隧道隧道下穿公路工程施工技术技巧

摘要：本次研究结合工程实例，在简单介绍工程概况的基础上，从超前大管棚施工、超前小导管、开挖隧道三个方面对施工技术进行了分析，并对局部坍塌的预控措施进行了讨论，工程的顺利完工则证明了相关工艺和预控措施的选择具有较高的科学性和合理性，希望能够对类似工程的实际操作起到参考和借鉴的作用。
关键词：隧道；高速公路；下穿工程；施工技术

1 工程概况

某隧道为铁路客运专线的重点控制工程，全场约为2km，属单洞双线隧道，设计时速为350km。下穿段采用上部双侧壁导坑法、下部台阶法微振爆破开挖，开挖段的面积约为200m2。隧道与高速公路斜交，夹角为26°7′58″，高速公路路面与隧洞顶部的最小埋深为11m，施工由隧道进口独头进行。隧道下穿的高速公路为国家级主干道，车流量大、车速快，属于非常敏感的地段。为了确保通车安全，主管部门提出了隧道开挖期及运营后，高速公路路面沉降量不得超过30mm的要求。受隧洞顶部覆土浅、薄的影响，如何在保障沉降量符合标准的同时确保施工质量，并将各类风险控制在合理范围内，就成为了项目施工的重点和难点问题。

2 施工技术分析

2.1 超前大管棚施工

大管棚注浆超前支护的范围为下穿段160m以内，支护对象为隧道拱部120°以内的围岩，管棚采用四排φ159mm无缝钢管，各排长度依次为40m、60m、55m、35m，纵向搭接长度选为10m，在考虑搭接的情况下，管棚长度为190m。在正式施工前，工作人员会将两榀拱架设置在管棚工作室掌子面洞身开挖轮廓线的上部，随后采用挂网喷射混凝土的方法将掌子面封闭。
在管棚施工的整个过程中，钻孔无疑是最为重要的工艺之一，原因就是质量直接影响着管棚施工的整体水平。在本次工程中，大管棚的钻孔沿着拱部开挖轮廓线外10cm设置，环向间距0.4m，每环设置92根（双层），外插角选为1°。需要注意的是，在考虑钻具自然下垂、下一循环管棚开挖，且不考虑线路纵坡的情况下，管棚的外插角应适当加大1~2°，原因是若忽略此类问题，那么下一管棚的工作室就可能受到上一管棚的侵入。结合工程所在地的实际情况，工作人员选择HTG-200型液压管棚钻机（其中三台使用，一台备用），按照由下至上，由两侧向中间的顺序依次施工。在这一过程中应注意的重点问题和防斜办法包括以下几点：（1）钻机平台与钻机应确保稳固。（2）保证精确对孔，管棚钢管与钻具轴线应始终保持重合。（3）钻具应设有扶正器。（4）钻进的同时要对钻杆角度进行实时监测，出现偏差时要立即纠正。
为了满足高速公路的路面沉降要求，本工程采用跟管钻进的方法，以避免传统工艺所引起的路面沉降问题。施工采用φ159mm无缝钢管，管壁厚度为8mm，为了将同一断面的钢管接头数控制不大于50%的水平，施工人员将相邻两孔的钢管接头距离设为＞1m，第一段按照钢管标号分为奇数和偶数两类（奇数钢管长度比偶数钢管长度减少2m），其余段钢管则为等长。相邻两段采用丝扣连接并进行焊接，丝扣螺纹段的长度为≥15cm。设置在钢管上的注浆孔呈梅花形布置，孔径、孔距分别为φ10mm和50cm，钢管尾端2m内（止浆段）不设置注浆孔。为了使钢管的强度和刚度得到保障，在其内部加入由φ20mm螺纹钢筋和外径、壁厚、长度分别为φ42mm、8mm、4cm的短管环（环向间距为1m）共同构成的钢筋笼。另外，第一段钢管前段可加工为锥形，以便于更好的顶进。
每根钢管完成设置后，即可注入水泥浆，选用强度等级＞42.5的普通硅酸盐水泥即可，浆液配比选为1:1，注浆压力根据实际情况在0.1~0.2MPa的范围内适当调整。若终压浆量＜0.1L/min，则在继续注浆10min后即可结束。

2.2 超前小导管施工

若大管棚超过设计轮廓线外300mm，则应在掌子面拱部外缘增设φ42mm超前小导管，以免对土体形成支护作用，避免掌子面拱部发生坍塌。制造材料为长度3.5m的φ42mm钢管，并于开挖过程中进行超前支护与注浆。小导管的环向间距为400mm，各环间隔

