隧道浅埋段施工技术

孔令凯

摘要：以新建张家界至吉首至怀化铁路鲁家庄隧道浅埋段施工为实例，从地面处理、监控量测、超前地质预报、超前支护、开挖、支护等几个方面对浅埋段施工技术进行阐述，集中体现隧道浅埋施工应遵循“弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、早衬砌”的原则，有效地保证了隧道的安全、快速掘进，为后续的浅埋段和同类工程提供经验和借鉴。

关键词：隧道浅埋;超前支护;超前地质预报;监测量测

Abstract： Taking the construction of shallow buried section of Lujiazhuang Tunnel on the newly built Zhangjiajie-Jishou-Huaihua Railway as an example， this paper expounds the construction technology of shallow buried section from several aspects， such as the key control of ground treatment， monitoring and measurement， advanced geological prediction， advanced support， excavation and support， etc. It mainly reflects that the shallow buried construction of tunnel should follow the following principles： "Weak blasting， short footage， strong support， fast closing， diligent measurement， early lining"， to effectively guarantee the safe and rapid tunneling of the tunnel and provide experience and reference for the following shallow buried sections and similar projects.

Key words： tunnel shallow burial;advanced support;advanced geological prediction;monitoring and measurement

0  引言

随着我国基础建设的发展，高速铁路、公路等基础建设近几年大力发展。作为隧道工程，尤其是浅埋隧道或者隧道浅埋段的施工具有较高风险。受地形、地质影响导致施工存在较大的安全隐患，地质较差的地方和区域在开挖施工时易发生变形，甚至坍塌。隧道浅埋段施工“进度、安全、质量”是保障工程工期和确保施工成本的重要因素。本文敘述了张家界至吉首至怀化铁路鲁家庄隧道浅埋段施工技术。

1  工程概况

新建张家界至吉首至怀化铁路ZJHZQ-9标里程范围为DK193+000～DK225+202.53，全长32.202正线公里。鲁家庄隧道起讫里程DK202+060～DK204+295.27，全长2235.27m，双线隧道，洞内设单面上坡，最大埋深约90m。隧道洞身共通过DK202+142～DK202+160、DK202+458～DK202+498两段不良地质浅埋地段，根据现场实测埋深为0.8～1.3m之间，埋深小，存在较大的施工危险。

2  施工方法

2.1 隧道浅埋段地面处理

①在隧道施工至浅埋段前，先进行浅埋段地面处理。测量组根据隧道纵断面设计线、隧道轴线，放出隧道开挖轮廓线;然后进行地表处理。地表处理主要方法：清除表层腐植土W/4层，然后进行现场水泥土回填（水泥掺量为10%），回填水泥土参数为：粒径不大于15cm，密实度0.8～1.0，要求回填土中不得含有灰渣、石块、有机物等杂物或杂质。不得采用带有膨胀性的黏土，应均匀对称回填施工，分层夯实，其两侧回填土面高差小于0.5m，机械夯实每层厚度小于0.3m。回填的宽度大于隧道的边界线5m范围，回填至埋深不低于4m。

②回填完成后，进行排水施工。由于浅埋段位于山谷地形范围内，为防止雨水长时间浸泡导致土体软化，增加隧道施工的危险性，特在拱顶的位置浇筑C25混凝土水沟用于排水。回填区域以外既有水沟10m范围内采用30cmM10浆砌片石铺砌，以便与拱顶水沟相接。

③在地表处理完成后需及时进行沉降观测点埋设并进行监控量测。

2.2 浅埋段超前地质预报

本隧道浅埋段采用的预报方法为地质雷达、地质素描、超前水平钻孔、加深炮孔。本隧道为非可溶岩段地质预报，浅埋段属于中等复杂地段，地质素描每施工循环一次;地质雷达进行扫描，搭接距离不小于5m;中距离超前水平钻1孔，距离30m，搭接长度5m;加深炮孔1孔贯通。

2.3 管棚施工

①隧道进入浅埋段前进行超前支护;在开挖至浅埋段前4～7m时，先进行管棚工作室开挖，比开挖断面外扩0.5m，管棚工作室开挖完成后进行超前支护，采用Φ89的管棚进行支护，管棚支护范围均为隧道拱顶140°范围。管棚外插角5～7°，管棚环向间距为0.4m，单根管棚的长度为9m，纵向搭接长度3m。管棚采用水灰比1：1的纯水泥浆进行注浆，注浆前将掌子面进行喷射混凝土封闭。注浆完成1～2天后方可进行掌子面开挖，为确保施工安全，开挖过程中采用Φ42辅助跟进。

