城际铁路隧道浅埋段明洞回填暗挖的施工工艺

池建功 李晓龙

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100073）

1 工程概况

某城际铁路隧道工程项目总长度为3 815.08 m，隧道浅埋段位于整改隧道的中间部位，区域属于山间谷地类型，结合设计图纸提供的数据，隧道最浅部位的埋深为1.2 m。隧道穿过了弱风化层，浅埋段洞顶部保留自然沟渠，洞身周围岩石局部容易出现坍塌，地表出现形变的可能性较大。经过多方面的考虑，决定使用明挖法进行施工，明洞设计为路堑形式结构，回填深度为4～6 m。

明洞的防护措施包括右侧设置3根锚固桩，桩长设计为17 m，截面尺寸设计为2.5 m×2.5 m；仰坡与以及边坡设计为框架式锚杆进行防护，坡比为1.0∶1.5，锚杆长度为8 m，锚杆之间的距离为3 m。二级边坡使用拱形骨架结构护坡，坡比为1.0～1.5。明洞小里程洞口处使用30 m的长管做支护处理，大里程的洞口使用35 m的管子进行支护。

2 施工方案

结合施工现场的实际情况以及设计图纸提供的数据，合理安排施工进度，浅埋段使用明挖法具备3点优势。

（1）有效地降低对附近环境的影响，降低周围植被的破坏率，对原地形的破坏程度减小，对周围山体扰动减小，可以维护山体的稳定性。

（2）在明洞作业面尚未施工前，预先按照设计图纸的要求，使用小型机械设备对洞顶部位进行换填、截水沟施工，尽量不使用大型机械设备，因为大型机械设备进入施工现场需要改建路面。

（3）利用洞身部位的大管棚支护措施，对洞身结构的岩石进行加固处理，确保加固作业过程的安全性，尽可能不扰动岩体。

明洞暗挖法比明挖法更具优势，可以有效降低对山体的扰动，巧妙缩短施工工期，降低施工成本。但暗挖法也存在缺陷，包括岩体形变控制难度比较大，容易产生地面沉降、岩体拱顶下降等问题；施工过程中存在一定安全隐患，可能爆发坍塌事故，因为地质存在一定的波动性所促成。随着我国工程施工的技术不断完善，诸多安全隐患都可以被妥善处理。

3 明洞暗挖施工工艺

3.1 施工程序

施工流程具体为：排除明洞内的积水→对地表进行清理→砌筑挡土墙→土方回填→设置注浆管道、注浆→砌筑边沟→安装小导管→开挖隧道的主体部分→支护施工→测量→仰拱作业→砌筑隧道。

3.2 浅埋段回填施工

该项目隧道断面面积相对较大，隧道高度为10 m，隧道宽度为13 m。为了保证隧道施工过程的安全性，应该在隧道与排水沟交接部位进行加固。地面测量定位作业结束后，将地面积水全部排出。对山体表面的植被、腐殖物进行清理，清理干净后，在山体表面进行开挖作业，将山体表面开挖成台阶状，每一级台阶的高度控制在30 cm内，台阶的宽度控制为约2 m，确保注浆与回填碎石之间可以实现融合，增强山体稳定性。

在稳定性较好的碎石土种中掺加9%的水泥，进行分层回填、夯实作业。底部使用8 mm钢筋网进行拉结，钢筋网的搭接长度符合规范要求，使用焊接方式进行加固[1-2]。在用打夯机对回填的碎石料进行夯实时，碎石料的压实度必须达到97%，拱部碎石的回填厚度应该超过4 m，碎石回填完成后，应使用尺寸为20 cm×20 cm的钢筋网作覆盖处理，在钢筋网表面喷射C25混凝土，混凝土的厚度最低为20 cm。

3.3 注浆

（1）加工注浆管。

注浆管使用热轧无缝钢管，在管身钻8 mm直径的孔眼，孔眼间距设置为300 mm，孔眼的布置为梅花形，便于后期注浆。利用15 cm长的丝扣将钢管进行对接，确保钢管对接符合规范要求。钢管的尾部焊接2 cm厚钢板作为止浆板，保证注浆过程中，不会出现漏浆现象。

