谢时会

(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000)



隧道浅埋段明洞回填暗挖施工技术

谢时会

(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

文章以实际工程为例，从回填、注浆、支护及测量监管等方面，介绍了隧道明洞回填暗挖施工技术及其工艺流程，并阐述了该工程采用先回填、后注浆施工工序所取得的施工效果。

隧道浅埋段；明洞回填；暗挖施工；施工技术

0 引言

在隧道工程施工过程中，浅埋段明洞回填暗挖是一个非常重要的施工环节，对工程质量有比较大的影响。在公路隧道施工过程中，受城市建设和地方规划等因素的影响，导致明洞受力复杂，在设计过程中需要考虑的因素也非常多，需要分别从明洞结构选型、荷载组合、衬砌受力等方面对施工进行控制。

1 工程概况

某公路隧道总施工长度为1 856 m，设计使用明挖法明洞衬砌施工，完成施工后对明洞进行回填，地表做排水沟，并使用骨架护坡浆衬砌的方法对边坡坡面进行防护。该地段为隧道所处地区，地势险峻，隧道表层为碎石亚黏土层和坡积碎石层。隧道出洞位置为垂直坡面，垂直坡面的高度为15 m，隧道出洞口需要从25 m沟底穿过，线路顺着左侧山坡偏山走向，右侧隧道半露半埋，隧道最小埋设深度为-2.2 m。

2 选择隧道明洞施工方法

隧道右线的左边位置存在一条水沟，水沟与隧道在K16+735的位置交汇，该隧道的埋藏深度达到2.5 m左右，详细情况如图1所示。该路段的围岩呈现出松散状，且节理发育良好，含水量比较充足，隶属强风化岩层的范畴。该围岩的承载力比较差，所以在隧道施工时，一定要积极采取有效策略，防止塌方。

图1 隧道纵断面示意图

结合工程的现实状况，在施工的过程中一定要将安全放在首要位置。分析过去隧道施工的成功经验，比较原设计的暗挖和明挖技术不难发现：暗挖法的施工技术相对比较复杂，但是不会受到场地的制约，对隧洞的挖掘进度没有太大的影响，结构受力较轻，但是对于注浆和回填的要求却比较高，施工造价低。明挖法的施工技术比较娴熟，挖掘的数量比较庞大，只能是在开阔场地进行施工，具有可靠的施工安全性，但是施工造价成本比较高，施工工期比较长。经过认真地分析和对比，使用明洞回填暗挖法比较合适[1]。由于该隧道拱顶高出地表的位置正好位于暗洞位置，因此一定要保证结构的安全性。在施工时，先将山体的表面清理干净，设置挡土墙在峡谷加固区域的最低点，采取分层回填压实的办法，接着将注浆管打入并进行注浆施工，这样可以使围岩的稳固性得到明显提高，使其构成了一个完整的整体。具体情况如图2所示。

图2 加固隧道右线明洞暗进段示意图(cm)

3 施工程序以及施工技术

3.1 施工程序

排除积水→处理地表→砌筑挡土墙→分层回填→铺设注浆管并进行注浆施工→边沟砌筑→超前小导管施工→隧道主体挖掘(台阶法)→首次支护处理→测量→仰拱施工→砌筑隧道。

3.2 施工技术

3.2.1 浅埋段回填施工

隧道断面面积比较大，高度可达到10 m，宽度可达到13 m。为了使隧洞挖掘的安全性得到不断提高，K16+720～K16+750段隧道与水沟相交于K16+735的位置，两侧各延长十几米，并通过回填加固施工进行处理。地面测量定位完成以后，将所有的积水排除干净。山体表面的腐殖质和植被被清理干净后，在山体表面进行台阶挖掘施工，每一层台阶的高度为30 cm，宽度保持在2 m左右，同时挖掘横坡进行保护，这样就可以使山体围岩注浆与回填使用水泥稳定碎石实现有机的融合。

