淺埋大跨隧道下穿既有公路施工技術

王建林

（鄭州交通建設投資有限公司, 鄭州 450000）

人們對地下的空間利用越來越高，但是，有些地域受到建筑物和地質條件等方面的影響，有些需要開發和利用的地下空間，由于隧道下穿與既有公路過近的問題越來越多，例如在很多山嶺隧道和高速鐵路都存在隧道下穿等情況，施工時，隧道會下穿既有公路，容易破壞隧道的安全，要使隧道得到穩定的保證，還要保證公路的正常通行，淺埋大跨隧道下穿既有公路施工技術需要得到保證。

1 施工中的風險

受到圍巖條件和隧道工程的結構影響，隧道 施工時要保持公路正常通行，就要控制好圍巖的穩定性和地表的沉降，施工中的風險主要包括以下幾點。

（1）軟弱圍巖淺埋大跨隧道，因為圍巖的巖體過于破碎，而且強度不高，缺乏穩定能力，一旦開挖，就無法自然成拱，開挖期間，一定要做到有效前的支護，保證圍巖的變形和失穩，防止相鄰結構安全受到不良影響[1]。

（2）隧道圍巖的開挖會使含水量發生變化，強度下降，需要支護環節的密切配合，對開挖面進行封閉處理，保證施工的安全進行。

（3）圍巖的自穩時間不長，缺乏一定的強度，在開挖導致的應力重新分布使圍巖穩定性受到明顯的影響，可以進行分部開挖，對開挖的空間一定要及時封閉，使圍巖強度不會發生大的損傷，利用好圍巖自承的能力，可以制訂開挖支護的工序和工藝。

（4）分部開挖時，要對臨時的支護系統及時的撤換，對同斷面進行施工時，因為步驟過多，實現多體系的力學轉換，具有很大的施工風險[2]。

（5）相鄰的隧道因為相距過小，很容易受到工期的限制，有時需要進行平行作業，而開挖造成的圍巖擾動有時會疊加，一定要對隧道施工的工序進行合理的組織，才能減少互相的影響。

（6）隧道區域具有很豐富的降水，而圍巖的裂隙也有很強的水敏性，在開挖后會導致應力的重新分布，使開挖的輪廓線圍巖出現新裂隙，所以，一定要提高地表降水與隧道積水引排工作，保證圍巖不會被長期浸泡導致強度的下降[3]。

（7）隧道淺埋下穿既有公路時，隧道的埋深會兩倍于開挖的跨度，而公路上車輛的行駛會影響結構的穩定性，所以，施工時一定要考慮好車輛對圍冉穩定性影響的因素。

2 淺埋大跨隧道下穿既有公路的施工技術

從淺埋大跨隧道下穿既有公路危險因素分析，選擇施工方法和具體實施時就要控制好施工的風險，施工的重點有以下幾點。

（1）做好超前的支護，使圍巖自穩能力加強。以分部開挖的方法，對圍巖一定要及時封閉成環，使圍巖自承的能力得到提高。適當組織好施工的工序，避免相鄰隧道在施工中互相受到影響，同時，要做好排水的措施，使圍巖承載能力得到保護。還要防止開挖中堆積土體被破壞、擾動，做好輔助的措施，例如：增加抗滑樁。要控制好地表的沉降，保證公路的順利通行，保證相鄰結構安全。

（2）超前支護的措施有超前管棚和小導管注漿、掌子面的臨時支護拱超前注漿導管。一般超前管棚和小導管注漿應用于洞口的淺埋段，掌子面臨時支護應用于下穿公路段超前支護中，在下穿公路段采用超前支護的措施有大管棚和長管棚下設雙層小導管雙液注漿及臨時超前的注漿導管[4]。

超前管棚的結果：以φ108×6的熱軋無縫鋼管完成超前管棚，而長度要控制在32m，管棚拱部為140°內，中心離開挖的輪郭線距離35m。一般管棚環向的間距為50cm，把外插角設計在1-2°，施工時要控制好5-10°以內。

管棚的安裝：圍巖過于軟弱，容易破碎，所以，進行管棚安裝時環節在于成孔和塌孔的處理，做好節段的拼裝和安裝、注漿。以全液壓水平鉆機完成平移與升降，以有線導向儀完成導向的精度控制，使終孔的偏差控制到25cm內，避免對圍巖造成過大的擾動。要控制好鉆進的速度，低速鉆進。要保證管棚偏角，要考慮好鉆桿和鉆頭的自重，鉆時時要注意下垂，按照實際施工加大偏角，將管棚前端進行錐形的加工，方便安裝與頂進。一般管棚接頭位置是受力最薄弱點，頂時之前，把鋼管節進行設計長度的搭配并及時記錄，使隧道縱向斷面的接頭少于50%，通過節段長度的調整，保證鋼管接頭錯開1m，按照鋼管節逐漸頂進。注漿前，也要做好現場的注漿試驗，按照實踐及時調整好注漿的參數，由濾網到注漿泵，再注入鋼管，一旦注漿結束，就要以M5的水泥砂漿進行鋼管的充填，使管棚強度得到提高[5]。