注浆管构造如图1所示。

图1 注浆管构造

（2）浆钢管钻孔处理。

①结合设计图纸要求，注浆孔间距应该控制为约2 m，提前做好测量放线准备工作，标记钢管位置。

②提前标记钻机的位置，做好钻机的位置调整工作。

③钻头进入岩土层后，在钢管上做好标记。

④注浆钢管应严格按照设计要求进行制作，制作完成后将注浆钢管放置在洞孔内，利用管箍进行加固，管箍的长度为15 cm。

⑤钢管钻入作业完成后，对其他孔眼进行作业，最后使用水泥浆封堵空洞。

（3）钢管注浆施工。

钢管安装完成后，将浆液注入钢管内，可以借助浆液的渗漏力加固碎石与岩石之间的缝隙。提升钢管强度。

①结合施工现场的实际情况，合理确定注浆的配合比。实际施工过程中，水玻璃与水泥浆比例应控制为0.5∶1.0，浆液的水灰比应控制为1∶1。

②合理控制注浆过程中的压力。钢管注浆效果会在很大限度上受注浆管道压力影响，注浆作业结束后，注浆压力会持续上涨，缓慢接近设计压力。

③钢管安装完成后，钢管与岩壁之间应使用木块进行加固，使用锚固剂对二者间形成的缝隙进行封堵。在注浆的过程中，应严格按照先快后慢的速度进行注浆。利用接管器连接止浆板与注浆泵，接管器应使用镀锌管与闸阀进行制作，使用丝扣对镀锌管的两侧进行处理[3-4]。

3.4 隧洞内挖掘与支护

开挖核心土时，应使用台阶法进行开挖，因为岩体的承载能力较差，且山体长期受雨水冲刷，使用这种开挖方法可以强化岩体的稳定性，避免大面积塌方现象出现。单次开挖的距离应控制为50 cm，边缘部位应使用人工开挖，必须控制超挖部分的情况，严禁出现安全事故。

台阶法开挖如图2所示。

图2 台阶法开挖

开挖隧道部分的土方时，应使用小导管进行开挖，隧道内部的初期支护使用锚喷挂网与钢结构支撑。设置小导管支护可以形成前期支护结构，保证隧道顶部回填部位不会出现塌方事故。使用钢管作为小导管，利用风枪将小导管放置在孔洞中，小导管长度设计为5 m，拱部间距设计为30 cm。

3.5 测量监管

结合施工现场布置三个检测点，检测点之间的间距控制为5 m。隧道内部开挖至即将到达加固段时，应对隧道四周的收敛状况、拱顶部位的沉降状况进行观测，作出合理的分析，透彻了解支护结构与岩体的动态变化，获取指导隧道施工的依据信息，确保隧道施工的安全性与可靠性。

3.6 砌筑隧洞身混凝土

该项目的支护方式是小管棚支护加锚杆支护的方式，选择这种支护方式主要因为岩层情况不理想，且浅埋的深度比较浅，隧道部分开挖作业结束后的支护过程中，应使用多元化的材料组合支护策略，未出现塌方现象则对各项事宜进行全面检查，确保地表沉降、隧道四周位移满足设计要求。

（1）锚杆超前支护。

这种支护方式应与小管棚支护方式进行结合，加强支护体系的稳定性，锚杆使用φ22 mm的砂浆锚杆，锚杆之间的距离设计为0.5 m，锚杆的长度不超过4 m。

（2）小管棚超前支护。

开挖隧道前，在拱部轮廓线边缘10 cm的部位将小管棚打入，孔径控制为60 cm，长度控制为6 m，间距控制为1 m。应该将水玻璃注入浆液内，提升岩体的稳定性[5-7]。

（3）钢格栅支撑。

按照合理的支护装置，隧道内部开挖0.5 m，应设置钢制格栅，格栅之间使用φ22 mm钢筋进行连接加固，格栅的间距应该控制为1 m。

（4）网、锚、喷联合支护。

环向锚杆应使用φ22 mm沙浆锚杆，锚杆间距应该设置为0.5 m。钢格栅的纵向间距应设置为0.5 m，为梅花形。在表面喷射C20混凝土，混凝土的厚度为25 cm，分为两层，第一层混凝土的喷射厚度为5 cm，第二层混凝土的厚度为20 cm。砌筑混凝土前，应先对仰拱进行施工，使用C25混凝土进行浇筑，浇筑厚为度60 cm。砌筑完成后，对隧道边墙进行施工，保证边墙与仰拱形成环形闭环。对作业台车的模板尺寸、轴线位置、标高进行复核，复核无误后使用泵车浇筑混凝土，确保两侧的边墙标高对称。

4 结语

在城际铁路隧道施工过程中常遇到诸多影响因素，需要使用明洞暗挖施工技术。为了有效地保证施工质量，应该对施工工艺进行优化，确保隧道工程的施工质量。