隧道工程中的浅埋偏压明洞施工技术研究_唐波.pdf

运输经理世界隧道与桥梁工程0引言在隧道工程施工阶段，通常会穿越不同类型的地质区域，尤其是在明洞施工时往往会受到围岩破碎带的影响导致偏压情况引起隧道支护结构变形问题。而常规的开挖技术不能有效控制围岩变形问题，对隧道建设造成一定影响。在这种背景下，采用明洞技术可以规避传统基础的不足。在隧道施工时采用浅埋偏压明洞技术时，主要是先进行支护而后开展，对提升隧道工程项目开展有积极作用。1工程概况所引述的案例是江西某隧道工程，该隧道为分离式隧道，采用的是双向四车道、车速 80km/h 的设计标准。隧道左线 A 段，存在 20m 的浅埋偏压式明洞。该处隧道围岩为级，围岩呈现为灰岩、白云质灰岩的基本情况，原岩结构并不规则，极易出现垮塌。2结构设计该工程左线进口端的洞门形式为端墙式洞门（见图 1），隧道进口部分通过浅埋偏压式（SFmb 型）进行明洞衬砌。左线进口端的边仰坡通过长 3m、22mm的砂浆锚杆进行布置，间距的控制应做好精细的布置；8mm 的钢筋网应按照 25cm25cm 的网格间距进行设计，以确保后续施工的稳定有序；C20 喷射混凝土的厚度应控制在 10cm，与既定施工要求保持一致。明洞部分的衬砌应采用 C30 钢筋混凝土结构进行，外沿则应采用“两布一板”的方法铺设防水板和土工布，以起到既定的防护效果；偏压挡墙应使地基基础的承载力在 250kPa 以上，且应做好 C20 混凝土的浇筑施工；明洞回填的下部和上部都应做好规范布置，各个部分的操作要确保严谨精细，以确保结构施工的稳定高效。偏压明洞拱顶中心的填土高度通常应控制在 3m 以下，回填土应分层做好压实，压实度不得小于 90%。图 1 明洞衬砌结构断面示意（单位：cm）3浅埋偏压隧道施工技术3.1 浅埋偏压处理措施该部分的处理一般会用到削坡排水法、减载反压法、地表注浆法和支挡加固法等四种方法。具体来说，削坡排水法主要是在挖除偏压侧边坡土体以及进行排水处理的条件下进行，适用于土质围岩的操作；减载反压法则是基于对边坡的减载和对明洞的反压回填抵抗山体侧滑，如果山体偏压程度较小可采用该方法；地表注浆法在失稳围岩的处理中更为适用，但操作过程中的精度把控不准，因此所呈现出的处理效果并不理想；支挡加固法主要是通过选定的预应力锚索和抗滑桩等开展支挡处理，但因基础性的处理所需成本较高，因此相应的操作应仔细斟酌1。通过对该隧道工程中的浅埋偏压明洞施工技术研究唐波（江西省交通工程集团有限公司，江西 南昌 330000）摘 要：为解决隧道施工出现坍塌等问题，提升隧道施工效率与质量，以江西某隧道工程项目为例，明确支挡加固法在隧道浅埋偏压明洞中的操作情况。分析表明，借助截水天沟和土石方以及边仰坡等工序的布置，即能有效地提升隧道结构的稳定性，浅埋偏压明洞技术应用对推动隧道工程的开展有积极作用。关键词：隧道工程；浅埋；支挡加固法；偏压；明洞中图分类号：U455.4文献标识码：A104运输经理世界隧道与桥梁工程工程洞口石质围岩情况和偏压强度的分析以及经济效益层面的对比，决定支挡加固部分通过 C20 混凝土抗滑挡墙进行，这样的处理造价更低，且所达到的效果更为理想。3.2 工艺流程首先截水天沟的施工，其次开挖土石方以及边仰坡的防护处理，接着是仰拱的填充施工以及偏压挡墙的布置，后续进行的明洞的衬砌以及回填等都应确保规范有序。3.3 施工内容3.3.1截水天沟施工正式施工前应由专人做好测量放样，水沟中心与边仰坡开挖线应有 5m 以上的间距，清理地表时应保留边仰坡的开挖线与水沟间的原植被。截水天沟的砌筑应通过 M7.5 规格的浆砌片石进行，断面尺寸为60cm60cm，壁 厚 30cm，沟 底 纵 坡 坡 度 不 得 小 于0.3%。