摘要：三南鐵路溫泉隧道下穿綦萬高速公路,以此提出超淺埋隧道安全施工技術(shù),即在隧道下穿施工前,采取大管棚超前支護(hù)，隧道下穿時(shí)洞身采用三臺(tái)階七步預(yù)留核心土弧形法機(jī)械開挖、利用滿鋪鋼棧橋加強(qiáng)高速公路路面防護(hù)，同時(shí)根據(jù)路面下沉監(jiān)測(cè)及洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)反饋信息指導(dǎo)施工，并采取限速、封閉施工區(qū)域行車道等交通管制措施，實(shí)現(xiàn)超淺埋隧道安全穿越既有高速公路。

　　關(guān)鍵詞：下穿高速;機(jī)械開挖;大管棚支護(hù);路面防護(hù);下沉監(jiān)測(cè);交通管制

　　一、工程概況

　　三南鐵路溫泉隧道位于重慶市綦江區(qū)，全長1714m。隧道于DK17+928～+965段(長度37m)下穿綦萬高速公路，對(duì)應(yīng)高速公路里程為GK25+930～GK25+950段，兩中線交角約86°。隧道拱頂至高速公路路面凈距約為4m，高速公路路面單幅寬度為8m，縱坡約為20‰，橫坡為4%，為雙向四車道瀝青路面。

　　二、工程難點(diǎn)分析

　　下穿高速段隧道埋深僅有4m，屬超淺埋隧道，隧道施工中必須確保高速公路的正常運(yùn)營安全，要求地表不得沉陷，這是施工中一大難點(diǎn)。洞身下穿段地質(zhì)為〈12-1〉T1灰?guī)r，巖層屬W2弱風(fēng)化，普通爆破開挖對(duì)隧道及高度公路路面安全影響較大，塌方風(fēng)險(xiǎn)較高，且爆破震動(dòng)對(duì)路面車輛通行不利，如何選擇開挖方案是施工中另一難點(diǎn)。

　　三、施工方案

　　1.總體施工方案

　　隧道超前支護(hù)利用Φ108大管棚，長40m，每環(huán)20根，環(huán)向間距40cm。采用預(yù)留核心土三臺(tái)階七步機(jī)械開挖。初期支護(hù)采用I20a工字鋼及錨網(wǎng)噴;初噴后掛設(shè)Φ6鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片規(guī)格20×20cm。鋼架縱向間距50cm，每榀鋼架設(shè)置8根Φ22鎖腳錨桿，長度3.5m;拱墻部位設(shè)置3m長Φ22系統(tǒng)錨桿，間距距0.8m×1m;噴混厚度25cm，采用C25耐腐蝕砼。

　　為確保施工期間既有高速公路運(yùn)營安全，對(duì)既有單幅公路滿鋪鋼棧橋，并設(shè)置洞內(nèi)及地表監(jiān)測(cè)網(wǎng)，隧道開挖過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，并采取必要的交通管制措施。同時(shí)合理安排施工時(shí)間，將開挖施工安排在凌晨車流量較少的時(shí)段進(jìn)行。

　　2.超前大管棚施工

　　第一，鉆孔施工。鉆孔施工時(shí)，以外插角1～3°進(jìn)行鉆孔，達(dá)到設(shè)計(jì)深度(比設(shè)計(jì)長0.5m)后，鉆機(jī)退回原位，進(jìn)行掃孔。第二，安裝管棚鋼管。管棚鋼管采用φ108mm，壁厚5mm的熱軋無縫鋼管。長40m，節(jié)間用絲扣連接，接頭在橫斷面上錯(cuò)開。單序孔最后一節(jié)4m，雙序孔第一節(jié)4m，其余管節(jié)長均為6m。第三，注漿。鋼管安裝完畢后，對(duì)地層進(jìn)行注漿，注漿前封閉掌子面及孔口，以防孔口冒漿。注漿采用分段注漿，漿液擴(kuò)散半徑不小于0.5m。壓注水灰比為1：1的水泥砂漿，注漿壓力控制在0.5～1Mpa左右。

