隧道工程浅埋暗挖施工技术研究

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1工程特点和风险分析

1．1工程特点

(1)工程下穿管线、植被、河道，施工复杂。暗挖段交通隧道下穿育林街、植物园、马家沟河道，育林街部分有雨水、污水、燃气、通讯等多条管线穿过隧道顶，植物园东侧3#竖井附近有DN1400mm的污水管线穿过横通道顶和主隧道，在马家沟河底有DN900上水斜穿隧道顶，这些管线的底标高距离隧道开挖面顶最近在1.5m左右。下穿植物园和马家沟河隧道所穿土层含水量较大，甚至可能出现滞水层。以上情况将为暗挖施工增加难度，使施工过程也将更为复杂。

(2)工期紧，相互配合工序多。本隧道工程属浅埋暗挖软土双联拱隧道，隧道跨径大，开挖面积大，在城市公路交通隧道中也较罕见。哈尔滨属寒冷气候，一年有效施工时间短，一般从4月中旬到11月20日左右，只有7～8个月时间，施工过程非常紧张。因此做好前期施工准备、合理安排各工序穿插作业，加强施工过程中与协作队伍的沟通工作，对尽量缩短工期起到关键作用。

(3)成品保护复杂。暗挖施工过程中，根据设计要求，在部分初支完成后，就要进行防水和二衬施工，因此多项工序交叉施工对防水层和二衬结构的成品保护造成一定影响，必须采取有效措施，加强对成品进行有效保护。

1．2工程控制重点与风险分析

(1)防塌、防地面过量沉降是工程施工的重点和难点。隧道开挖需保持无水状态，在暗挖段施工前应对地层地质状况进行及时观察，发现不利地质和地下水及时采取措施，确保开挖在稳定地质和无水状态下进行。采用Φ42×3.25mm超前小导管注浆对前方土体进行预加固。严格控制开挖步距及时进行初期支护，必要时采取预先加固处理措施。加强测量监控，对于变形(U)小于允许值(Un=30mm)的三分之一时可以正常施工;当(Un/3)≤U≤(2Un/3)时需要改进施工工艺，如跟踪注浆;当U＞(2Un/3)时需要采取特殊措施如加强支撑、加密注浆导管和加长注浆导管长度等。

(2)防管线断裂和渗水是工程施工的重点和难点。隧道下穿育林街范围多种管线、3#竖井污水、马家沟河底上水，有的管线距离隧道结构只有1.5m，因此施工过程中防管线断裂和渗水是工程施工的重点和难点。为防止污水管和雨水管漏水影响施工安全，施工期间在相邻检查井位置进行封闭堵水，下水泵抽水将雨污水从一端转移到另一端。同时可以根据管线的相对位置针对性的对这两处管线下部土体进行注浆加固。开挖过程中，按照“先勘探，后开挖”的指导思想，采用人工洛阳铲对前方土体和管线探察，每次探5m，开挖3m。

(3)暗挖结构永久防水施工质量保证是工程重点。暗挖隧道主体防水采用针刺覆膜法天然纳基膨润土防水毯，施工缝采用遇水膨胀止水条和预埋注浆管处理。防水施工严格按照其要求的工艺方法进行，在二次衬砌施工时，严禁在防水上进行焊接作业，对可能碰到防水层的钢筋在端头位置进行包扎，并套上塑料套筒进行封闭。

2施工原则

本段隧道结构形式为双联拱形式，注重地层的预支护和预加固，以控制地层沉降，减少隧道开挖对围岩的扰动为原则，并通过现场监控量测指导设计和施工。隧道施工时严格以“先治水、管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测、控沉降”为方针，施工工序严格遵守“先排管，后注浆，再开挖，注浆一段，开挖一段，支护一段，封闭一段”的原则确保工程质量和施工安全。

