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摘 要：本文经过甸头隧道下穿公路施工技术过程的分析与总结，对甸头隧道施工技术中各环节的要点进行介绍，以供借鉴。
关键词：高速公路；甸头隧道；隧道施工
1工程概况
大永高速公路土建第一合同甸头隧道为分离式隧道，位于宾川县大营镇内，设计为分离式双向六车道公路隧道，设计时速100km/h。甸头隧道左幅起止里程ZK6+752.44～ZK7+475，施工长度722.56米，隧道最大埋深约为115m。右幅起止里程K6+778～K7+490，施工长度712米，隧道最大埋深约为114m。
甸头隧道左幅在ZK6+997～ZK7+012段下穿原大西线二级公路，右幅在K7+030～K7+045段下穿原大西线二级公路，该段原设计地质围岩均为V2级，最小埋深左幅在ZK6+970处，埋深为9.43米；右幅在ZK6+990处，埋深为11.55米。岩石厚度仅3.5m，上面有修建原大西线时部分残留弃土和黏土。
2隧道设计情况
甸头隧道按高速公路等级设计，设计速度为100km/h，汽车荷载等级为公路??—Ⅰ级，设计使用年限为100年。隧道净宽14.50m，净高5.0m。根据设计图纸结论及建议，左幅ZK6+934～ZK7+054，右幅K6+960～K7+080段需要高度重视，建议采用超前预注浆或超前管棚支护设计，预防塌方冒顶影响正上方大西线二级公路交通。
在甸头隧道纵断面设计图中左幅ZK6+934～ZK7+014段、右幅K6+970～K7+050段各80米按SF5c衬砌类型设计，原设计超前支护为Φ42注浆小导管+自进式Φ76管棚，初期支护为I22型钢拱架+Φ8双层网片，系统锚杆设计为Φ25中空锚杆+Φ42注浆小导管，二衬设计为C30防水钢筋混凝土，衬砌厚度为70cm。
2016年10月24日指挥部召开“甸头隧道浅埋段施工技术交底会”，并于10月25日下发了甸头隧道洞内大管棚设计图纸资料，调整了甸头隧道下穿大西线时超前支护，由原设计Φ76自进式管棚改为Φ108×6mm钢管管棚，SF5c衬砌I22b钢拱架间距由原设计60cm调整为50cm，其余支护参数不变。
3施工原则
甸头隧道按新奥法原理施工，以锚杆、钢支撑、钢筋网及喷射混凝土作为初期支护，超前大管棚、超前小导管注浆及系统锚杆作为施工辅助措施。隧道跨越大西路施工严格按“早预报、前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则组织施工，必须贯彻“安全第一、预防为主”的方针。
4隧道施工方案
为保证隧道施工安全顺利通过此段，计划左、右洞分段施工通过甸头隧道下穿大西线二级公路，拟先施工甸头隧道右洞由宾川端向大理端施工贯通。
甸头隧道左幅大理端掌子面现已施工至ZK6+934（右幅掌子面施工至K6+970），暂停大理端隧道掌子面开挖施工且封闭隧道掌子面，洞内主要施工仰拱浇筑及二衬浇筑施工（尽量跟进掌子面），期间在原大西线二级公路下关至宾川方向左侧（甸头隧道左幅ZK6+997、右幅K7+030施工范围内）准备好临时用地以作应急道路，在隧道下穿施工时如影响原大西线交通通行时立即拉运K6+700处弃土场洞渣填筑处应急车道，将通行车辆引导至应急道路段通过，保障甸头隧道下穿大西线时原大西线二级公路交通不中断。
4.1甸头左幅施工
在跨越大西线路基15m范围（ZK6+012-ZK6+997）段设置2循环超前大管棚，分别在ZK7+018-ZK7+015、ZK7+009-ZK7+006两段设置管棚工作室，打设超前大管棚。隧道穿越大西线施工时，应严格控制施工进尺，尽量采用机械开挖，并加强隧道内监控量测及地表沉降监控。隧道施工开挖过程中，加强大西线的交通管制，施做第一、二循环管棚的时候，分别中断对应范围路面的交通，大西线采用单幅同行，确保施工及车辆的交通安全。
4.1.1管棚注浆采用水泥浆液，注浆参数如下：
(1)水泥浆液水灰比：1:1（重量比）。
(2)注浆压力：初始压力0.5-1.0MPa，终止压力2.0MPa。
(3)注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验；钢管内设置钢筋笼增加刚度。注浆结束后用M20水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
4.1.2施工注意事项