（3）開挖和支護。開挖和支護重點在于雙側壁導坑的工序，要控制好弱爆破和臨時支護的封閉。

雙側壁導坑法進行開挖的工序安排，控制左右線的隧道間距在30m，要保證工期順利完成，就要以平行作業的方式，開挖斷面大和左右洞，以雙側壁導坑的方式開挖，右線和左導開始，左線和右導先行，對相鄰掌子面要錯開15m以上的距離。在單洞的左側和右側要錯開15m，而拱部的開挖支護要低于側壁導坑的5m，在中部核心土控制兩側壁仰拱的混凝土封閉，最后仰拱混凝土的5m進行開挖，再挖中、下部的仰拱，對中部封閉的仰拱混凝土作為循環形式，完成側壁導坑的開挖。

3 大跨隧道下穿既有公路的施工措施

（1）圍巖爆破的控制措施。爆破會對圍巖造成極大的擾動，這與爆破導致振動及速度有著很大的關系，如果圍巖振動的速度低于12cm/s，就不會過于影響圍巖，大量實踐證明，爆破時對圍巖的振動受到圍巖的條件及爆源的距離、炸藥裝藥實際情況及炸藥類型、爆破的順序等有直接關系。所以，要降低爆破對圍巖造在的擾動，使圍巖自承的能力得到保護，可見，一定要控制好爆破的參數，以微震控制來進行爆破。可以根據淺、密方式進行炮眼的布置，對單眼裝藥的量進行控制，保持有限裝藥量可以均勻分布于爆破的體內。以微差進行爆破，可以降低爆破與地震的強度，要控制好爆破振動的速度，可以設定循環進尺1.5m，質點振動的速度可以控制于3cm/s，以實現減震的目的，開挖斷面周邊眼間可以設置以42為半徑空眼。

（2）支護體系臨時拱措施。工程施工時對開挖區要及時進行封閉，使支護體系保持環形避免圍巖出現變形。所以，一旦開挖完成就要立好拱架，核心側做好超前的錨桿與噴混凝土及架立好臨時的仰拱，從而封閉成環。使大跨徑的隧道保持扁平拱形的結構，而開挖后應力重的分布會變不利，導致拱腳的應力過大，要求基礎承載力高。而洞口圍巖受到強風化的影響，缺乏必要的強度，很容易遇到水后發生軟化，所以一定要以1m×1m的混凝土進行墊塊。

（3）隧道邊緣地表的硬化措施。地表預加固注漿結束后 ，對大跨隧道邊緣 10m范圍的地表進行硬化處理，以防止地表水下滲，隔斷地下水的補給途徑。由于穿越施工擾動及預加固漿體的固結作用，土體沉降量會進一步加大， 應實施補償性注漿對地層中的孔隙進行修補、封閉。隧洞成拱后，由于超挖、土體固結、漿液收縮等多種因素共同作用，地層土體沉降仍然會持續發展，此階段應根據房屋沉降情況連續進行補償抬升注漿，直至地層沉降穩定，能夠有效控制地表沉降。

4 結束語

淺埋大跨度隧道下穿既有公路施工中，在軟弱圍巖中可以應用超前管棚和小導管注漿及掌子面的臨時錨桿、臨時進行仰拱的封閉及初期的支護等進行加強措施，以雙側壁導坑的方法完成開挖，以此控制好弱爆破，使隧道施工期間公路可以保證正常的行駛。

[1]曹海林.新建隧道下穿既有公路隧道施工技術[J],鐵道建筑技術,2013(05):58-61.

[2]蘇江.鐵路隧道下穿既有公路地層變形特性研究[J], 現代隧道技術 2012(01):89-95.

[3]王在仁．敞開式全斷面隧道掘進機開挖軟弱破碎圍巖的施工方法［J］．鐵道建筑技術，2012(06):25-29．

[4]馮衛星，楊開志．灣塢隧道右線進洞方案［J］.巖石力學與工程學報，2012(07):1209- 1211.

[5]王道遠，袁金秀．淺埋偏壓雙連拱隧道圍巖壓力計算方法研究［J］.中外公路，2011(02):172-176．