大断面隧道工程施工中，隧道力学性质具有特殊性。在实际的施工过程中，隧道开挖需要遵循分部开挖的原则。在一些工程项目中，为保障施工的整体质量，往往还需要在隧道断面中部位置设置永久支护梁柱结构，其起到结构稳定作用。

当前，我国工程项目采用的大断面施工技术主要有上半断面超前短台阶法、CD工法、CRD工法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、暗挖桩柱法等。以CD工法为例，其属于大断面分割施工方式，与其他施工技术相比，这种施工技术的实施难度较小，施工工序简单，工期短，造价低，在很多城市的地下工程中，这种施工方式的应用较多;但是，中壁的存在使得施工空间有限，一些大型机械难以正常使用[2]。CRD法的应用有效解决了超浅埋、大跨度地下工程的施工难度，在实际的施工过程中，这种施工方法可以将大断面转变为小断面施工，每个小断面施工阶段都形成了一个相对完整的受力结构体系，施工所产生的变形较小，施工安全性更高，为取得理想的施工效果，这种施工技术往往会与超前支护技术结合應用[3]。

3 超浅埋暗挖施工技术要点

3.1 管棚施工要点

由于本工程中的隧道工程为大断面施工，从安全性与可行性的角度考虑，最终选用中壁法施工，这种施工技术应用更为便捷与高效。结合工程现场的实际情况，将现场的大断面隧道划分为多个小断面洞室。河道地段内的施工需要综合运用上下台阶法，将隧道分为小断面洞室施工，其中，两侧的小洞室需要遵循从上到下的开挖顺序组织施工。为提高施工的安全性，各个开挖阶段都需要结合工程现场的实际情况，做好临时支撑结构的设计，对于中隔壁以及边墙间，采用工字钢支撑结构。

当单侧仰拱施工结束以后，施工人员需要对另一侧进行施工，在二次衬砌施工以后，施工人员要及时拆除中隔壁墙体。施工过程中，由于隧道仰坡存在不稳定因素，因此，为提高其稳定性，施工人员需要在隧道的洞口位置布设相应的护拱结构。以该工程为例，可以根据工程现场的地形地质条件，将热轧无缝钢管作为大管棚钢管，在此过程中，要对钢管的长度与间距加以严格控制。对钢管实施必要的钻孔处理，并结合工程要求，保障钢管布设的科学性与合理性。大管棚施工过程中，管棚仰角会影响整个的施工质量，因此，施工人员需要对管棚仰角加以科学控制，将其控制在3°以下，随后利用潜孔钻机设备来实施钻孔操作。在管棚的安装过程中，施工人员需要遵守安装的规范性要求，利用潜孔机对钢管实施顶进作业，在此过程中，需要借助侧斜仪设备来进行上仰角度的控制。如果是长管棚的连接处理，连接位置的质量控制极为关键，接头位置需要利用厚壁套箍、上满丝扣的处理方式来保障连接的牢固性与紧密性[4]。

3.2 小导管施工要点

在实际的施工过程中，由于隧道施工常常会面临一定的围岩变形等情况，因此需要对围岩的稳定性加以严格控制。为实现对松散围岩的固结处理，提高围岩的强度，减小围岩压力，需要实施径向注浆处理，这种处理方式有效避免了围岩的有害位移。在径向注浆过程中，钢管起着重要的作用，钢管壁钻孔作业期间，要科学布设钢管钻孔，保障注浆处理效果。但是，在钢管尾部0.5 m的长度范围内，一般不需要进行钻孔处理，否则，浆液会随着此处的钻孔逐步外流。在实际的钻孔过程中，要借助风枪来完整钻孔作业，用风枪将导管推入钢管内，利用注浆机来实现水泥与水玻璃的双浆液，孔口位置需要进行封堵处理。封堵由锚固剂来完成，如果封堵不及时，将会产生严重的漏浆问题。注浆过程中，开挖采用挖掘机与人工配合的方式来完成，挖掘机开挖过程中，使用风镐来保障修凿成型效果。开挖以后，要进行必要的支护，首先进行初喷处理，将混凝土的喷射厚度控制在4 cm左右，对岩面加以必要的封闭处理;随后，及时架设工字钢架，在钢架底部垫方木与槽钢，以维持其稳定性，有效扩大接触面积，实现对隧道地基的沉降控制[5]。