(1)超前钢管棚需按设计位置施工，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录。
(2)管棚施工时，应对钢管主要材料进行材质检验。
(3)必须完成导向管施工后，方可开始管棚的施工。
(4)管棚与小导管连接段有不小于300cm的纵向搭接长度。
(5)施工中，注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时，可结束注浆。
(6)施工中应作好每根管棚的注浆记录，以为注浆参数的调整提供科学依据。
(7)加强围岩量测。对隧道围岩及其初期支护进行量测，是保证隧道施工安全、优化结构设计、提高工程质量的重要手段，利用围岩量测反馈的信息及时作出决策，对顺利完成的该段隧道施工有着特殊的意义。
(8)监控量测及支护处置方案。在该段隧道施工中，把公路路面沉降观测、拱顶下沉、收敛量测、钢支撑受力量测、超前地质预报作为围岩量测的重点。特别是在横穿大西二级公路浅埋段110m范围施工中，安排专门量测监控人员，每隔3～6m分别在拱顶、起拱线、墙腰、隧道上方公路路面设置观测点，每天不少于3次观测，在量测监控中，如发现初期支护完成后，地表沉降异常，结合对水平收敛、钢支撑受力量测的分析，发现围岩和初期支护有过量形变，要根据新奥法施工强支护、快封闭的原则及时分小段衬砌成环，即每开挖3～6m，就安排先行施工全断面衬砌成环，以保证施工安全和施工质量。二次衬砌后也应布设相应位置的沉降收敛观测点，继续监测大西二级公路行车对隧道施工的影响。
4.1.3穿越ZK6+997-ZK6+934浅埋段施工
施工至ZK6+997时，邀请指挥部、设计院及监理单位对该段进行现场查看，以确定是否需要加强超前支护按照大管棚进行施工。若经过评估后，仍按原设计（Φ76自进式管棚）进行施工，则按照两阶段设计图采用Φ76自进式管棚注浆+小导管注浆作为施工辅助措施穿越该交叉段。
4.1.4自进式管棚施工
(1)自进式管棚施工前必须喷射10cm厚的混凝土封闭掌子面，保证注浆时浆液不向掌子面外流出。
(2)管棚应按设计位置跳孔施工，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向准确，钻进中应经常采用测斜仪测量钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时，应及时纠正。
(3)锚杆对准设计的锚孔位置，凿岩机应先供风或水，然后钻进。软岩中钻进时，钻孔的水孔易堵塞，应放慢钻进速度，多回转、少冲击。
(4)达到设计深度后，应用水或高压风洗孔，检查孔是否畅通，然后卸下钻杆连接套，锚杆外露孔口长为10-15cm。
(5)帽装配套将孔口帽（止浆塞）通过锚杆外露端打入孔口30cm左右。锚杆需加长，用锚杆连接套连接孔中的锚杆和另一根锚杆，然后继续钻进，至设计深度。
(6)注浆过程中若出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后拆下各接头进行处理。
(7)为保证压浆效果，橡胶止浆塞距孔口应不小于30cm，而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔，这样才能保证达到1.0mpa的注浆压力。
(8)管棚施工应采用跟管钻孔工艺，以保证管棚的有效长度和施工质量。
4.2甸头右幅施工方案
甸头隧道右幅宾川端现已施工至K7+041.5，已下穿大西线3.5m（按原设计Φ76自进式锚杆+超前小导管施工），根据2016年10月25日下发的甸头隧道洞内大管棚设计图纸中有3m管棚工作室，现场已无法施工管棚工作室打设管棚。因此甸头隧道右幅跨越大西线主要分三部分进行施工：
4.2.1 K7+041.5-K7+030跨越大西线路基段施工
现场已在K7+041.5处安装了打设自进式管棚的拱架，准备打设第二环Φ76自进式管棚。现拟采用Φ108大管棚作为超前支护通过大西线路基段，按照2016年10月25日下发的《甸头隧道洞内大管棚设计图》在K7+041.5处已无法施工管棚工作室。主要原因有
(1)K7+044.5-K7+041.5段已施工完成的SF5c初期支护无法拆除，该段初支已进入大西线，拆除钢架后，在无钢架支护的情况下，对围岩扰动极大，在上方公路车辆动载的影响下，围岩自稳能力受到破坏，容易引起冒顶事故。
