高速公路隧道洞口浅埋段施工技术研究

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【摘要】通过对高速公路隧道洞口浅埋段施工技术的详细分析，不仅研究了预注浆、预支护、锚网喷、洞口土方刷坡等提高和改善洞口围岩自我稳定能力的加固技术，还探索了具体的高速公路隧道洞口浅埋段开挖的具体施工技术。希望通过这两者施工技术的详细研究，为广大高速公路施工者提供一定的理论指导和帮助。

【关键词】高速公路；隧道洞口；浅埋段；加固；开挖

1工程概况

以我国最具代表性的厦蓉高速为例，本文将对其隧道洞口浅埋段的施工技术进行详细分析和探究。厦蓉高速，以厦门为起始点，具体经过江西省瑞金、赣州等地，可称得上是我国西南方向上主要的附带高速，编号为G76，总长为2211km。其中，江西瑞赣段的隧道施工是所有隧道施工中最具难度代表性的，该隧道属于大断面隧道，拥有三各车道，全长247.67延m/4道，长为5242m的隧道工程有1.5座，其隧道洞口的浅埋段由于地质条件非常差，导致施工过程中各种难题层出不穷。

2高速公路隧道洞口浅埋段加固技术分析

2.1预注浆技术

第一，针对稳定性较差的隧道洞口围岩，需要在隧道施工阶段，对其进行洞口地表的加固工作。首先，为了给疏干含水层提供最优条件，需要在即将开挖的隧道洞口顶部形成一个完整无损的成拱壳。然后，全部采用一次性全孔注浆的工艺技术对隧道洞口地表进行注浆。一次性全孔注浆工艺的使用可以有效地避免洞口地表出现塌孔现象。当出现严重塌孔现象时，就必须采用分段式的前进注浆方式进行隧道洞口地表的注浆施工，其注浆工艺的水灰比例为1:1的标准比例。而针对地表注浆区域施工中难以操作的部分，可以采用超前式帷幕注浆法进行地表加工施工。最后，当隧道洞面的整修技术完成后，需要将地面开挖1.5m左右，并在洞口进行浆墙浇筑，约浇筑2m。浆墙完成后，利用混凝土对注浆孔进行封闭，使其呈现环形向外的状态。同时，需要根据地表水下浆液的不同，确定孔与其他孔之间的实际距离。第二，在地表注浆加固施工工作完成之后，为了充分保障工作面的稳定性，需要在工作面上设置特定的布置孔，并对其进行注浆固定。通常情况下，这种布置孔都要按照梅花形进行布置，且为1.5m×1.5m。同时，为了不断提高开挖面的稳定性，使施工进度可以不断加快。在钻孔施工时，其岩土深度必须与注浆段保持高度一致，并采用锚杆将软弱易散的地层连结为牢固的一体。需要格外的是，采用的锚杆必须是玻璃纤维的，且必须是抗拉强度极高的。最后，在进洞施工中，需要采用最快速度进行自主洞门，并在洞门修建完成后，对隧道的仰坡、边坡等进行泛压，使其形成相对稳定的支柱作用。同时，在洞口整个施工完成之后，需要对排水系统进行不断完善，从而保证隧道边坡的稳定性。另外，如果在隧道进洞的施工过程中采用的超前预支护技术不能充分其安全性。那么，就需要采用其他手段，如混凝土对开挖掌子面喷射封闭、竖直方向上临时支撑、水平方向上旋转喷射超前支护等，以确保施工过程的安全性。

2.2预支护技术

作为预支护措施中应用极其广泛的方式，超前小导管在注浆加固施工中的应用也非常广泛。但在通常情况下，超前小导管需要与钢拱架进行相互配合才能正常使用。在隧道洞口的边坡和仰坡封闭完成后，需要在洞面修整过程中正确安装钢拱架。对钢拱架进行安装时，使其尽可能贴近洞面，然后小导管经钢拱架腹部顺利穿出，直至顶入围岩之中。这时将小导管尾部和钢拱架进行焊接固定，使其形成稳定的预支护体系。与此同时，把浆液慢慢注入小导管内，而地表空隙则不需要进行格外注浆，因为管壁溢出的浆液就可以直接实现地表空隙注浆[1]。与超前小导管不同，大管棚主要是通过管棚注浆的方式对土体开挖进行支撑，同时利用混凝土钢筋为其设置相应的护拱。在隧道洞口施工前，施工人员需要事先对断面进行横向和纵向的施工测量，从而设置出正确的护拱开挖轮廓线，并不断进行人工修编。在对大管棚进行注浆加固时，由于洞口往往稳定性较差，采取的主要预支护手段就是洞口大管棚，使其紧贴地面，并快速修正出具有50cm间距的三榀型钢拱架。与此同时，利用钢筋进行焊接，使其成为一个导向钢管[2]。其中，导向钢管需长为100cm，其整体安装方向在钢支撑上必须与管棚的位置方向呈现高度一致的状态。这样，就可以利用混凝土对导向钢管和钢支撑进行包裹浇筑，从而形成一堵完整的导向墙。导向墙完成之后，需要用C20混凝土对周围的仰坡面进行浇筑，以保障其稳定性。在管棚钢管施工中，采用的是机械顶进的方式，利用丝扣连接的方法对钢管进行节、段连接。同时，在连接导向管和钢管时，采用的是高速凝结的水泥，使其堵塞做到绝对严密。需要注意的是，在此过程中，要额外设置进浆孔和排气孔，具体的结构尺寸如图1所示。其注射浆液的水泥浆水比为1:1的标准比例，实际压力为2~3MPa。

