高速公路隧道洞口淺埋段的施工工藝

許 佼

(四川樂漢高速公路有限責任公司，四川 樂山 614000)

0 前 言

合理使用工藝開展隧道淺埋段施工，對高速公路的穩定性有著決定性的作用。為了確保施工過程中的安全性，以及隧道的總體施工質量，施工時應該選擇合適的施工工藝，解決施工現場的各種問題。為此，需要對各種施工技術進行研究，嚴格開展施工工作。

1 淺埋段常用加固技術

1.1 預注漿施工技術

高速公路工程需要解決周圍特殊的地質狀況作用，比如圍巖缺少穩定性、難以進入洞口的問題，尤其在當地地質條件比較差的情況下，以及受到氣候、水文環境的影響，經常出現隧道洞口穩定性難以達到預期目標的情況[1]。為此，需要使用有效的加固技術，確保洞口的穩定性。通過建立拱橋可以提升隧道洞口的強度，進行地表注漿的過程中，可以根據實際情況使用一次性注漿工藝施工，避免出現塌孔等安全隱患。并且，如果施工中發生坍塌，可以將施工計劃調整為分段注漿，并且選擇水灰比合適的漿液進行注漿工作，一般控制在1∶1的狀態。通過實踐發現，注漿孔設置為梅花形注漿深度和鉆孔深度的一致性更高，所以需要控制注漿孔的形狀，提升注漿效果，避免抗拉強度和穩定性受到影響。

1.2 洞口土方刷坡和錨網噴施工技術

通過洞口刷坡施工，能讓隧道洞口的穩定性得到明顯提升，該方法是通過在合適的時間內完成施工工作可以確保良好的施工效果。實際施工中，需要先做好仰坡放線工作，之后設置截水溝，有效控制坡頂給水問題，也可以對洞口被雨水沖刷的問題進行有效控制[2]。做好施工前的準備工作后，必須根據圖紙和其他標準開展施工，比如根據要求使用大型挖掘機進行操作，開挖的同時還要在現場采取有效的防護措施，保證挖掘過程中結構的穩定，確保人員安全。進行軟石打眼工作的過程中，一般使用人工打眼和機械打眼結合的方式，在施工過程中不僅要考慮打眼效果，而且要避免影響現場土石的穩定，以及結合施工狀況開展施工工作。施工中需要對坡度做好調查，然后根據坡度的變化情況分級進行施工。由于施工過程中出現暴露圍巖將會影響仰坡的開挖，所以可以使用封閉處理方式，有效控制施工過程，以確保順利開展施工工作。一般在處理時，都會使用錨網噴體系進行處理，要保證疏水孔并做好封閉鉆孔工作，以便可以保證施工時能滿足現場條件和行業標準要求。

1.3 預支護施工技術

經過施工和實踐，目前在支護技術上已經形成了比較完成的施工體系，對保證施工的正常進行具有良好的作用。比如目前常用的超前小導管預支護措施就是工程施工中的重要技術，在隧道洞口位置，通過使用小導管進行注漿工作，以及使用鋼拱架配合展開施工工作。封閉工作結束后的修整中，會在隨洞口位置搭設鋼拱架，保證隧洞穩定性[3]。安裝鋼拱架時，需要對拱架和洞口之間的距離進行嚴格控制，并做好計算工作，保證安裝后洞口的穩固性。在一些工程中，如果超前小導管技術運用不合理容易發生溢漿，并在地表的孔隙處突出。為此，需要在施工之前嚴格進行現場的測量和調查工作，要根據調查結果確定如何進行輪廓線的防線，還可以使用大管棚注漿和超前小導管結合使用，有效加固洞口。澆筑混凝土的過程中，也可以使用鋼支撐和導向管進行包裹的方法做好防護，利用導向墻提升支撐洞口的穩定性。