将9%的水泥掺加到稳定性较好的碎石土中，并进行分层回填夯实施工。底层使用8 mm的钢筋网进行拉结处理，钢筋网的有效搭接长度为一个网格的长度，并使用焊接的办法进行处理[2]。使用打夯机来对回填的水泥碎石土进行夯实处理，压实度一定要保持在97%以上，拱部的回填高度一定要保持在4 m以上，回填结束以后，使用20 cm×20 cm的钢筋网对其上部进行覆盖，最后使用C25喷射混凝土将表面钢筋网覆盖好，混凝土的喷射厚度要保持在20 cm以上。

3.2.2 注浆

(1)加工注浆管，注浆钢管的主要材料为热轧无缝钢管，详细情况见如图3所示。在注浆钢管管身上钻8 mm的孔眼，有效间距保持在300 mm左右，孔眼按照梅花形交错铺设，这样可以使注浆的渗透力得到不断提高，锥型管头比较方便施工。使用15 cm长的丝扣进行管与管之间的连接，这样可以确保接头的质量符合设计要求。在所有的钢管尾部都焊接了厚度为2 cm的钢板当作止浆板，这样可以确保加压后的浆液不会溢出，在止浆板的中间钻设2 cm的螺纹孔眼，可以方便注浆施工。

图3 注浆管示意图(cm)

(2)对注浆钢管进行钻孔处理。①依据设计的标准，注浆孔的有效间距要保持在2 m左右，做好测量放样工作，同时将钢管的具体位置标识好。②做好钻机定位和移动工作。③使用地质钻机钻入到岩土层的深度，一定要在钢管位置上标记清楚。④钢管一定要按照设计的要求进行制作，并将其放入到洞孔中，使用厚壁管箍进行箍紧，管箍的长度为15 cm，需要轻轻地将钢管打入到岩土里。⑤钢管钻入施工结束以后，对其他孔眼进行施工。使用水泥将洞孔四周和钢管口封堵好。

(3)钢管注浆施工。钢管安装完成以后，需要将双液注浆注入其中，借助浆液的渗漏力，使水泥稳定碎石和岩体四周实现二次加固处理，将围岩中出现的渗透水围堵住。这样可以使钢管的刚度得到不断的提高，使超前支护的作用得到较好的发挥。在进行注浆施工时，一定要按照以下方法来进行。①控制好注浆配合比。在进行施工时，水玻璃与水泥浆的比例要控制在0.5∶1，水泥浆的最佳水灰比值为1∶1。②将注浆压力控制好。钢管注浆完成情况受注浆压力的直接影响，注浆结束时，注浆压力会不断提升，慢慢接近设计的压力值。③注浆施工。钢管安装完成后，围岩壁和钢管之间使用木楔进行挤紧，剩余的空隙使用锚固剂封实。在进行注浆的过程中，注浆速度要按照先快后慢的顺序进行。使用管接器来将注浆泵和止浆板连接在一起，制作管接器时，需要使用闸阀和镀锌管来进行制作，将镀锌管的两端进行丝扣处理。

3.2.3 隧洞内挖掘与支护

使用台阶法预留核心土的方法来对隧道进行挖掘，这主要是因为围岩的承载能力比较差，且长时间受山体水的侵蚀，这样可以较好地控制围岩的松动，使拱部大面积塌方的情况得到有效控制。每一次的挖掘距离要保持在50 cm左右，采取人工施工的办法来对挖掘线边缘进行处理，将超挖的情况控制好，避免塌方事故。

隧洞挖掘时，使用超前小导管进行施工，初期的主要支护形式为锚喷挂网加钢支撑。打设超前小导管支护的位置为K16+720段，这样就可以形成良好的超前支护，使回填顶部的塌方事故得到有效控制。使用有孔钢花管来制作超前小导管，并使用风枪将其打入其中，小导管的总长度为5 m左右，拱部的有效间距为30 cm，每一环的打设间隔为3 m。