在实际的施工过程中，各个钢架上需要进行锁脚锚杆的设置，将锚杆长度控制在3 m左右，并保障锁脚锚杆与钢架的焊接质量，这种焊接处理有效避免了拱脚围岩周围的地基松动与沉陷等问题，增加了锁脚管的注浆。中壁与横撑均采用工字钢架结构，而中壁与支护钢架之间需要利用连结板来实现固结处理;钢架之间的纵向连接利用钢筋来实现，根据预设的间距来实现径向锚固处理，避免在施工过程中产生中壁滑塌等问题，必要情况下，喷射混凝土来覆盖钢筋网与钢架结构，提高其结构的稳定性与安全性。

右侧上导洞支护成环以后，施工人员需要立即根据工程的施工要求，进行右侧中导洞的施工，开挖过程中同样采用机械开挖与人工开挖相结合的方式。对支护钢架与中壁钢架实施接长处理，将这些作为边墙与中壁锚喷支护中洞的钢架结果，而下导洞接长到仰拱底脚的位置。在仰拱施工过程中，其施工作业需要与开挖作业面施工保持一致。

小导管施工过程中，为保障整个施工的质量，当土方开挖结束以后，施工人员要及时根据工程的设计标准，进行钢架的架设，并要将钢架与拱墙初期支护钢架加以连接，当锚杆施工结束以后，及时喷射混凝土来实施封闭处理，支护施工完成以后，对半幅仰拱钢筋加以绑扎;仰拱混凝土浇筑结束以后，预留接茬钢筋;半幅仰拱混凝土浇筑结束以后，及时拆除横撑，留下中壁支撑。当半幅仰拱混凝土浇筑结束以后，对该区域的左段实施开挖处理，此时不需要进行中壁开挖施工，需要保障左右两侧开挖施工工序的一致性;左侧工序与右侧工序需要保持平行，合理进行施工工序、时间的安排。当全幅仰拱成环以后，立模浇筑两侧水沟边墙结构，当围岩结构趋于稳定以后，进行二次衬砌施工。在实际的施工过程中，为了保障施工质量，施工人员需要严格根据公路工程的施工标准与要求，及时处理施工过程中出现的各种质量问题，加强施工监管，保障施工的规范性与安全性。

3.3 浅埋大断面施工注意事项

浅埋大断面施工可能会受到不良地质条件的影响，因此，在实际的施工开始之前，相关施工人员需要首先对施工现场的不良地质加以严格处理，为中壁法施工创造良好的环境条件。在本工程的施工过程中，综合分析施工现场的环境条件、施工可行性与科学性等，选用中壁法施工工艺，选用没有爆破施工作业的机械设备开挖方式，机械开挖与人工开挖的结合保障了开挖的规范性，最大程度地降低施工活动对围岩稳定性产生的不利影响。浅埋大断面施工过程中，为了最大程度地保障施工质量，实现施工全过程的控制与管理，提高施工的安全性，施工单位需要在施工开始之前成立工程监测小组，对洞内外量测项目加以监控量测，对相关测量数据加以综合分析，及时向工程人员反馈相应的工程信息，实现工程质量的管理。浅埋大断面施工过程中，初期阶段的支护设计极为重要，初期支护结构的设计能够有效预防围岩变形，保障围岩结构的稳定性，减少围岩变形所引发的安全事故。

4 结语

超浅埋暗挖大断面隧道施工技术作为一種新型的施工技术，在很多地下工程、公路工程中都得到了广泛的应用，这种施工技术的优势明显，有效克服了施工中各种不利因素的影响，提高了整个施工的安全性与便捷性，保障了工程质量。未来，超浅埋暗挖大断面隧道施工技术还有着推广应用的无限可能。

参考文献：

[1]陈阳.基于袖阀管地表注浆加固的超浅埋大断面隧道施工技术[J].建筑技术开发，2019（2）：38-40.

[2]唐应鹏，刘代贤.浅谈膨胀土超浅埋、大断面隧道进洞施工关键技术[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2018（9）：163-165.

[3]杨长清，吴非，钟帅，等.浅埋破碎软弱围岩明挖大断面隧道施工技术研究[J].工程建设与设计，2018（13）：204-206.

[4]朱朝佐，谢文清.硬质岩浅埋大断面隧道施工技术[J].现代隧道技术，2017（3）：190-194.

[5]颜卫东，孙晓阳，肖龙鸽，等.复杂环境下超浅埋暗挖超大断面尾矿渣填区隧道施工关键技术[J].施工技术，2016（13）：11-17.