2 高速公路隧道洞口淺埋開挖施工工藝

2.1 預留核心土臺階法

該方法的特點在于施工空間相對較大，初期支護要求低，施工中必須根據要求采取嚴格的施工工藝控制。首先進行上部弧形導坑的挖掘工作，施工需要在拱部超前支護完成以后進行，對上部弧形導坑使用環向開挖時，需要注意保留核心土，開挖時長度一般為3～5 m，寬度控制到隧道寬度的1/3。開挖初期使用的支護鋼架最大間距要控制在1 m以內，每個部分完成開挖工作后要馬上噴射混凝土，混凝土厚度為3～5 cm。在左右側臺中臺階開挖的工作中，結合初期支護情況，需要明確挖進尺寸，并且挖進尺寸需要控制在1 m以內，開挖使用噴錨支護，在完成一部分開挖之后要馬上噴射混凝土，之后焊接拱腳和鋼架，再進行混凝土的復噴工作，直到達到設計的厚度。施工中，左右兩個臺階一般需要錯開2～3 m，為確保開挖過程中的穩定性，可以在緊貼鋼架的兩側設置鎖腳錨桿。開挖隧道底部時，應采取循環開挖的方式，并在開挖過程中做好支護工作。

2.2 雙側壁導坑法

該方法的特點在于開挖工作中對圍巖的擾動比較少，能充分利用圍巖的承載力，也能在開挖過程中保持圍巖的穩定性，避免由于流變導致施工的風險。該方法需要采取導坑超前支護策略，為此應進行現場勘測，了解圍巖的實際狀況確定支護方案和施工方案。一般會使用無縫細小導管，外插角為5°～10°，然后向其中注入水泥漿。側壁導坑的開挖中，針對側壁導坑可以使用微臺階進行開挖，使用小型挖掘機裝碴，臺階開挖過程中，高度需要控制在2 m左右，完成開挖后對現場進行爆破。中央部分的開挖也要使用超前支護，同樣向其中注入水泥漿，開挖時要根據實際情況選擇鉆眼作業方式，完成鉆眼后對弱點實施爆破。根據施工情況和進度控制需要拆除壁墻，即拆除初期的臨時支撐和支護結構，保障隧道結構的安全性，拆除臨時支撐之前應檢查封閉是否完成、確定結構的整體強度已經達到安全條件，然后才能進行拆除工作。拆除的順序為先導壁坑墻混凝土，然后切割導坑壁墻工字鋼。

3 工程實例分析

3.1 工程案例

某工程采取雙洞分離方式設計高速公路隧道，兩個隧道的間距為19.7 m，左線路場6 422 m、右線路場6 652 m，在隧道開挖過程中，存在比較大的斷面區域。在隧道洞口部分以薄層和殘坡類型的黏性土層，以及較厚的強風化形花崗巖閃長掩體為主，洞口位置為2～24 m。工程的隧道地區，山體結構存在多條巖性接觸帶，以及兩條節理裂隙帶和兩條斷層，隧道洞口巖石結構以全風化層和強風化層為主，當地的高丘陵和中低高度山區受到侵蝕比較嚴重，所以巖體很容易破碎，以鑲嵌碎裂結構形式為主。

3.2 施工方案和工藝流程

本工程中，對明洞段采取明挖的方式完成對拱部的挖掘，對墻部使用暗挖的方式，對于地表排水和邊仰坡位置需要進行防護處理工作，針對洞口段區域，還使用套拱和鋼筋進行支撐，以及使用50 m場的超前大關棚進行注漿工作。挖洞之后在使用超前小導管進行注漿操作。洞身的開挖工作中，使用中隔壁法進行挖掘工作，并在開挖中對拱墻的鋼架進行封閉，在現場構建環形支護，并控制間距為0.5 m[4]。對邊墻專門設置了錨桿配合鋼筋網噴混凝土進行知乎，混凝土厚度控制在0.25 m，防水和襯使用原設計方案進行施工。洞口段施工需要進行地表層排水和加固，進行明洞的開挖和支護工作，并進行環向開挖，掛網處理和噴射混凝土，完成對拱部鋼架的安裝和支護復噴，進行核心土開挖、中槽開挖等工作。

4 高速公路隧道洞口淺埋段的施工工藝要點

4.1 地表排水與邊仰坡防護工藝要求

在洞頂的仰坡施工和邊坡兩側的施工，需要設置混凝土截水溝和急流槽等設施，并在溝底進行抹漿處理，防止出現降水時對隧道邊仰坡進行沖刷導致地表水進入到地層內[5]。邊仰坡位置的防護處理中，要使用錨噴網進行仰坡的加固處理。錨桿使用直徑42 mm的注漿小導管，長度5 m，間距為1.5 m×1.5 m，采用梅花形進行布置，和巖層的走向呈垂直狀態在圍巖中進行安設。鋼筋網的使用過程中，以φ6.5鋼筋網為主，網格尺寸為25 cm×25 cm，施工過程中需要根據5 m×5 m進行網片的加工工作，以及對鋼筋通過點焊進行連接，控制兩片鋼筋網在搭接過程中間距超過25 cm。噴射混凝土的過程中，要使用濕噴機完成混凝土噴漿工作，噴漿的總厚度為10 cm。