所用的砂浆应随拌随用，不得使用已经初凝的砂浆，以免影响施工的效果。砌筑的缝隙应使宽度处在 2cm 以内，上、下竖缝的宽度不得小于 10cm。沉降缝则应采用泡沫板填充，每隔 810m 设置 1 道，在截水天沟强度达到设计要求后即可将先前布置的泡沫板撤下，换用沥青麻絮进行布置，以确保缝隙填充得密实。整个砌筑施工后，应通过湿草帘覆盖和排水等方式进行 714d 的养护2-3。3.3.2土石方开挖开挖仰坡之前应先做好地表排水系统的安装，开挖应按照分层开挖、由外向里、从上到下、边开挖边支护等的处理方式有序进行。洞口边仰坡的开挖应密切关注放线的操作，以免出现超挖和欠挖的不良情况。土石方的爆破应通过浅孔台阶爆破开挖法进行，但应注意现场的地形条件，以做好精细的设计。在该部分的施工完成以后，即可有序地进行支挡防护。3.3.3边仰坡防护完成开挖后应先喷射混凝土，混凝土应采用 C20规格的混凝土，厚度应控制在 4cm，砂浆锚杆应严格按照既定的设计要求规范布置，间距应确保合理。在锚杆与钢筋网焊接牢固后，即可进行混凝土的复喷处理，以确保结构施工的稳定与高效。如果出现部分凹陷的情况，应在该处填充 C20 规格的片石混凝土，而后再进行挂网和喷射混凝土，以确保坡面的平顺4。3.3.4仰拱及填充施工施工之前应先将隧道底部的虚渣和浮土等清理干净，为后续的施工提供有利条件。超挖的部分不得采用原土回填，应采用同等级混凝土浇筑。在浇筑仰拱混凝土的过程中，应借助曲模技术整体浇筑，以确保结构整体强度的达标。3.3.5偏压挡墙施工该工程中涉及的抗压挡墙应重点关注，其直接影响着偏压明洞的安全性和稳固性。通常情况下，该部分应通过 C20 混凝土进行浇筑，基础高度应控制在155cm，墙 身 高 度 应 达 到 970cm，挡 墙 顶 宽 应 处 在60cm。施工的过程中应通过二次立模的方式搭设脚手架，同时还应充分参照基础的宽度和墙身的高度。所用的混凝土应在搅拌站生产以后及时地由罐车运送到施工现场，切忌出现混凝土离析的情况，以免影响浇筑的质量。在偏压强度达到既定要求强度的 75%时即可拆除模板，而后及时覆盖草袋进行洒水养护，养护时间应控制在 7d 以上。3.3.6明洞衬砌该部分的施工应通过全断面液压台车整体浇筑，所用到的混凝土应为 C30 防水钢筋混凝土；环向主筋、纵向钢筋和连接钢筋等都应注意型号的达标，以确保后续施工的稳定与规范。二次衬砌应在拱圈混凝土强度达到既定强度的 70%以后才可拆模，而后应及时通过砂浆做好铺设和防护，最大程度地保障结构的稳固和缝隙接口部位的严实。3.3.7洞门施工该部分的施工应通过泵送 C20 混凝土进行浇筑，在搅拌站拌制后由罐车运送到施工场地。每层的浇筑层高应控制在 2m，模板缝应保持“横平竖直”。洞门上方预留的铭牌规格应为 7m1m，刻字所用的材料应修饰为黑色大理石贴面，铭牌字体采用“行楷描金”，字体大小为 80cm80cm。3.3.8明洞回填在外部防水层施工完成且混凝土强度达到既定强度标准后即可进行明洞的回填。侧墙的回填应严格按照明洞两侧对称的施工方法进行，且应注意混凝土等级的适宜。拱上回填所用的碎石土应注意粒径不得超过 10cm，分层夯填的单层厚度应控制在 30cm，碎石土的压实度不得小于 90%，回填土面高差则应控制在 50cm 以内。在回填碎石土与拱顶平齐以后，还应继续夯填，直到拱顶上方 1m 的位置，而后通过机械的方式进行回填。拱下应通过 M7.5 浆砌片石进行回填，采用挤浆法进行相应的处理，施工应分层分段有序进行。为提升施工的质量，分段的位置应确保科学合理，通常应使其沉降缝或伸缩缝重合。明洞下部完成以后，即可进行覆盖和洒水等的养护处理。