(2)若在K7+041.5-K7+038.5段施做管棚工作室，该段已在公路正下方，按照下发的《甸头隧道洞内大管棚设计图》，开挖断面还需要在增大50cm，开挖半径及临空面均响应增大。且洞内外监控量测数据显示大西二级公路的行车动载过大，沉降收敛值超限。拟打设的原设计Φ76自进式管棚已无法满足施工需求，需立即调整支护参数。
4.2.2加快K7+041.5-K7+051.5段后续工序施工
在围岩趋于稳定的情况下，为下一步的Φ108超前管棚施工做好准备，准备施作Φ108超前管棚。具体施工方案如下：
(1)在K7+041.5处钢拱架顶部采用风镐扩大轮廓线（约20cm），打设Φ140*8mm导向钢管2m，打设前先检查、调整好导向钢管角度及位置，经检查合格准备进行导向钢管施工。
(2)导向钢管施作后，将导向钢管尾部焊接在钢拱架背部(K7+041.5处)。然后挂网喷浆封闭掌子面，只露出导向管端头。
(3)采用跟管施工法打设Φ108超前钢管管棚，以保证管棚的有效长度和施工质量，管棚长度13m，施工时重点控制钻孔角度，钢管间距等。管棚采用跳孔施工，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向准确，钻进中应经常测量钻进的倾斜度，发现偏斜超过设计要求时，应及时纠正。
(4)及时安放Φ108钢管管棚内钢筋笼并进行管棚注浆工作，注浆时采用隔孔注浆，从两侧下方管棚往上方进行。注浆过程中若出现堵管现象，要及时清理注浆软管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后后拆下各接头进行处理。为保证压浆效果，止浆塞距孔口应不小于30cm，而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔，这样才能保证达到注浆压力。注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以利施工。
(5)管棚施工时相关参数按照下发的《甸头隧道洞内大管棚设计图》。
4.2.3跨越大西线隧道主要开挖方法
完成超前Φ108钢管管棚施工后，根据超前地质预报所揭示岩体破碎带及埋深，开挖时按大永高速公路甸头隧道施工设计图采用6步环型开挖法施工右幅K6+970～ZK7+041.5（左幅ZK6+934～ZK7+014）段。如图：
5通过甸头隧道下穿大西二级公路浅埋段施工后的几点体会
(1)经过近半年的紧张施工，甸头隧道右幅已顺利穿过覆盖层厚仅9～10m，且多为人工弃方的浅埋段，对隧道上方的大西二级公路通行基本无影响，充分表明了设计和施工方案的可行，以及施工措施的严密。
(2)通过该工程的施工，隧道采用新奥法，在施工中灵活运用超前大管棚技术，是解决在复杂地质条件下隧道浅埋段和地下工程施工难题的关键。
(3)超前管棚注浆对于隧道浅埋段上方人工弃方的固接，预防塌方作用明显。
(4)加强洞内外监控量测对指导施工，及时调整支护参数，保证施工质量和安全，提高施工效率和综合效益，有着十分重要的意义。
(5)通过贯通后的监控结果表明，对于这种穿越公路的隧道施工，路面行车动载，在隧道掘进及初期支护期，对隧道施工影响较大，在洞内施工二次衬砌后，动载的影响较小，二衬强度达到后沉降及收敛基本趋于稳定。
参考文献
[1]《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)
[2]《土方与爆破工程施工及验收规范》（GB50201-2012）
[3]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF801-2004)
[4]《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）
[5]《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）
[6]《公路勘测规范》（JTGC10-2007）
论文作者:陶琼超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月下
论文发表时间:2017/5/11
标签：隧道论文; 西线论文; 注浆论文; 超前论文; 围岩论文; 钢管论文; 量测论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月下论文;