4.2 超前支護工藝要求

超前支護主要在洞口段拱部位置，使用洞口關鵬和超前小導管加固，提升支護穩定性。大棚施工工作中，使用C25型號混凝土套拱作為管棚的導向墻，在套拱中使用三榀18號工字鋼進行埋設工作，然后進行管棚和鋼管的整體焊接工作。在拱部進行40 m環長的大管棚設置，控制環向夾角為145°[6]。對于場館彭仲使用φ108的6 mm壁厚熱軋無縫類型鋼管，保持環向間距控制在0.5 m，鋼管軸線和襯砌的外緣線位置要保持1°～3°的夾角，使用鋼花管加工工藝加工管棚管，注漿孔需要有15 mm孔徑，控制間距在20 cm左右，然后使用梅花形進行布置，之后在關內使用0.5∶1水泥漿漿液注漿，注漿過程中洞頂得150°φ50 mm超前小導管設置，保證環向間距超過50 cm，而且需要保證縱向達到2.8 m的間距，對于前部進行注漿時，注漿孔需要達到8 mm直徑，而且要保證孔間間距在15 cm以上，同樣使用梅花形布置。

4.3 洞身開挖工藝要求

隧道開挖的工作中，本工程使用重壁法進行開挖工作，使用從左到右的順序進行導坑的施工開挖工作，對兩側導坑都采用兩步臺階法。施工采取機械和人工結合的方式，其中機械發揮主要作用，對中壁的開挖中，需要在初期支護之后才能繼續進行后續的開挖工作。如果地質環境比較差，在臺階的底部，要設置仰拱或者鋼架，對不同部分進行開挖時，要保證周邊輪廓圓順。混凝土噴射工作需要先完成先開挖一側，經過噴射處理使其滿足強度要求之后再對另一側進行噴射處理，左右兩側開挖需要保持15 m的縱向間距。

4.4 初期支護工藝要求

完成洞身的開挖后，要對初層進行4 cm的混凝土噴射，從而進行封閉處理，降低圍巖周邊的變形。然后，通過φ25正反循環性中控注漿錨桿進行泥沙注漿工作，錨桿需要垂直于圍巖，并在注漿工作結束后進行錨墊板的安裝。在雙層鋼筋網的安裝中，鋼筋網應該根據預先設置好的規格進行制作。

4.5 監控量測

由于施工過程中可能出現沉降問題，所以需要進行拱頂下沉量的測量。每隔2～5 m設置一個地表下沉點，每個斷面要設置7～11個下沉淀點。所有的下沉點使用相同的頻率進行測量，并且統計測量數據，分析變化趨勢，如果發現問題及時處理。

4.6 防排水

防排水的工作中，隧道主要通過復合型實施襯砌處理，對于初支混凝土噴射對巖面的裂隙進行封閉，對于二襯的模筑使用防滲混凝土達到防滲效果[7]。同時，對于初期支護和二次襯砌之間，可以設置復合型防水層，疏排工作中，初支和二襯間需要沿著隧道進行單壁波紋管環向設置，隧道兩側的墻底位置需要采用雙璧打孔工藝，縱向貫穿到全隧道，而且環向排水管和墻底位置的兩側位置是需要縱向進行排水管的連通，然后通過橫向排水管將水引導兩側排水管或者中央排水管內，同時向洞外排放，對于路面給水，可以通過路緣排水溝向洞外排放。

4.7 襯 砌

隧道洞口的位置必須做好襯砌的施工工作，對于拱墻和仰拱都需要使用雙層鋼筋設置，對拱墻使用C25防水性混凝土襯砌，對于仰拱使用C25普通混凝土襯砌，二次襯砌的施工中，使用移動型全液壓模塊和臺車泵送的方式完成混凝土澆筑。

5 結 語

在隧道入口的淺埋段施工中，有比較多的施工困難，施工過程中必須要對現場情況進行充分調查，然后結合當地實際情況使用合適的施工技術，施工過程中嚴格控制施工參數，做好對工程施工狀況的監測，掌握工程的實際情況，及時解決施工中出現的問題，有效保證工程的施工效果，建立安全的施工環境和行車環境。

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