3.3.9监控量测监控量测在隧道新奥法施工的过程中应重点关注，基于对地表观测点沉降量的观测，即可判断隧道洞口围岩是否稳定。地表下沉的监测应通过高精度DS05（带测微器）水准仪进行测定，测点应布置在边坡坡形、坡度变化及埋深相差较大的区域。从隧道开挖到衬砌施工完成，量测频率应控制在每测点不少于 27次的标准。施工应严格坚持“短进尺、弱爆破、勤量测、及时支护”的新奥法施工原则，施工过程中的防护应确保严谨精细。该工程累积沉降量见图 2；沉降变化速率见图 3。105运输经理世界隧道与桥梁工程图 2 累积沉降量图 3 沉降变化速率4质量控制与测量措施4.1 浅埋地段开挖质量控制措施因该工程隧道偏压部分存在浅埋问题，因此决定采用六步 CD 法进行处理。该施工方法能够缩小开挖面，适用于人工与机械方式协作的情况。每次开挖后应通过双层小导管进行超前支护，以使循环进尺降至0.6m 以 下。如 果 中 隔 壁 的 弧 度 偏 向 压 力 较 大 的 一侧，应对受压一侧进行支护，以确保隧道开挖的稳定和安全。在采用六步 CD 法挖掘的过程中，如果中期发现隧道拱顶变形速率较快，应及时进行测量和展开针对性的研究。开挖的土体应为软塑状，尽管对地表进行了注浆处理，但所呈现的效果并不理想，因此应在施工现场加设锁脚锚杆，且应在施工中期做好临时仰拱的设置；开挖后就应对上层台阶喷射混凝土，厚度一般应控制在 10cm；拱脚通过木板支垫，而后再增设 临 时 仰 拱，结 构 之 间 的 连 接 应 牢 固；最 后 再 喷 射0.2m 厚的 C25 混凝土，以达到提升稳固性的效果。在上部开挖高度达到 5m 以后，即可开挖中台阶，所用到的初期支护以及临时支护的钢架都应进行加固。需要注意的是，每次开挖应左右错开 5m，以确保结构的稳固。4.2 施工技术监测4.2.1数据采集隧道的浅埋偏压地段应加强监测技术的应用，为现实性的施工提供更多的数据参考。数据采集应注意所设监测点的合理，拱顶下沉处的监测点应与净空变化的点处在相同断面。通常情况下，在开挖后 12 小时之内即可埋设监测点，监测点应确保稳固便捷，为数据采集提供有利的条件。监测的过程中应严格把控精度，误差应在 1mm 以内。要想稳定有序地推进实时监测，一般应采用智能化的监测技术做好系统的管理和维护，为稳定高效的处理提供切实的保障。4.2.2数据分析隧道施工中监测到的数据应及时展开分析，特别是浅埋偏压路段的隧道施工数据，因危险系数较高，所以在数据分析上应做好周密的安排。当前可通过回归分析进行相应的处理，同时还应与概率统计理论以及大数据处理方法等做好统筹分析，以高效地推进后续的工程施工。4.2.3施工预警应做好施工过程中的预警准备，为施工的稳定与安全提供基础性的保障。施工安全的防控应重点关注施工隧道的断面大小以及所用到的施工技术，基于对围岩条件和周围浅埋偏压情况的分析进行针对性的 安 全 防 控，为 安 全 高 效 的 工 程 施 工 提 供 有 利 的条件。5结语基于对江西某隧道的案例分析，确定浅埋偏压明洞施工技术有着较为显著的应用价值。相应的技术处理务必要保证安全和质量的达标，同时还应注意施工工序设计的合理，如此，才能切实地提升隧道工程的建设进度。参考文献：1宋卫清.浅埋偏压段隧道施工技术研究J.交通世界，2021（20）：121-122.2毕志刚，毛晓辉，吕文国，等.浅埋偏压小净距大断面公路隧道进洞施工技术研究J.河南城建学院学报，2020（4）：15-23.3李平.公路隧道浅埋偏压明洞施工技术J.建筑施工，2018（1）：122-124.4杨勇.冲沟地段浅埋偏压隧道进洞施工技术J.现代工业经济和信息化，2017（4）：51-53+55.作者简介：唐波（1983-），男，江西九江人，中级工程师，从事现场施工管理工作106