②管棚施工工艺。（图1）

2.4 隧道洞身开挖及支护

超前支护完成后，进行隧道正常开挖及支护：此浅埋段里程位于Vc围岩范围内，围岩较差，使用三台阶临时仰拱法进行开挖。

2.4.1 隧道初期支护主要参数

①钢支撑：采用I22b工字钢加工，钢支撑纵向0.5m/道设置，全环设置;钢支撑之间采用Φ22连接筋纵向焊接连接;

②初支锚杆：采用Φ22组合中空锚杆。锚杆长度4.0m的，采用1m×1m梅花型布置，锚杆环、纵向间距均为1m;

③钢筋网片：采用直径？准6的HPB325双层钢筋网片，网格尺寸为：20×20cm;

④喷射混凝土：采用C25喷混凝土，厚度28cm。

2.4.2 隧道衬砌主要参数

隧道衬砌采用厚度为55cm的C35钢筋防水混凝土，其环向主筋采用Φ22螺纹钢，钢筋纵向间距为20cm。纵向水平筋采用Φ12螺纹钢，环向间距为25cm。钢筋净保护层为50mm。

2.5 洞内监控量测

监测断面布置：浅埋段Ⅴ级围岩按纵向5m间距设置拱顶下沉和净空变化监测断面。主要监测项目为：隧道周边收敛和拱顶下沉，监测手段及仪器：全站仪无尺量测。

量测频率：Ⅴ级围岩量测频率为2～3次/d，地质条件较差时，适当加强监测，当变形稳定时，可适当降低量测频率。监控量测值异常或地质情况发生较大变化时，加大监控量测频率，必要时每3～5h/次。各项量测作业均应持续到变形基本稳定的15～20d结束。（图2）

3  施工控制要点

①隧道浅埋段清表处理一定要将地面表层的腐植土W/4层清理干净。

②回填水泥土的材料一定要严格控制，严禁将带有石块、碎砖、灰渣及有机杂质、膨胀性的黏土掺杂在回填土中。并将水泥与回填土搅拌均匀，水泥含量为10%;回填水泥土的压实度一定要满足要求。回填土采用机械进行压实，分层进行回填，每层回填厚度不得超过0.3m，回填压实度不小于0.8。

③管棚要按照要求进行注浆处理，采用水灰比为1：1的水泥浆，待注浆完成后，水泥浆固结以后方可进行隧道掌子面开挖。

④浅埋段隧道施工中对开挖方案的选择尤其重要，其中监控量测是非常重要的一环，为了解隧道围岩情况、准确判断围岩变形提供相关依据。分析其数据可以合理指导安全施工。

⑤浅埋段施工应从地质情况及地质变化规律方面入手，了解围岩变化分析地质特点，制定有效的防治措施，拟定合理合适的施工方案，对隧道初期支护进行加强，将变形量控制在可控范围之内。按照要求严格执行既定方案，确保结构稳定。

⑥雨水等自然环境施工对地质较差浅埋段隧道施工具有很大影响。围岩节理、裂隙发育会造成岩体层间充水，易出现围岩松散软化，造成岩体层间粘结系数降低，围岩自稳体系破坏。严重影响隧道施工安全，所以要尽量避免在雨季进行浅埋段施工。或者施工时要通过引排等方式做好浅埋段的地表水处理。

4  结束语

隧道浅埋段施工过程中，通过提前洞外地表处理，加强监控量测，加强超前地质预报，洞内增加管棚及工作洞室，开挖过程中严格工序控制，加强防范手段，完善施工方案，严格制定技术措施，避免不利因素，确保浅埋隧道的施工安全，有效地降低施工风险，对确保隧道浅埋施工技术具有很重要的意义。

参考文献：

[1]Q/CR 9604-2015，高速铁路隧道工程施工技术规程[S].

[2]TB10753-2018，高速铁路隧道工程施工質量验收标准[S].

[3]孟维军，王国博主编.高速铁路隧道工程施工技术.

[4]李少利主编.客运专线隧道施工技术交底汇编.

[5]Q/CR 9217-2015，铁路隧道超前地质预报技术规程[S].

[6]隧道超前地质预报实施细则.（四院地处【2016】21号）.

[7]杨文平，刘新立，周大兵主编.隧道浅埋段施工技术.

[8]景学连主编.隧道浅埋段施工关键技术探讨.