隧道淺埋段施工技術(shù)

孔令凱

摘要：以新建張家界至吉首至懷化鐵路魯家莊隧道淺埋段施工為實(shí)例，從地面處理、監(jiān)控量測(cè)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前支護(hù)、開(kāi)挖、支護(hù)等幾個(gè)方面對(duì)淺埋段施工技術(shù)進(jìn)行闡述，集中體現(xiàn)隧道淺埋施工應(yīng)遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)、早襯砌”的原則，有效地保證了隧道的安全、快速掘進(jìn)，為后續(xù)的淺埋段和同類(lèi)工程提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道淺埋;超前支護(hù);超前地質(zhì)預(yù)報(bào);監(jiān)測(cè)量測(cè)

Abstract： Taking the construction of shallow buried section of Lujiazhuang Tunnel on the newly built Zhangjiajie-Jishou-Huaihua Railway as an example， this paper expounds the construction technology of shallow buried section from several aspects， such as the key control of ground treatment， monitoring and measurement， advanced geological prediction， advanced support， excavation and support， etc. It mainly reflects that the shallow buried construction of tunnel should follow the following principles： "Weak blasting， short footage， strong support， fast closing， diligent measurement， early lining"， to effectively guarantee the safe and rapid tunneling of the tunnel and provide experience and reference for the following shallow buried sections and similar projects.

Key words： tunnel shallow burial;advanced support;advanced geological prediction;monitoring and measurement

0? 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，高速鐵路、公路等基礎(chǔ)建設(shè)近幾年大力發(fā)展。作為隧道工程，尤其是淺埋隧道或者隧道淺埋段的施工具有較高風(fēng)險(xiǎn)。受地形、地質(zhì)影響導(dǎo)致施工存在較大的安全隱患，地質(zhì)較差的地方和區(qū)域在開(kāi)挖施工時(shí)易發(fā)生變形，甚至坍塌。隧道淺埋段施工“進(jìn)度、安全、質(zhì)量”是保障工程工期和確保施工成本的重要因素。本文敘述了張家界至吉首至懷化鐵路魯家莊隧道淺埋段施工技術(shù)。

1? 工程概況

新建張家界至吉首至懷化鐵路ZJHZQ-9標(biāo)里程范圍為DK193+000～DK225+202.53，全長(zhǎng)32.202正線公里。魯家莊隧道起訖里程DK202+060～DK204+295.27，全長(zhǎng)2235.27m，雙線隧道，洞內(nèi)設(shè)單面上坡，最大埋深約90m。隧道洞身共通過(guò)DK202+142～DK202+160、DK202+458～DK202+498兩段不良地質(zhì)淺埋地段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)埋深為0.8～1.3m之間，埋深小，存在較大的施工危險(xiǎn)。

2? 施工方法

2.1 隧道淺埋段地面處理

①在隧道施工至淺埋段前，先進(jìn)行淺埋段地面處理。測(cè)量組根據(jù)隧道縱斷面設(shè)計(jì)線、隧道軸線，放出隧道開(kāi)挖輪廓線;然后進(jìn)行地表處理。地表處理主要方法：清除表層腐植土W/4層，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)水泥土回填（水泥摻量為10%），回填水泥土參數(shù)為：粒徑不大于15cm，密實(shí)度0.8～1.0，要求回填土中不得含有灰渣、石塊、有機(jī)物等雜物或雜質(zhì)。不得采用帶有膨脹性的黏土，應(yīng)均勻?qū)ΨQ(chēng)回填施工，分層夯實(shí)，其兩側(cè)回填土面高差小于0.5m，機(jī)械夯實(shí)每層厚度小于0.3m。回填的寬度大于隧道的邊界線5m范圍，回填至埋深不低于4m。

②回填完成后，進(jìn)行排水施工。由于淺埋段位于山谷地形范圍內(nèi)，為防止雨水長(zhǎng)時(shí)間浸泡導(dǎo)致土體軟化，增加隧道施工的危險(xiǎn)性，特在拱頂?shù)奈恢脻仓﨏25混凝土水溝用于排水。回填區(qū)域以外既有水溝10m范圍內(nèi)采用30cmM10漿砌片石鋪砌，以便與拱頂水溝相接。

③在地表處理完成后需及時(shí)進(jìn)行沉降觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)并進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。

2.2 淺埋段超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

本隧道淺埋段采用的預(yù)報(bào)方法為地質(zhì)雷達(dá)、地質(zhì)素描、超前水平鉆孔、加深炮孔。本隧道為非可溶巖段地質(zhì)預(yù)報(bào)，淺埋段屬于中等復(fù)雜地段，地質(zhì)素描每施工循環(huán)一次;地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行掃描，搭接距離不小于5m;中距離超前水平鉆1孔，距離30m，搭接長(zhǎng)度5m;加深炮孔1孔貫通。

2.3 管棚施工

①隧道進(jìn)入淺埋段前進(jìn)行超前支護(hù);在開(kāi)挖至淺埋段前4～7m時(shí)，先進(jìn)行管棚工作室開(kāi)挖，比開(kāi)挖斷面外擴(kuò)0.5m，管棚工作室開(kāi)挖完成后進(jìn)行超前支護(hù)，采用Φ89的管棚進(jìn)行支護(hù)，管棚支護(hù)范圍均為隧道拱頂140°范圍。管棚外插角5～7°，管棚環(huán)向間距為0.4m，單根管棚的長(zhǎng)度為9m，縱向搭接長(zhǎng)度3m。管棚采用水灰比1：1的純水泥漿進(jìn)行注漿，注漿前將掌子面進(jìn)行噴射混凝土封閉。注漿完成1～2天后方可進(jìn)行掌子面開(kāi)挖，為確保施工安全，開(kāi)挖過(guò)程中采用Φ42輔助跟進(jìn)。

