浅埋暗挖法施工技术在公路隧道施工中的运用分析

王 伟 蔡玉洁

(重庆巨能建设集团四川有限公司,四川 成都610000)

浅埋暗挖法在公路隧道工程施工中应用,工作人员需要根据其实际概况,全面检查工程现场的地质条件、水文条件、周边环境信息,明确工程施工要求,获取精准的隧道暗挖支护参数,形成完善工程施工规划。之后,在工程规划指导下,工作人员分别完成地表预处理、隧道洞口超前支护、注浆施工、初期支护与衬砌施工等多个环节,发挥浅埋暗挖施工工艺优势,按照工程预期目标完成施工任务。在施工操作过程中,工作人员需要把握技术要点,结合工程现场情况调整施工细节,保证公路隧道施工稳定性,为公路隧道工程质量提供有力保障[1]。

1 公路隧道施工浅埋暗挖工程案例

1.1 工程概况

本次案例选择山区某公路隧道工程,工程设计为：左线长度464 米+右线435 米,结构为分离式双洞、岩质洞口段泥质板岩,围岩类别为Ⅵ、Ⅴ级。本工程隧道中最大埋深为77m,洞口位置最小埋深为2.7m。工程隧道左洞外侧存在大量的水蚀冲沟导致地形偏压,此位置表面有软弱堆积物。某公路隧道工程现场施工环境复杂,存在地形破碎、水蚀严重、岩体蕴含水源的情况,为了更好的应对如此复杂的施工环境,工作人员选择浅埋暗挖法为主要施工技术,对疏松的岩土结构、含水量较大的岩石进行处理,从而提升隧道结构稳定性,保证本次公路隧道工程建设质量[2]。

1.2 浅埋暗挖施工规划

根据某公路隧道工程概况可以发现,工程现场情况较为复杂,为了更好的推进浅埋暗挖施工工序,工作人员要做好现场数据监测及隧道开挖施工工序规划工作,避免现场因素突发情况影响浅埋暗挖施工效果,具体内容如下。

1.2.1 明确现场施工风险,开展全过程监测作业。在公路隧道浅埋暗挖施工时期,为了保证隧道洞口安全,按照地质条件与水文条件,按照地表沉降累计小于20mm、位移平均速度小于1mm 的标准设置监控监测点,形成隧道施工现场监测控制方案,连续监测各监控点的实际情况,整合分析隧道沉降累计值、平均值与沉降速率,以此实现对施工过程的控制[3]。

1.2.2 同时开展隧道开挖与水位监测。在浅埋暗挖施工过程中,工作人员要从工程整体情况入手分析,全面分析拱顶沉降、地表沉降、降水量等数值的监测与分析,在获取真实数据的基础上形成数据分析结果,为之后开展浅埋暗挖施工作业提供有力参考依据,保证按照预期目标完成浅埋暗挖施工任务。

1.2.3 分析布控专业性。在公路隧道工程浅埋暗挖施工过程中,工作人员要针对施工过程中降水情况进行规划,这主要是由于隧道所在位置的净宽达到了35.6,其底板位于砂层处,需要工作人员实时控制施工现场地下水位,抽排地下水,保证地下水水位能够达到公路隧道工程施工标准。

2 公路隧道施工中浅埋暗挖法施工方法应用

在某公路隧道工程中使用浅埋暗挖施工方法,工作人员需要按照如下操作进行。

2.1 地表注浆处理

地表注浆处理是为了应对本工程隧道掌子面前方的下沉问题。工作人员根据工程隧道实际情况,在隧道洞口位置进行地表注浆,操作为：①明确注浆范围内宽度30m,隧道中心线两端边长15m,长度约30m；②布设φ10 注浆孔,φ50*5 塑料管,控制间距参数为15cm*15cm,保证注浆深度垂直；③按照1:1 比例混合水泥砂浆,控制注浆初压0.5～1.0Mpa,终压1.0～1.5Mpa。工作人员在隧道洞口前方地表位置注浆,将注浆材料从地表软弱层到四周扩散,水泥砂浆固结之后提升地表稳定性,将导管与土体连接,避免支护下沉[4]。

2.2 洞口段超前支护

结合本工程隧道洞口40m 范围之内的Ⅵ级围岩结构,考虑结构土体较为薄弱的情况,工作人员进行洞口超前支护作业。

2.2.1 在开挖轮廓范围内利用108 大管进行超前支护(如图1),选择壁厚8mm 的热轧无缝钢管沿着隧道拱部开挖轮廓线密实排放。

2.2.2 在开挖轮廓线外25m 位置布设管件,控制管棚间距参数为40cm；使用小导管注浆方式密实管棚,有效提升隧道洞口拱部的承载力,避免隧道出现围岩变形的情况；在管棚施工环节,工作人员需要关注对关管棚角度、管棚方向。