2.3锚网喷和洞口土方刷坡技术

针对边坡、仰坡开挖过程中的暴露围岩，可以对其进行锚网喷体系封闭。在封闭前，需要事先预留出梅花形的输水孔，同时，在坡面上利用风钻机进行钻孔施工，钻孔直径应为60mm，长为3.5m。钻孔清理结束后，再用直径为50mm的PVC花管进行钻孔插入，并为其设置10cm的外漏部分。混凝土施工结束后，便进入锚管施工阶段。在锚管施工中，需要采用无缝钢管进行加工，钢管直径为42mm，长为3m。在钢管上钻取溢浆孔时，需要在钢管尾端放置垫板，并将锚管采用梅花形的布置方式进行设置，其间距设为1.5m×1.5m。利用锚管进行注浆时，必须对直径为8mm的钢筋进行加工，制作成网格大小为20cm×20cm的钢筋网。在施工中，需要以最快的速度对洞口进行刷坡施工。首先，需要对边坡和仰坡进行防线操作，并在坡顶设置相应的截水沟。这样就可以让洞口的坡面免受雨水、水流等冲刷。然后，根据具体的施工设计要求，从上往下地对洞口坡度进行分层开挖。在开挖过程中，需要及时设计相应的施工防护措施。例如,在土方开挖时,可利用挖掘机；在软石打眼时,可以使用风钻机；在小药量松动挖掘时，可以采用爆破。由于洞口的实际坡度需要以土石稳定性作为基本确定因素，因此，在必要的时刻，可以在施工中设置相应的分级台阶。同时,为了加强洞口边坡的稳定性，还应在合适的地点和位置对分级台阶进行位移增加和沉降量测点的增加。

3高速公路隧道洞口浅埋段开挖技术分析

在具体的高速公路隧道洞口浅埋段施工过程中，为了充分保证施工的安全性能，需要针对不同的施工阶段采取科学正确的开挖方法。同时，在洞口段的施工中，严禁利用全断面的爆破法进行施工开挖。其根本原因是全断面的爆破会严重扰动围岩，大幅度增加洞口坍塌的风险。通常情况下，人们常用的施工方法有两种，即：核心预留台阶法和双侧壁导坑法。核心土预留台阶法最常用的地方是四级软弱围岩和五级软弱围岩的施工。在其施工过程中，需要对核心土进行预留，其台阶通常设为3~5m的长度。对上台阶进行开发时，需要采用弱爆破开挖的方法，如风钻机钻孔等。而对下台阶进行施工时，则需要采用预留核心土的方法，在下台阶工作面进行循环进尺为0.8~1.5m的弱爆破开挖。而双侧壁导坑法主要用于稳定性较差的洞口段围岩施工。在具体施工时，需要采用松动爆破开挖的方式将隧道两侧的导坑先挖出来，导坑长度有实际情况和地质情况决定，通常情况为5m或5m以上。在这个过程中，还需要人工、挖掘机等进行协调配合施工。同时，导坑的施工必须在正洞的正上方5m处进行，并且在开挖结束后必须做好支护措施，以充分确保机构的稳定性。开挖前除了积极做好监控工作和测量工作，还要实时掌握相关支护的变形情况。同时，要格外注意地质的超前预报。在排水系统的施工中，还需要对两侧的临时排水沟进行压迫处理，对其不断进行铺砌抹面，防止钢支护基底出现软化现象。

4结语

本文通过具体工程的隧道洞口浅埋段施工，详细阐述了加固技术和开挖技术在具体施工过程中的进行步骤和注意事项。因此，在具体的隧道洞口浅埋段施工中，需要对加固措施、开挖方法等进行灵活应用，以充分确保施工人员等能够安全顺利地进入洞内，保证洞口施工的安全性。

【参考文献】

【1】汪正榜.高速公路隧道洞口浅埋段施工技术探析[J].交通建设与管理,2015(2):153-155.

【2】黄瑞芳.基于高速公路隧道洞口浅埋段施工技术研究[J].黑龙江交通科技,2014(11):122.

作者：杨舒淳 单位：香港大学