3.2.4 测量监管

指导洞室挖掘的有效办法就是以地表沉降控制的数据为依据。在位于K16+720～K16+750段，设置三个地表沉降观测点，有效距离为5 m。洞内挖掘接近加固里程段时，在挖掘和支护时，一定要对四周的收敛情况和拱顶的沉降情况进行认真分析，及时掌握支护和围岩的动态信息，这样可以方便指导洞内施工，确保加固段的施工更加安全可靠。

3.2.5 砌筑隧洞身混凝土

该隧道使用的是锚杆超前支护和小管棚超前支护的办法，这主要是因为岩层较差，且埋藏比较浅，隧道挖掘结束以后进行支护时，使用钢格栅、网、锚和喷联合支护的策略，没有发生塌方事故，经过认真检验以后，地面下沉、隧道四周收敛位移以及拱顶下沉都符合设计的标准。

(1)锚杆超前支护。与小管棚支护相结合，使用的锚杆类型为φ22的沙浆锚杆，有效距离为0.5m，长度在4m以内。

(2)小管棚超前支护。在隧道挖掘以前，在拱部轮廓线外面10cm的地方将小管棚打入，其直径为60cm、长度为6m，有效距离为1m。同时将水玻璃浆液注入其中，使围岩的自稳能力得到明显提高。

(3)钢格栅支撑。先进行有效支护，在隧道挖掘0.5m以后加设钢格栅在轮廓线以外，钢格栅之间使用φ22钢筋进行连接，间隔距离为1m。

(4)网、锚、喷联合支护。使用φ22沙浆锚杆来当做环向锚杆，有效间隔距离为0.5m。钢格栅与纵向间距的有效距离为0.5m，按照梅花形进行铺设，增加锁脚锚杆在钢格栅拱脚处。喷射厚度为25cm的C20混凝土，喷射的层数为两层，首次挖掘结束以后喷射厚混凝土5cm，第二次喷射在钢格栅架设完成以后进行施工。衬砌混凝土时，使用全断面整体式衬砌的办法。衬砌混凝土前先对仰拱进行施工，衬砌厚度为60cm的C25混凝土，使用钢筋来连接衬砌边墙和仰拱，用于连接的钢筋长度为60cm，有效间距为20cm，按照梅花型进行布置。衬砌时使用曲边墙的办法进行施工，这样就可以与仰拱构成封闭的环形[3]。对安装台车的模板尺寸、轴线位置以及标高进行认真检查以后，使用输送泵来对混凝土进行灌注，两侧的边墙一定要对称。

4 结语

综上所述，本工程使用先回填、后注浆的方式进行施工，可以先使隧道顶部产生一层厚度比较大，并且具有良好承载力的覆盖层，然后再按照隧道暗挖的施工工艺进行施工，保证了工程的施工质量，具有一定的借鉴参考价值。

[1]李学东，程久胜，马来秋，等.朱家岩隧道特大型溶洞处治方案探讨[J].中外公路2007，27(5)：179-183.

[2]蔡俊华.山区高速公路隧道特大涌水病害治理[J].筑路机械与施工机械化，2009(8)：50-52.

[3]谢衔光，陈广勋，黄德川.化解复杂岩溶隧道突水突泥风险应用技术研究[J].铁道工程学报，2009(9)：73-77.

Tunnelling Construction Technology for Open-cut Backfilling of Tunnel Shallow-buried Section

XIE Shi-hui

(Guizhou Bridge Construction Group Co.，Ltd.，Guiyang，Guizhou，550000)

With the actual project as the example，and from the aspects such as backfill，grouting，support and measurement monitoring，this article introduced the open-cut backfill tunneling construction technology of this tunnel as well as its processes，and described the construction effect obtained in this project by using the construction process of backfill first and then grouting.

Tunnel shallow-buried section；Open-cut backfill；Tunnelling construction；Construction tec-hnology

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.10.016

1673-4874(2016)10-0057-04

2016-09-05

谢时会(1976—)，高级工程师，研究方向：公路建设。