2.5m，每环46根，小导管向围岩内的推入采用凿岩台架风钻进行。

2.3 开挖隧道

工程所在地为V级黄土加强地质，开挖隧道可在大管棚制作结束后进行。各部开挖结束后，立即进行型钢钢架的架设，锁角锚管的长度选为4m，打设角度在35~45°之间选择，落脚处使用与初期支护强度等级相同的混凝土填充，若存在杂物，则在填充前予以彻底清除，对于无法密实的部位，可采用挤塞钢板的方法进行处理，在确定钢架拱脚下不存在空隙后即可进行混凝土的初喷，随后打锚杆、挂钢筋网并复喷混凝土。另外，边墙还应设置砂浆锚杆，以保障和提升围岩系统的稳定性。
下穿高速公路过渡段拱部的初期支护采用双层支护进行，第一层为拱部35cm厚喷C25混凝土，加强支护采用间距为0.6m一榀的I25a型钢钢架进行，钢架间纵向连接采用等边三角形布置的φ22mm钢筋进行，在拱脚、顶等接点部位，设置厚度为2cm的连接钢板并架设网格间距为20cm×20cm的φ8mm钢筋网；第二层为全环喷35cm厚C25混凝土，并于拱墙设置网格间距为20cm×20cm的φ8mm钢筋网。全环设置间距为0.6m一榀的φ25mm格栅钢架，钢架间纵向连接采用等边三角形布置的φ22mm钢筋进行，边墙部位设置长度为4m，间距为

1.5m×5m呈梅花形布置的φ22mm砂浆锚杆。

摘自：硕士论文格式www.udooo.com

下穿高速公路段拱部的初期支护同样采用双层支护进行，第一层为拱部35cm厚喷C25混凝土，加强支护采用间距为0.5m一榀的I25a型钢钢架进行，钢架间纵向连接采用等边三角形布置的φ22mm钢筋进行，在拱脚、顶等接点部位，设置厚度为2cm的连接钢板并架设网格间距为20cm×20cm的φ8mm钢筋网；第二层为全环喷35cm厚C25混凝土，并于拱墙设置网格间距为20cm×20cm的φ8mm钢筋网。全环设置间距为0.5m一榀的φ25mm格栅钢架，钢架间纵向连接采用等边三角形布置的φ22mm钢筋进行，边墙部位设置长度为4m，间距为

1.5m×5m呈梅花形布置的φ22mm砂浆锚杆。

受拱部开挖的影响，拱背会因失水所产生的孔隙而增加松动、脱离的可能性，需要进行注浆填充。注浆孔与工作面的距离应控制在5~8m的范围内，若无特殊情况，拱顶和拱腰设置3个孔即可。初期支护强度≥70%后，二次衬砌前，即可通过预留的注浆管进行注浆操作，以便填充初期支护和围岩间的孔隙，使地表的下沉问题、隧道的受力状态得到改善，并对隧道渗漏水起到封堵作用。本次工程使用水泥—水玻璃双液浆作为注浆材料，压力约为0.2MPa。
二次衬砌时间的选择以各种监测结果为依据，即在初期支护沉降基本稳定后进行。当衬砌强度≥70%后即可进行衬砌背后回填注浆，所采用的方法为压力灌浆法（压力选择0.25MPa，避免高压所导致的衬砌混凝土纵向裂缝问题），若注浆过程中发现异常，则应通过终止注浆或立即减压的方式加以处理。

2.4 局部坍塌的应对

本次工程中，由于黄土地质中拱部容易发生小坍塌，所以先进行超前预注浆，待固结后再进行开挖，若已经发生坍塌，则使用混凝土砌块回填。对于坍塌洞室较大的情况，则应在回填后进行多次注浆处理。为了避免局部坍塌问题的发生，技术人员会根据地质预报的结果合理选择施工工艺，并在整个施工过程中始终坚持勤检查、短开挖、早排水、强支护等稳扎稳打的作业理念，以免因抢进度等浮躁心理造成局部坍塌这种得不偿失的后果。
3 结语
通过施工工艺以及预控措施的合理选择，本次工程的施工任务顺利达成，且未发生一例工程或安全施工，达到了计划中关于质量、成本、进度、安全性的要求，二次衬砌也未发生渗漏水、裂缝等病害，实现了社会和经济利益双丰收的整体目标。
参考文献：
［1］王吉成、胡诗魁.京沪高铁金牛山隧道下穿京沪高速公路施工技术［J］.四川水力发电，2012，31(6):24-26.
［2］刘阳.浅埋大断面黄土隧道下穿连霍高速公路施工安全技术研究［J］.科学之友：下旬，2012，(5):61-62.