浅埋大断面隧道施工工法优化分析

发表时间：2018-11-16T20:27:45.073Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：刘捷

[导读] 摘要：在浅埋暗挖隧道施工过程中，最大的技术难题之一就是隧道近距离下穿公路，施工难度相对较大，施工过程中可能会导致路面沉降或者坍塌的现象。

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摘要：在浅埋暗挖隧道施工过程中，最大的技术难题之一就是隧道近距离下穿公路，施工难度相对较大，施工过程中可能会导致路面沉降或者坍塌的现象。轻则影响交通，重则造成巨大损失。本文以隧道工程中浅埋暗挖大断面施工为背景，在传统隧道施工方法的基础上，采用暗挖大断面隧道施工技术，重点阐述了隧道超前支护技术、初期支护技术、衬砌施工技术、监控量测等技术的施工方法与操作要点，以期对今后浅埋大断面隧道施工提供指导和参考。

关键词：浅埋；暗挖；大断面；超前支护；初期支护；监控量测

1前言

我国土地面积广阔，山地所占比重较大，公路、铁路建设在近几十年的交通建设里渐渐向西部山区发展，隧道建设的规模也越来越大，由于地域跨度广，各地的水文地质情况差异大，对于一些超大断面、地下水极丰富、浅埋、围岩极软弱、掌子面容易失稳的隧道，施工难度大，不良现象多。为了克服浅埋大断面软弱围岩隧道施工中的难点，本文对浅埋破碎软弱围岩暗挖大断面隧道进行施工技术研究，以期为类似的工程提供指导和参考。

2浅埋大断面隧道施工特点

大断面隧道施工过程中的力学效应主要可以分为四个阶段。第一阶段，在大断面隧道开挖之后会导致一定区域内围岩应力水平的变动，部分地壳释放了残余应力；第二阶段，在应力重新分布之后，会导致围岩产生位移，最终导致围岩松弛，力学性质不断恶化；第三阶段，在薄弱位置的围岩会产生局部的破损；第四阶段，局部破损造成大断面隧道整体崩塌。上述过程是在较长时间内形成的，大断面隧道在开挖之前处于初始应力的状态，开挖之后应力重新分布，导致隧道的围岩处于二次应力的状态，上述状态受开挖方法和开挖方式的影响较大，如果上述二次应力的状态与大断面隧道的稳定性要求相吻合，隧道可以在不支护的情况下保持稳定，如果隧道无法自稳，则需要采用适宜的支护措施对其稳定性进行控制，即三次应力状态，上述状态和施设时间、支护方式、结构类型等因素关系密切。在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以钢格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，严格按照“十八字方针”（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工。

3大断面隧道施工技术优化研究

3.1超前地质预报

隧洞施工超前地质预报的内容一般包括：

（1）不良地质预报及灾害地质预报：预报掌子面前方一定范围内有无突水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议。

（2）水文地质预报：预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响。

（3）断层及其破碎带的预报：预报断层的位置、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策。

（4）围岩类别及其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等。

（5）预测隧洞内有害气体含量、成分及动态变化。

3.2超前支护技术研究

（1）超前小导管。小导管采用热轧无缝钢管，严格按设计孔径、孔间距、布置型式和位置进行加工，入土端制作成楔形。小导管钻孔采用钻机沿拱架腹板预留孔进行，钻孔直径比钢管大5mm，在引孔内插入φ42钢花管，利用管棚钻机的顶推力，将小导管顶入围岩中，小导管插入深度应该达到杆长的90%以上，采用群管注浆技术，从下到上对称浇筑，注浆前将丝口管焊接在管尾，安上球阀，利用球阀止浆，分级升压注浆。

（2）超前砂浆锚杆。用切割砂轮片按设计将Φ22mm螺纹钢筋切成长4.0m，并将一端切削成尖端。灌注砂浆时注浆孔口压力不得大于0.4Mpa。注浆管应插至距孔底5～10cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，一次拌和的砂浆应在初凝前用完，超前锚杆安装于钢拱架外侧，往孔内注入早强砂浆后，用风钻套筒将锚杆顶进。

3.3初期支护技术研究

（1）喷射混凝土。开挖后找顶、敲帮完成立即进行初喷封闭围岩，厚度4cm。喷射前对喷射面进行检查，清除岩面危石。喷射作业分段、分片，由下而上的顺序进行，分层喷射，边墙每层厚度按7～10cm控制，拱部按5～8cm控制，后一层在前一层混凝土终凝后进行，直至复喷到设计厚度。喷嘴与受喷面保持垂直，距受喷面0.6～1.0m。喷射压力0.15～0.2MPa，水压力0.3～0.4MPa。

（2）中空注浆锚杆。φ25注浆锚杆施工工艺流程如图1所示：

图 1 中空注浆锚杆施工流程图

（3）钢筋网片施工。钢筋网片预先在加工厂加工成成品，现场人工安装，采用电焊机与钢架等支护结构固定牢固，网片间搭接长度符合规范要求，且不小于150mm。钢筋网随受喷面的起伏铺设，保护层不小于20mm，要求安装牢固，在喷射作业时不发生颤动。

（4）型钢及格栅拱架施工。按照设计尺寸，采用冷弯机将型钢冷弯成形，先将弯制成型的箍筋位置及数量摆在模具中间，核定好数量，然后将四根主筋一根一根地穿过夹持在模具卡槽上，并调整箍筋间距，将箍筋与主筋焊平，最后焊接连接板（角钢L100*80*10）。

3.4回填注浆的初次支衬

对于回填效果来说，主要受到混凝土自重和喷射混凝土的密度等因素的影响。在第一次支衬工作之后，结构会与围岩之间形成一定的