淺談隧道下穿高速公路回填土質施工技術

游長吉

摘要：在隧道施工的異常地形中，回填土地質是難以處理的一種特殊情況，本文結合某高速鐵路隧道施工，總結在正在運營高速公路下方回填土地區隧道施工技術經驗，為以后類似高速鐵路回填土地質隧道施工提供參考。

關鍵詞：高速公路；回填土；隧道施工；處理措施

1.工程概況

該高鐵隧道工程起止里程樁號為DK54+296.130～DK55+574.130，總長1278m，隧道下穿后人工回填土地區高速公路主線及匝道。該隧道圍巖部分段落為v級加強圍巖，下穿高速公路回填土層，該地質為后人工回填土，且回填及其不密實。覆蓋層厚度小于21m，圍巖自穩能力較弱，初期支護易產生變形及破壞；同時隧道上方高速公路運行時車輛產生的振動荷載，對圍巖的穩定造成不良影響。

2.施工難點

由于地表為正在運營的高速公路，以及回填土的特殊地質條件，支護封閉后隨時間推移，圍巖自身松散壓力開始產生塑性應變，對隧道支護結構產生持續擠壓作用，由于應力無法完全釋放，且應力不斷增加，施工中應力重分布及調整頻繁，支護結構開始發生變形，且長時間無法達到變形收斂，最終造成大段落支護結構破壞及變形。根據以上分析，解決方案的總體思路如下：

（1）采用六部CRD開挖工法達到”小分塊，快封閉”的目的，減少沉降及周邊位移；（2）初支背后徑向回填注漿加固，達到改良圍巖松散結構提高圍巖自穩能力，抑制地表滲水對洞身的滲透及破壞，從而控制圍巖變形：（3）高速公路路基下方采用雙排橫向qb600mm超前水平旋噴樁進行加固處理，以固結高速路面下部路基，并同時增加了路面的承壓力；（4）加強監控量測，根據監測數據進行變形分析，為合理的施工提拱理論依據。

3.隧道施工情況

3.1開挖支護情況

隧道施工采用六部CRD開挖工法施工，機械設備為空壓機四臺，在作業面配備IHI微型挖掘機1臺，小松中型挖掘機1臺，榮威中型裝載機1臺。開挖采用人工配合機械方式，控制每循環開挖進尺不超過一榀鋼架間距，支護按照v級圍巖加強復合式襯砌斷面施作，設計支護參數為：采用超前管棚和小導管預注漿；120b型鋼鋼架，間距50cm/榀；拱墻采用φ42徑向注漿管，注漿管間距1.0mx1.0m（環×縱）；鋼筋網采用φ8，網格20x20cm；全環噴射C25混凝土，厚度28cm。實際施工中。考慮隧道圍巖地質條件較差，圍巖下沉變形較大，開挖預留變形量調整為50cm。

3.2施工變形情況

該隧道施工工期較長的主要原因是由于該地質條件的特殊性，隧道施工中雖然采取的支護措施較強，但施工中還是多次出現隧道上部高速公路下沉，地表、拱頂沉降。經過監控量測數據分析，地表沉降最大值達到380mm，沉降速率最大值達到45mm/d：洞內拱頂沉降最大值達到670mm，沉降速率最大值達到76mm/d，根據施工規范要求，停止斷面掘進施工，隧道在此期間一直處于停工狀態，嚴重影響了工程的施工進度。

4.變形原因分析

該隧道人工后回填土段，洞身開挖后揭示圍巖實際為土石拋填土體，石塊大小不均，以泥巖為主，孔隙率較大，回填密實度較差，層間及顆粒間粘結程度差，自穩定性低，并伴有少量滲水，上覆回填體分層厚度一般在1.5m～2m，層間鋪有土工格柵，由于人工后回填土的特殊性質，極易產生塑性大變形，隧道掘進時雖采用人工配合機械開挖，但土體仍產生擾動。

5.施工方案優化及技術改進措施

在施工期間多次發生隧道沉降變形，雖然有地質條件差等客觀因素，但通過分析總結原因、優化施工工藝、改進創新技術，使得隧道掘進施工得以順利展開。

5.1開挖工法的優化

隧道剛開始施工時，對圍巖的巖性判斷不足，導坑內微臺階上部開挖距下部封閉距離過長，上部未封閉段落初支結構承受圍巖荷載的能力降低，隨著時間推移，累計沉降量不斷加大。通過試驗，優化了開挖工法。采取了微臺階內步步成環的策略。

5.2步距空間的優化

六部CRD工法施工較為復雜，作業面多，工序安排緊湊。為便于機械設備展開施工，減少各工序間的干擾，利于工序交叉平行作業，在規范范圍內對各部作業步距進行調整，造成各部步距過長未能及時進行封閉。通過方案優化，采取了短步距的方案，同時在初期支護存在不穩定狀況時，采取提前施作襯砌的原則。

5.3支護措施的優化

由于地質的復雜性，原設計參數不足也是導致圍巖變形的一大主因，經過多次四方專題研究論證，最終變更調整并加強了設計參數，采用125a代替120b鋼架，使得初支支護剛性得到有效加強。

5.4注漿技術的優化

普通徑向注漿工藝難以有效加固該地質圍巖空隙：由于進度壓力，超前水平旋噴加固后，旋噴土體尚未達到理想強度時開挖，造成圍巖預加固效果較差。通過方案優化，徑向注漿采用袖閥管定位注漿技術，加強了初支背后回填注漿質量，提高了圍巖自承載能力：通過采取深孔超前水平旋噴預加固技術解決了旋噴土體強度不足的問題。

5.5監控量測的優化

施工中強化信息化監控量測，動態分析圍巖變形情況，全面掌握在隧道施工過程中對圍巖的影響范圍、影響程度。及時優化設計參數并指導施工。

6.結語

從該高鐵隧道的施工情況來看，在后人工回填土隧道施工時應注意以下幾點：襯砌剛性支護應及時進行：支護結構體系應步步成環：特殊地質支護措施應合理加強：監控量測應動態設計及動態指導施工。實踐證明，在該隧道施工中所采用變形控制方案及技術改進措施是可行的、有效的，為日后同類地質隧道施工提供了參考。