市政道路下浅埋暗挖隧道施工探讨

2021-03-05苏国旗海大鹏况月超王小强

工程与建设 2021年6期

关键词：导洞水玻璃护壁

苏国旗，海大鹏，况月超，张健，蒋权，王小强

(中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450004)

0 引言

近年来我国城市道路网络不断拓展，市政道路运行使用过程中，保证安全是最重要的任务。在市政道路下浅埋隧道建设施工时一定要做好隧道施工区的技术方案设计，保证各环节施工安全管理效果，提升市政道路使用运行的安全性与可靠性。

1 浅埋隧道的特点

1.1 施工测量控制要求高

由于隧道暗挖是在地下施工，施工测量时要将地面控制点从地面导入到地下，对隧道暗挖施工进行测量控制。如果在地面导入地下的过程中出现错误或较大的偏差，那么随着暗挖施工的推进，隧道中心轴线将会与设计轴线之间产生重大偏离，导致隧道无法准确贯通，发生工程质量事故，给工程项目带来巨大损失。

1.2 洞室开挖后隧道拱顶承载能力低

由于隧道顶部覆土较薄，开挖后围岩自稳能力极差，通常围岩都承受着不同的应力值，当二次应力相对集中的时候，围岩拱顶就可能因为应力作用导致塌方，在这种情况下，要做好超前地质预报，加强浅埋暗挖隧道超前预支护措施，同时增强拱顶部位的初支，防止拱顶围岩出现安全隐患。

1.3 隧道开挖过程中造成的地层损失

城市道路下方水、电、暖、燃气、通信等各种管线错综复杂，且路面及路侧建、构筑物众多，隧道开挖过程中地层损失会引起地面形变，导致的结果就是地表发生沉降。沉降的影响较为广泛，可能会对周围建筑物和道路以及地下管线造成破坏。

2 工程概况

某城市轨道交通的隧道建设过程中，某交通站点出入口在进行过街暗挖的地理位置处于城市某交通较为复杂的路口。为避免该路口因为施工造成影响，所以对该施工过程提出了严格的要求。为避免影响交通运行，要求施工方保证路面不会出现大范围变形。该工程全长41 m，宽约8 m，最大埋深5 m，高度6 m。围岩拱顶上土层为软土层，施工方法为浅埋暗挖法。

3 工程难点

因该工程沿线的地下水资源较为丰富，地下水水位在路面以下4.5 m左右，又加上地质情况以砂石居多，初期施工方案采用暗挖隧道导洞挖掘5 m后通过小导管进行注浆的方式，因砂石层的水量较大，浆液与地下水共同流失严重，导致注浆效果不明显，砂层仍然无法进行有效固定，在开挖过程中掌子面出现了砂层崩落的情况。开挖过程中发现粗砂层中还包含细砂层，细砂层主要以石英质粉为主，在无水情况下自身稳定能力较强，但遇水后就会软化，崩落，因此在挖掘过程中出现了流水和流沙的现象。

在进行试挖后，无法按照原施工方案进行挖掘，如何采取有效措施降水和加固开挖地层，成为该工程顺利实施的关键和难点。

4 工艺优化策略

为了解决试挖过程中出现的问题，施工人员对暗挖的原始方案进行了改善。总结方法如下：

4.1 降水方法

为有效降低地下水水位，通过井点降水和在竖井内建造集水井降水相结合的方式来实现。首先在地下水上游布置降水井点，控制单井抽水量，在施工时做好反滤层，并且分段抽水，以减少因降水引起的地表沉降和减少地下水的流失。其次挖掘竖井至暗挖隧道初支底下1 m以下，在形成降水漏斗的过程中抽除地下渗水，以此实现降低周边水位，降低渗流水压力和水量，为隧道开挖创造有利条件。

4.2 改进加固注浆工艺

为增强预注浆加固效果，采用双重管后退式注浆，通过掌子面导管和超前小导管的改造实现双重管后退式注浆。将钻杆作为注浆管，将钻头作为喷头。当钻杆进入指定位置时开始喷浆，喷射的过程中，砂层和土层以及各个孔隙都得到了填充。这会让浆液能够受到一定的抑制。当注浆开始后保持一定压力的时候，后退注浆管0.4 m，再保持注浆，然后循环这一过程。最终待注浆管退出钻孔，完成注浆。在后续进行开挖的过程中，效果较为良好，注浆时的浆脉较为明显。砂石层得到了固结效果，开挖安全得到了保证。

外围护壁注浆参数具体如下：

在进行双浆液配比的过程中应当按照1∶1的比例进行水玻璃溶液和水泥浆的配比。

在进行水泥浆的配比过程中应当按照1∶1的比例进行水泥和水的配比，即700 kg水泥对应700 kg水。

水玻璃溶液配比(体积比) =水∶水玻璃=2∶1在进行水玻璃溶液的配比过程中，水和水玻璃体积比应当以2∶1的配比进行。

注浆压力应控制在0.2左右，当压力超过0.5 MPa要退管0.4 m后继续注浆。

另外，要在初支外围护壁进行注浆孔的设置，设置应沿着护壁进行，保证孔间距在0.8 m左右。考虑到钻机的安放位置在暗挖隧道中，所以在钻孔过程中应当保持外插角度，这能够更好地固结成护壁结构。除此之外要针对地质变化进行注浆，因外插角度决定着注浆程度，所以要注意外插角度在5～10°，注浆管不宜过长，防止影响护壁的结构，长度应控制在6～10 m。

4.3 改进开挖方法

由于该工程地下水丰富、地质较差，要注意采用小断面开挖的方式，这种方式能够使得掌子面获得更好的稳定性。严格遵循浅埋暗挖法 “管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测” 18字方针。在暗挖施工作业时根据地质情况制定相应的开挖步骤和支护措施，严格根据量测数据确定支护参数，保证暗挖作业和周边环境的安全。在进行上导洞挖掘的过程中需保留核心土，对于临时中立柱应当注意进行分节操作。

在施工中的降、排水过程中，应当注意隧道内的细砂在无水时具有较好的自身稳定性，基于这个原因，引排水为暗挖提供了有效的帮助，使得暗挖过程中能够有效地利用流水规律进行引排水。引排水过程应当按照施工标准进行，使得水能够通过暗挖隧道中间外围护壁中排出，这样能够极大地降低地下水对周围结构的冲击和破坏。

当调整好施工方法后，以右上导洞开始挖掘，当水从右侧拱脚流入，进行左上导洞挖开，此时左侧拱脚的积水非常少，能够顺利地完成左上导洞的开挖。确定调整下导洞进洞顺序：不按照常规CD法“右上导洞先进、相应右下导洞也先进”的做法，而是“左下导洞先进”，这样，原来集中在右上导洞的水源，就会向下绕流到暗挖隧道下导洞中间(即左下导洞右侧，此部位是需挖除的)，左下导洞向前开挖水源也会跟着向前移动，右下导洞与左下导洞保持5 m跟进开挖，右下导洞开挖时水就很小，确保了右下导洞开挖也能顺利进行。