　　3.三臺(tái)階七步機(jī)械開挖

　　下穿綦萬高速公路(Ⅴ級(jí)圍巖)段隧道采用三臺(tái)階七步法(弧形預(yù)留核心土)短臺(tái)階開挖施工，施工中嚴(yán)控循環(huán)進(jìn)尺(最大不超1m)，及時(shí)封閉掌子面，加強(qiáng)初期支護(hù)和施工量測(cè)，嚴(yán)控圍巖變形。具體施工方法為：第一，上部弧形導(dǎo)坑開挖，開挖①部→施作①部周邊初期支護(hù)(噴混、掛網(wǎng)、立架、鉆錨桿)。第二，左、右中臺(tái)階開挖：在滯后于①一段距離后，開挖上臺(tái)階核心土⑥-1段及②、③部(左右臺(tái)階錯(cuò)開2～3m)→施作②、③部初期支護(hù)(噴混、立架、鉆錨桿)。

　　第三，左、右下臺(tái)階開挖：在滯后于②、③一段距離后，開挖中臺(tái)階核心土⑥-2段及④、⑤部(左右臺(tái)階錯(cuò)開2～3m)→施作④、⑤部邊墻初期支護(hù)(噴混、立架、鉆錨桿)。第四，下臺(tái)階預(yù)留核心土：待④、⑤部開挖一段距離后，開挖下臺(tái)階核心土⑥-3段。第五，隧底開挖：開挖⑦部，每循環(huán)進(jìn)尺2m→及時(shí)施作⑦部仰拱初期支護(hù)(噴混、立架)，使初期支護(hù)及時(shí)閉合成環(huán)。為控制圍巖擾動(dòng)及對(duì)行車影響，開挖采用機(jī)械開挖，嚴(yán)禁鉆眼爆破。

　　4.初期支護(hù)施工

　　根據(jù)新奧法施工原理，在隧道開挖后，適時(shí)地施作初期支護(hù)，以發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力，本隧道采用錨桿+噴射砼+鋼筋網(wǎng)+全環(huán)I20a鋼架作為初期支護(hù)的措施及各項(xiàng)支護(hù)措施施工工藝。第一，采用φ22系統(tǒng)錨桿，梅花型布置。錨桿施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)：孔位應(yīng)按設(shè)計(jì)布置，偏差小于15cm，孔深誤差±5cm。錨墊板必須與基巖密貼并按要求注漿加固。第二，噴射混凝土施工，濕噴機(jī)先初噴后復(fù)噴。噴射作業(yè)分段、分片進(jìn)行，從拱腳自下而上行，應(yīng)避免上部噴射回彈料虛掩拱腳;先找平凹洼部分，后噴射凸出部分，保持初支面平整;噴頭應(yīng)與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面距離宜保持在1.0～2.0m，沿水平方向以螺旋形劃圈移動(dòng)。

　　第三，鋼筋網(wǎng)施工。鋼筋網(wǎng)及時(shí)安設(shè)，網(wǎng)片間采用焊接搭接，搭接不小于1個(gè)網(wǎng)格。鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，其間隙不應(yīng)大于3cm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿、鋼架連接牢固，且鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于4cm。第四，型鋼鋼架施工。DK17+928～+965段Ⅴ級(jí)圍巖特殊襯砌設(shè)置1榀/0.5m的全環(huán)I20a型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)。鎖腳錨桿尾部通過U型鋼筋與鋼架焊接牢固，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。

　　5.下穿段高速路面防護(hù)

　　第一，鋪設(shè)棧橋。為確保隧道施工的安全及既有公路的運(yùn)營通暢，對(duì)既有單幅公路滿鋪棧橋，棧橋垂直鐵路橫向鋪設(shè)Ⅰ25a型鋼，鋪設(shè)橫向范圍為隧道中線左右各10m，間距0.5m/榀，型鋼表面采用25鋼筋連接，間距50cm，鋼筋上面鋪設(shè)2cm厚鋼板，鋼板表面焊接22的螺紋鋼筋，型鋼與型鋼之間采用剪刀撐加固，用25鋼筋連接(長60cm)，剪刀撐間距1m,型鋼底依次滿鋪1cm厚的鋼板和10mm厚的橡膠墊板厚,離隧道中線各4m的位置及棧橋兩端加鋪2cm厚的鋼板，中間跨度8m，鋼墊板沿既有高速中線橫縱長度為8m*0.5m。

　　第二，交通組織。下穿段施工過程中，由于初支尚未封閉成環(huán)，全程對(duì)高速公路GK25+890～GK25+990段限速20km/h通過，采取封閉施工區(qū)域和滿鋪棧橋的交通組織方式，共分四步：(1)左線施工，封閉左線行車道和緊急停車道，只留左線超車道通行;(2)左線行車道和緊急停車道施工完，封閉左線超車道，開放左線行車道和緊急停車道通行;(3)左線超車道施工完后，拆除左線封閉區(qū)域;同時(shí)封閉右線超車道，留右線行車道和緊急停車道;(4)右線超車道施工完，封閉右線行車道和緊急停車道，開放右線超車道通行;待整個(gè)下穿施工完后，拆除全部交通管制，恢復(fù)路面正常通行。