②管棚施工工藝。（圖1）

2.4 隧道洞身開(kāi)挖及支護(hù)

超前支護(hù)完成后，進(jìn)行隧道正常開(kāi)挖及支護(hù)：此淺埋段里程位于Vc圍巖范圍內(nèi)，圍巖較差，使用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法進(jìn)行開(kāi)挖。

2.4.1 隧道初期支護(hù)主要參數(shù)

①鋼支撐：采用I22b工字鋼加工，鋼支撐縱向0.5m/道設(shè)置，全環(huán)設(shè)置;鋼支撐之間采用Φ22連接筋縱向焊接連接;

②初支錨桿：采用Φ22組合中空錨桿。錨桿長(zhǎng)度4.0m的，采用1m×1m梅花型布置，錨桿環(huán)、縱向間距均為1m;

③鋼筋網(wǎng)片：采用直徑？準(zhǔn)6的HPB325雙層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸為：20×20cm;

④?chē)娚浠炷粒翰捎肅25噴混凝土，厚度28cm。

2.4.2 隧道襯砌主要參數(shù)

隧道襯砌采用厚度為55cm的C35鋼筋防水混凝土，其環(huán)向主筋采用Φ22螺紋鋼，鋼筋縱向間距為20cm。縱向水平筋采用Φ12螺紋鋼，環(huán)向間距為25cm。鋼筋凈保護(hù)層為50mm。

2.5 洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)測(cè)斷面布置：淺埋段Ⅴ級(jí)圍巖按縱向5m間距設(shè)置拱頂下沉和凈空變化監(jiān)測(cè)斷面。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為：隧道周邊收斂和拱頂下沉，監(jiān)測(cè)手段及儀器：全站儀無(wú)尺量測(cè)。

量測(cè)頻率：Ⅴ級(jí)圍巖量測(cè)頻率為2～3次/d，地質(zhì)條件較差時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)變形穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)降低量測(cè)頻率。監(jiān)控量測(cè)值異常或地質(zhì)情況發(fā)生較大變化時(shí)，加大監(jiān)控量測(cè)頻率，必要時(shí)每3～5h/次。各項(xiàng)量測(cè)作業(yè)均應(yīng)持續(xù)到變形基本穩(wěn)定的15～20d結(jié)束。（圖2）

3? 施工控制要點(diǎn)

①隧道淺埋段清表處理一定要將地面表層的腐植土W/4層清理干凈。

②回填水泥土的材料一定要嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁將帶有石塊、碎磚、灰渣及有機(jī)雜質(zhì)、膨脹性的黏土摻雜在回填土中。并將水泥與回填土攪拌均勻，水泥含量為10%;回填水泥土的壓實(shí)度一定要滿(mǎn)足要求。回填土采用機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)，分層進(jìn)行回填，每層回填厚度不得超過(guò)0.3m，回填壓實(shí)度不小于0.8。

③管棚要按照要求進(jìn)行注漿處理，采用水灰比為1：1的水泥漿，待注漿完成后，水泥漿固結(jié)以后方可進(jìn)行隧道掌子面開(kāi)挖。

④淺埋段隧道施工中對(duì)開(kāi)挖方案的選擇尤其重要，其中監(jiān)控量測(cè)是非常重要的一環(huán)，為了解隧道圍巖情況、準(zhǔn)確判斷圍巖變形提供相關(guān)依據(jù)。分析其數(shù)據(jù)可以合理指導(dǎo)安全施工。

⑤淺埋段施工應(yīng)從地質(zhì)情況及地質(zhì)變化規(guī)律方面入手，了解圍巖變化分析地質(zhì)特點(diǎn)，制定有效的防治措施，擬定合理合適的施工方案，對(duì)隧道初期支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)，將變形量控制在可控范圍之內(nèi)。按照要求嚴(yán)格執(zhí)行既定方案，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

⑥雨水等自然環(huán)境施工對(duì)地質(zhì)較差淺埋段隧道施工具有很大影響。圍巖節(jié)理、裂隙發(fā)育會(huì)造成巖體層間充水，易出現(xiàn)圍巖松散軟化，造成巖體層間粘結(jié)系數(shù)降低，圍巖自穩(wěn)體系破壞。嚴(yán)重影響隧道施工安全，所以要盡量避免在雨季進(jìn)行淺埋段施工。或者施工時(shí)要通過(guò)引排等方式做好淺埋段的地表水處理。

4? 結(jié)束語(yǔ)

隧道淺埋段施工過(guò)程中，通過(guò)提前洞外地表處理，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，洞內(nèi)增加管棚及工作洞室，開(kāi)挖過(guò)程中嚴(yán)格工序控制，加強(qiáng)防范手段，完善施工方案，嚴(yán)格制定技術(shù)措施，避免不利因素，確保淺埋隧道的施工安全，有效地降低施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)確保隧道淺埋施工技術(shù)具有很重要的意義。

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