2.2.3Ⅴ级围岩段超前注浆施工环节,在开挖之前,工作人员在隧道开挖的掌子面内喷施混凝土,沿着隧道方向在围岩内安装带孔小导管,借助小导管向隧道围岩结构中压进注浆液,在注浆液固结之后形成围岩结构为核心的加固圈,为之后的开挖作业提供有效保护。在此过程中,工作人员采用长度4.5m-6m的φ42 无缝钢管作为小导管；将小导管的前方做成尖锥形,在导管上交错钻孔,控制孔距约为10cm-20cm,孔径约为6mm-8mm[5]。

图1 洞口段超前支护管棚图

图2 环形开挖技术操作纵断面示意图

图3 环形开挖技术操作横断面示意图

2.3 注浆施工

在超前支护之后,工作人员进行注浆作业,这一环节是浅埋暗挖施工中的核心环节；需要根据工程现场地质条件采用合适的施工技术。考虑到工程现场中的围岩节理发育且含水量较大的情况,为了达到加固围岩、降低含水量的目的,工作人员需要严格遵循施工规范,有序完成如下操作：

2.3.1 根据工程现场围岩结构及土壤疏松情况,在完成隧道结构超前导管预加固施工之后,控制钻孔与隧道中线相平行,控制外插角角度约10°～15°。

2.3.2 若地下水水位较高,则需要测量涌水量,选择合适的注浆类型,设计注浆参数,明确注浆导管间距与最小扩散半径,之后安装注浆管。

2.3.3 按照工程设计图纸进行施工,控制注浆初压压力值0.5～1.0Mpa,终压压力值1.0～1.5Mpa,实时观测注浆压力值变化,根据监测结果分析注浆效果,获得良好注浆作业成果。

2.4 初期支护与衬砌施工

本环节可以细化分为两步骤,分别为初期支护、二次衬砌,具体操作过程如下。

2.4.1 初期支护。在完成超前支护与注浆加固之后,工作人员需要对隧道进行初期支护,需要材料为：Ⅰ20a 型钢、C25 喷射混凝土、φ22 早强砂浆径向锚杆支护体系、φ8 钢筋网片。

2.4.1.1 选择Ⅵ级围岩间距50cm、Ⅴ级围岩间距75cm 的型钢材料。

2.4.1.2 在早强砂浆径向锚杆支护体系施工时,控制Ⅵ级围岩L=4m、Ⅴ级围岩L=3.5m,控制锚杆间距为1m*1m。

2.4.1.3 选择20cm*20cm 规格的网片材料。

2.4.1.4 利用CRD 法完成隧道开挖施工作业,通过环形开挖技术进行作业预留核心土,开挖之后的纵向与横向截断面如图2、图3 所示。

2.4.2 二次衬砌施工。本环节施工需要根据施工监测控制量实时调整施工过程,具体操作过程为：

2.4.2.1 结合隧道洞口段位置泥质岩层较多、岩体含水量较大的情况,设计二次衬砌材料为C25 模筑混凝土,防水等级S8。

2.4.2.2 考虑到地下水位埋藏较浅,水位参数为1.3m～2.15m 的情况,对钢结构进行防水设计。

2.4.2.3 明确二次衬砌施工顺序灌注混凝土,具体过程为：灌注底板混凝土→灌注拱墙混凝土。

2.4.2.4 完成灌注之后实时获取监控量测数据,分析数据结果,发现本工程隧道内的位移速率出现明显的减缓趋势,这体现出浅埋暗挖施工技术优势,隧道结构已经基本稳定[6]。

3 结论

综上所述,根据本次公路隧道工程案例分析,可以发现,浅埋暗挖法在隧道施工中具有鲜明优势。在今后的公路隧道工程施工中使用浅埋暗挖施工技术,工作人员要认识到这一技术的专业要求,全面了解工程各方面专业指数参数,关注浅埋暗挖施工中各工序之间的有效衔接,保证各工序按时、高质量完成。地表处理与超前支护是浅埋暗挖法施工的关键环节,是保证隧道洞口稳定,避免隧道沉降与塌陷的关键处理；之后,工作人员要分别完成初期支护、一次衬砌与二次衬砌作业,严格遵循灌注顺序,保证施工效果,为公路隧道工程建设提供技术支持。