　　設(shè)置6名現(xiàn)場(chǎng)專職交通安全員，負(fù)責(zé)實(shí)行施工時(shí)段的交通維護(hù)，按照交通規(guī)定距來車醒目位置擺放標(biāo)志牌，然后用反光標(biāo)桶，將行車道和緊急停車道隔離，禁止車輛駛?cè)敕忾]車道。交通安全員穿橘紅色反光背心，用指揮旗進(jìn)行指揮。

　　6.監(jiān)控量測(cè)

　　下穿高速公路段施工必須加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)施工，特別是洞頂路面下沉監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)變形超出預(yù)警，立即停止開挖，研究部署工程措施，待隧道穩(wěn)定后方可進(jìn)行施工。

　　第一，量測(cè)點(diǎn)布置。地表下沉量測(cè)點(diǎn)布置。隧道下穿高速公路段沿線路縱向布設(shè)3個(gè)地表下沉監(jiān)測(cè)斷面(斷面與高速公路平行)，分別為高速公路中間斷面、靠近高速公路兩邊斷面(與洞內(nèi)水平收斂、拱頂下沉點(diǎn)布置在同一里程上)。每斷面距隧道中心線兩側(cè)15m范圍布點(diǎn)單側(cè)5個(gè)，間距3m，15m外布點(diǎn)單側(cè)6個(gè)，間距5m。

　　地表鉆孔，植入200～300mm長，Φ22鋼筋，砂漿錨實(shí);(2)洞內(nèi)測(cè)點(diǎn)布置。洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)每5m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。每個(gè)斷面布設(shè)1個(gè)拱頂下沉點(diǎn)、每臺(tái)階布設(shè)一條水平收斂基線。采用Φ20鋼筋植入基巖，尾部焊接Φ6三角掛鉤，上布反光貼。拱頂下沉和水平凈空收斂觀測(cè)標(biāo)應(yīng)在距開挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并應(yīng)保證在每次開挖后12h內(nèi)必須觀測(cè)。

　　第二，監(jiān)控量測(cè)方案。高速公路地表下沉監(jiān)測(cè)：精密水準(zhǔn)觀測(cè)，對(duì)測(cè)點(diǎn)連續(xù)兩次觀測(cè)，且高差之差小于1.0mm，取平均值。洞內(nèi)拱頂下沉及水平收斂采用TCRA1201全站儀+反光片測(cè)定高差、距離來觀察變化。地表下沉量測(cè)頻率應(yīng)與拱頂下沉和凈空變化的量測(cè)頻率相同。

　　第三，量測(cè)管理標(biāo)準(zhǔn)值。量測(cè)管理標(biāo)準(zhǔn)值Uo即圍巖變形預(yù)警值，結(jié)合本隧道的設(shè)計(jì)要求情況,本隧道的凈空位移Uo取值65mm，拱頂下沉Uo取值40mm。同時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)值結(jié)合變形管理等級(jí)的規(guī)定，確定位移控制基準(zhǔn)及位移管理等級(jí)，高速公路地表下沉值需控制在lcm以內(nèi)，預(yù)警值為6mm。第四，監(jiān)測(cè)資料分析及信息反饋。完成外業(yè)采集后，及時(shí)進(jìn)行內(nèi)業(yè)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)目前施工安全提出評(píng)價(jià)定級(jí)，并按管理等級(jí)提出加固措施。工程對(duì)策主要有：縮短進(jìn)尺、超前支護(hù)、注漿預(yù)加固等。

　　四、結(jié)語

　　通過采取在施工過程中利用大管棚進(jìn)行超前支護(hù)，滿鋪鋼棧橋進(jìn)行高速公路路面防護(hù)，三臺(tái)階七步預(yù)留核心土層機(jī)械開挖，嚴(yán)格按頻次進(jìn)行路面下沉監(jiān)測(cè)和洞內(nèi)拱頂下沉、水平收斂量測(cè)并及時(shí)分析數(shù)據(jù)反饋指導(dǎo)施工，限速及封閉施工區(qū)域行車道等措施相結(jié)合，確保了超淺埋隧道下穿高速公路段施工及行車安全，在類似隧道施工中具有很好的推廣及參考意義。

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