3施工方法

本段双联拱隧道采用中导洞法+主洞外侧三导洞开挖方法。隧道分左、右、中三个导洞，左、右导洞各分6个小导洞进行开挖;中导洞分上下2个掌子面开挖。施工顺序为:开挖中导洞上台阶→开挖中导洞下台阶→开挖主洞左线外侧上、中、下导洞，开挖主洞右线线外侧上、中、下导洞→开挖主洞左线内侧上、中、下导洞(中墙施工完后)→施工主洞左线二衬，开挖主洞右线内侧上、中、下导洞→施工右导洞二衬。开挖过程中要求:中洞上下台阶掌子面纵向间距不大于5m;主洞上下导洞掌子面距离不小于5m;主洞外侧下导洞掌子面与内侧上导洞掌子面纵向间距不小于20m;中导洞下台阶掘进20m后，方可进行主洞左线外侧导洞开挖;主洞左线、右线内侧导洞开挖时，需保证该段中墙已施工完成并达到设计强度;主洞右线内侧上台阶掌子面与主洞左线二衬最前端纵向间距不小于20m。施工过程中每个导洞或台阶应环形开挖，留核心土(核心土断面应大于开挖断面的50%)，保证掌子面稳固，以免隧道开挖面塌方等危害。左、右主洞上导洞施工前，必须先打设Ф42超前小导管，存在砂层时，进行预注浆，待满足加固要求后方可进行开挖施工。隧道开挖后视掌子面的稳定情况，必要时采用喷射混凝土临时封闭掌子面和台阶底部，并在拱脚处设锁脚锚管，以控制下沉。施工中如发现不安全因素，应暂时停止开挖，加强临时支护，以便适应调整工序安排。每单元施工程序:测量放线→超前小导管施工→土方开挖→出渣找顶→初喷找平层→锚杆及钢筋网施工→钢拱架施工→复喷至设计厚度→下一循环。

4主要施工技术措施

4．1喷射混凝土技术保证措施

暗挖隧道初衬为30cm厚C25喷射早强混凝土(有管线段初衬厚度为32cm)。喷射混凝土作业除满足《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》以及《地下铁道施工验收规范》的有关规定外，采取以下技术措施:

①初喷混凝土紧跟工作面，复喷前严格按设计完成锚管、钢筋网的安装工作，复喷至工作面的距离为5m，施工时根据监控量测的结果进行修正;

②对渗漏水地段，当围岩大面积渗水但水量不大时，在喷射混凝土前先用高压风吹扫工作面，开始喷射混凝土时，喷射混凝土由远而近，并临时加大速凝剂掺量，缩短初、终凝时间，直至逐渐合拢喷射混凝土，水止住后，按正常配合比喷射混凝土封闭。若渗水量大，先加速凝剂封闭开挖面注浆止水加固后再进行下道工序;

③喷射混凝土中掺利锐速凝剂，以减少回弹量和粉尘，控制外加剂掺量，确保喷射混凝土强度符合设计要求;

④喷射混凝土由专人喷水养护。发现裂纹时先用红油漆作上标志，进行观察和监测，确定其是否继续发展，找出原因后进行处理。对可能掉下的喷射混凝土撬下重喷;已不再发展的裂纹，采取在其附近加设锚杆或加喷一层混凝土的办法处理;

⑤坚决实行“四不”制度，即网喷工艺不完毕，掌子面不前进;喷射混凝土厚度不够不前进;开挖、喷护后发现的问题不解决不前进;量测结果判断不安全未经补强不前进。

4．2Φ42超前小导管施工

根据施工图要求，桩号K1+174～k1+544段主隧道拱顶采用单排超前小导管超前支护;桩号k0+941～k1+174、k1+544～k1+597段主隧道拱顶采用双排超前小导管超前支护;桩号K1+200～K1+597主洞，中洞下部边墙位于砂层，采用环向0.3m，纵向2m，Φ42×3.8mm小导管注浆，进行预加固土体。中导洞拱顶采用单排超前小导管超前支护。超前小导管尺寸为Φ42mm，t=3.5mm、L=3.5m，环向间距0.3m，纵向间距1.5m，每三榀格栅打一次，设于拱部120°(150°)范围内设置，外插角15°～30°/7°～10°，施工过程中遇局部地段拱顶处于砂层位置，需压注浆液，注浆压力拟定0.4～0.6MPa。

4．3防排水施工

隧道内沿全线两边设置排水沟，排水沟与两侧排水管横向相连通，将墙体渗透水引流排出。在初期支护与二次衬砌之间设置针刺覆膜法天然纳基膨胀土防水毯，施工缝处用单组分聚氨酯水膨胀密封胶，根据地下水情况，纵向每隔5～10m环向设置Ω型半管排水管，把水引入横向排水管流入排水沟排出洞外。铺设土工布和防水板在自制简易台架或台车上进行，上部采用现场使用的钢管或槽钢弯制成与隧道拱部形状相似的支撑架，用丝杠与台架连接，以便升降。施工时先铺设土工布，用射钉将土工布固定牢固，然后铺设防水板。

5结语

哈尔滨市保健路打通工程隧道部分全长1660m，暗挖段长度为801m，双向4车道，是目前国内在建规模最大的城市双洞连拱浅埋隧道，针对施工的复杂性与艰巨性，我们综合应用了各种施工方法，丰富和完善了隧道浅埋暗挖施工技术，质量管理措施严格，使施工任务按预定计划顺利完成。

作者：于微微卢爽王琰单位：哈尔滨职业技术学院哈尔滨市城乡建设委员会