超浅埋暗挖隧道施工技术解析

文/王殿勇、徐国栋

1 前言

目前我国所建设的浅埋隧道工程项目中，受到地质、技术、环境等多个因素影响，导致安全问题比较严重，给周边建筑物造成比较大的损坏，严重者还会出现地层坍塌、下沉等，对人们的出行安全造成威胁。因此，在超长距离的下穿高速公路的施工中，我们应该选择应用大跨浅埋隧道施工全面管理的方法，以此有效使得隧道工程达到安全性和稳定性的效果，确保交通运行的质量合格。

2 浅埋暗挖施工技术原理

浅埋暗挖施工技术原理如下所示：首先相关人员要做好施工地层结构部分的加固处理，以保证各个围岩结构部分的承载性能符合标准要求。一般都会通过应用短尺开挖的施工方式；其次，要做好初期支护施工，可以组合成为封闭的结构形式，通过初期围护与围岩相结合的方式，保证其支护效果符合要求，承载性能满足标准；最后，在变形进入稳定期之后，就能够开始进行二次模的衬砌施工。一般来说，初期只要承担整个设计载荷，而二次模浇筑施工则是后备的力量，在具体的工程实施中，如果有特殊荷载的存在，那么就能够通过初期支护、二次衬砌来联合承担，以此达到应有的效果[1]。

3 关于浅埋暗挖的适用范围和优点

3.1 适用范围

按照当前的竖井和隧道开挖施工的地质、水文等条件，并且考虑到地质条件所存在的特殊性，以此做好原先设计图纸注浆止水加固施工工艺以及施工范围的改变；另外，通过应用暗挖隧道全断面深孔注浆的施工方式，其包含了隧道外部轮廓线2m 范围内的全部土体结构，能够做好轮廓线加上地层注浆止水和地层的加固施工，从而避免发生土体的流失情况，保证整个结构的承载性能都符合要求，有效消除地面沉降，满足隧道工程安全性的要求。

3.2 优点

3.2.1 及时支护

保证钢筋网、混凝土喷射支护等施工措施及时进行，能够充分保护周边土体结构的稳定性，符合强度标准要求，不会因为暴露开挖过多而导致强度下降的情况，为周边的土体形成比较大的支撑力作用，并且还能有效改善周边土体的应力条件和情况。此外，利用注浆施工作业方式可以实现地层结构的加固施工，保证土体结构的稳定性。

3.2.2 粘贴性

喷射混凝土施工是针对周边土地进行的全面、密集型粘贴施工，其粘结力通常会达到0.5MPa 左右，以此能够实现稳定的粘贴施工，保证其周边环境的土体结构强度符合技术标准，从而防止出现集中应力以及影响整个工程稳定性的问题出现。

3.2.3 柔性

通过喷射混凝土的方式进行粘结处理，一般来说其厚度都是比较小的，所以在使用中会有比较大的柔性，可以根据周边的土体结构环境做出必要调整，使土体有可塑性的变化，进而更好地提升土体的承载能力，发挥出土体结构的作用。

3.2.4 灵活性

因为喷射混凝土施工工艺可以根据需要做出必要的调整，还能够选择使用分层的方式来进行，有着比较高的灵活性，以此可以做好周边土体结构的加固处理，保证土体有着比较高的承载性能，进而提升工程的质量，满足隧道工程的使用需要[2]。

4 工程实例

某隧道工程项目是当地的重点建设交通项目，连接多个地区，暗挖隧道的总长度是49m，隧道顶部覆盖层的厚度是1～2.8m。本次隧道施工中的断面底部设计为仰拱的形式，全部都是超浅隧道的施工形式；另外，衬砌方式采用的是复合式的形式，通过应用小导管和管棚的方式来进行超前支护施工；初期支护应用的是格栅钢架和C20 网喷混凝土。

4.1 工程地质

本次隧道工程施工所在地区是第四系的全系统地质结构形式，由卵石、砂、石粉黏土等作为主要的地质组成形式，水文变化的幅度是2m，埋设深度10.6m，地下水标高为124.5m。从这一地质条件分析，该隧道工程的地质比较特殊，要结合具体的情况深入分析，以保证该地质不会给隧道工程的施工产生任何影响，而这也是该隧道施工的难点所在，需要相关人员提起足够的重视。

4.2 工程难点分析

4.2.1 CRD 工艺对于技术要求是很高的，该隧道工序比较多且比较复杂，给施工带来了一定难度。

4.2.2 隧道施工开挖成洞的难度比较高，开挖的高度一般能够达到7.9m，开挖施工的宽度为11.6m。

4.2.3 隧道洞身主要存在人工回填的卵石夹砂、卵石土等，均匀性比较高，土质也非常松散，地质条件非常差，在施工环节极易因为稳定性下降而导致坍塌的情况出现。

4.2.4 隧道下穿是正在运营的高速公路项目，为了其不会给道路行驶的车辆产生任何影响，所以在施工阶段我们应该做好沉降方面的控制，以保障交通安全。

4.2.5 隧道的顶部覆盖厚度只有1～2.8m，这是非常典型的超浅埋大跨隧道形式，在工程的实施中极易出现坍塌冒顶等情况，威胁项目施工的安全性。

4.2.6 在施工中相关人员应该积极做好洞内工作面以及地面的测量工作，根据实际的测量数据调整施工工艺，同时还要随时调整技术参数，以保证隧道施工质量合格。

5 施工工艺

5.1 大管棚超前支护加固地层

5.1.1 导向拱的施工要通过隧道内部的起拱线设置的大管棚来进行，外插角是1°，管棚施工的长度为26m，环向的间隔距离设定为30cm。导向拱管应该根据预埋管的要求来进行制作，以保证结构尺寸、性能都符合要求。另外，在安装阶段也要做好质量的控制工作，保证安装位置的精度合格，同时采取逐根测量检测的方式来进行测量，并保证符合设计角度的要求。立模的过程中，应该确保模板和管口是紧靠的形式，管的外侧应是平齐的，管和管之间还要达到平行布置的要求。

5.1.2 超前水平钻孔注浆的目的就是要使钻孔方向精度与注浆精度全部达标，钻孔可以通过前进注浆、冲击钻进等操作方式来进行。因为在本次工程中，当地的高速公路与管棚施工的位置仅有2m 的间隔距离，所以注浆中应用的是水灰比为0.8～1 的32.5 R 普通水泥。在注浆施工的过程中，压力要严格控制，一般以0.5～1.0MPa 为最佳。水平注浆施工完成之后，还要间隔一定的距离来进行管棚的制作，同时应该通过钻机将钢管钻入规定的深度上。

5.2 CRD 工法分部开挖支护

本次超浅埋暗挖隧道工程中，高速公路的下部地层比较松散且强度比较小，为了使工程施工更加安全，我们从地面沉降方面做出分析，最终确定CRD 工法更加合适。CRD 工法采取分步进行开挖的方式，能够形成比较多的小断面，且成环时间很短，不会产生过大的变化，受力结构体系非常完整。

5.2.1 施工要点

5.2.1.1 及时进行长钢架的连接施工，然后快速进行封闭成环。拱部的位置上需要预留核心土，其断面一般会超过开挖断面的50%进行设置，能够保证掌子面达到稳定性的标准。

5.2.1.2 如果地层是比较差的地质条件，则需要在掌子面上喷射5cm 厚C20 早强混凝土封闭，以此保证土体结构的稳定性合格。同时，对于混凝土强度的控制方面，不仅要在混凝土材料上进行确定，还需要根据整体工程的结构性选择相关的技术方案进行处理。一般来说，在该方面处理的过程中做好地层的支护是非常关键的。

5.2.1.3 开挖施工要尽量一次到位，禁止存在钢架就位过程中欠挖的情况。开挖轮廓线应该综合分析施工误差、预留变形、超挖等因素，并保证轮廓线的平直、圆顺合格，能够防止出现应力集中的问题。需要注意的是，在开挖的过程中，针对出现的各种超挖变形等问题，我们还需要采取有效的措施进行控制。就目前而言，在开挖环节采取的是锚杆支护方式进行支护处理，通过该方式的应用能够提高整体质量。

5.2.1.4 每一次开挖之后，都要立即初喷厚度为50cm 的混凝土结构层，然后进行挂网、打锚杆、设置钢架，同时还要使复喷达到设计厚度的要求。格网钢架的安装施工中，应该将底部的废渣、杂物等全部清除干净，然后设置钢板或者木板，避免出现下沉或者失稳的问题。另外，超挖位置还需要采用混凝土以及砖块进行垫实处理。钢架和土层如果有比较大的间隙存在，此时需要设置垫块或者通过水泥砂浆来进行找平处理。

5.2.1.5 每循环开挖进尺以0.5～0.7m 为宜，开挖施工完成之后就要开始初期支护施工，另外拱脚两侧需要设置锁脚锚杆的结构，并与钢筋网架进行焊接施工，组合成为稳定的结构。

5.2.1.6 初期支护阶段，应该在所设施的拱部范围内预埋φ32×3.5mm 厚、L=1m、间距为0.8m×0.8m、梅花形布置的注浆钢花管。

5.2.1.7 开挖施工环节应该做好各项监测控制工作，如果有拱顶、拱脚或者边墙发生位移的情况以及超出了设计标准或者出现突变的问题，则应该立即设置全环内的型钢架，以保证其不会出现位移或者变形的情况。

5.2.1.8 相关人员应做好各项开挖记录，并详细了解地质条件，分析是否和勘察资料有明显的差异；同时还要确定开挖面的稳定性，并对后续开挖面情况做出预报，以保证施工可以顺利进行。

6 结语

综上所述，在超浅埋暗挖隧道施工中，通过使用CRD 法进行施工，能够做好各个开挖结构部分的施工质量控制工作，保证各个环节符合要求，进而提升工程的安全性与稳定性，确保高速公路项目稳定通行，产生比较高的经济效益、社会效益。