冲沟浅埋隧道初支施工技术

冲沟浅埋隧道初支施工技术

张国禄

中铁十七局集团第三工程有限公司 050081

摘要：通过对铁本高速公路十标段高头岭隧道右洞洞顶存在冲沟浅埋的问题分析，并且论述了施工技术及控制措施，以期为同类工程累计相关经验。

关键词：隧道工程；浅埋；初支施工

隧道开挖初支施工将会直接影响工程质量，在施工中往往有很多种施工方法，在施工中需要根据实际的地质情况采取合理的开挖方法，做好超前支护，确保生产安全，本文已高头岭隧道右线为例，分析隧道洞身开挖初支施工技术。

1.工程概况

高头岭隧道位于铁岭市和抚顺市交接处高头岭，呈北东向展布，设计两条分离式单行曲线隧道，隧道左幅长425m，右幅长475m。隧道围岩为Ⅳ、Ⅴ级为主，基岩风化裂隙水主要为潜水及包气带水，其赋存与全、强风化岩体孔隙中，但由于覆土层分布于山体坡洪积裙部位，地势相对较高，缺乏有利的富存条件，排泄较好，故其含水量较弱，且受气候、降水影响变化较明显；构造裂隙水主要赋存于破碎带及岩性接触带中，岩体破碎，地下水存贮空间较大，连通性较好，加之发育深度、范围较大，因而含有一定水量，受气候、降水影响较小。本溪地区年平均气温为7.8℃，最冷的一月平均气温为零下11.5℃，极端最高气温37.3℃，极端最低气温-34.5℃，最大冻土深度1.49m。

2.施工组织

本隧道工程由项目部组建隧道一队施工，项目负责工程施工管理。初期支护喷射混凝土、衬砌、仰拱填充混凝土均由隧道拌合站供应。

2.1总体施工方案

总体施工程序为三电迁改→四通一平→洞口工程→进洞→洞身开挖→钻爆→装渣运输→初期支护等。高头岭隧道右线全长475m，由出口端单向掘进，先进洞后做洞门。隧道严格按照“短进尺、弱爆破、快封闭、勤测量”的原则组织指导施工。高头岭隧道右线围岩情况：明洞25m，V级185m，IV级250m，洞门15m。隧道施工中，V级围岩采用中隔壁法开挖，IV级围岩采用台阶预留核心土法施工，湿喷工艺支护，侧卸装载机装渣，无轨运输，压入式通风，防水层采用无钉孔工艺铺设，液压衬砌台车整体衬砌，适时安排水沟。进场后首先组织精测队测定隧道洞口位置、布设导线控制网；其次修筑施工便道，确保机械设备及工程材料能到达工地现场；重点解决施工用水和用电并按业主要求建设隧道专用拌合站。隧道施工采用TSP203超前地质预报，地质雷达预报，水平钻探预报及地质描述等新技术，达到地质超前预报准确可靠，指导施工。

2.2.高头岭隧道右线洞顶浅埋冲沟处理

该冲沟采用分步回填，在超前管棚施工完毕后，清除隧道洞顶腐殖土，洞顶范围内进行打设注浆小导管进行注浆，注浆小导管呈梅花形布置，间距为1m，深度为5m，使洞顶土体固结。下步进行布置洞顶临时截水沟加上水泵的方式进行施工期间水流的排放，确保安全通过隧道浅埋段。待洞门施工完成后，洞顶采用红粘土分层回填，修筑贯通截水沟排放至路基外侧永久排水沟，保证了施工及运营期间的安全可靠，并给公司增加一部分经济效益。

2.3洞身开挖

本隧道为分离式隧道，V级围岩采用中隔壁法开挖施工。隧道洞身开挖施工严格坚“短进尺、弱爆破、快封闭、勤测量”的原则施工。CD法施工分四部分进行，应在先开挖侧喷射砼强度达到设计要求后在进行另一侧开挖；上下导坑工作面的纵向间距可保持在10~12m；左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m；当开挖全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。中隔壁的拆除应滞后于仰拱，并应于围岩变形稳定后才能进行，一次拆除长度根据量测数据来确定，拆除后应立即施作二次衬砌。

洞身开挖包括超前支护施工和初期支护施工。洞身开挖前，隧道洞口先打设大管棚做超前支护，浆液凝固后进行弱爆破、短掘进。在超前支护施工中采用MKG-5S型管棚钻机施工，采用YT28风机凿岩机施做超前小导管，采用HFV-5D注浆机注浆。初期支护方案中，洞身锚杆施工采用风机凿岩机钻孔，注浆锚杆采用注浆机注浆，喷射混凝土采用TK-961型混凝土喷射机施工，洞身开挖包括超前支护施工和初期支护施工，钢筋网制作成200mm*200mm网片。

结合I18型钢架设置上部端面结合处，及时做好锁脚锚杆等措施，避免出现拱部下沉。V级围岩设计进尺控制0.6m，保证施工的安全性。

3.初期支护施工

初期支护是复合式衬砌的重要组成部分，一方面锚喷支护具有很好的及时性、密贴性和封闭性，它能及时封闭开挖面，阻止岩体变形；另一方面，锚杆和钢筋网片具有一定的延展性，它可以允许洞内岩体横向和纵向有较大的变形，甚至和被加固岩体一起做整体位移，而仍能继续工作不失效。施工过程中，要求根据监控量测提供的围岩和支护变形量、变形速率、应力应变等信息对设计参数和施工方法进行必要的调整和修改，以保证施工阶段的安全性和支护体系有足够的安全性。

根据实际施工条件，隧道洞身开挖初期支护方式可以采用不同的方式，如Φ25砂浆锚杆、型钢钢架、喷射混凝土等，施工中，需要严格按照设计要求进行施工，组合应用一种或多种支护方式，保证隧道结构质量，隧道初期支护流程为：施工准备→超前小导管→洞身开挖→断面检查处理→岩面处理→初喷混凝土封闭岩面→锚杆、钢筋网施工→安装钢拱架→检查（合格）→喷射混凝土→围岩量测。

3.1初喷混凝土

隧道开挖修整完毕后，应立即初喷4cm厚的混凝土，其作用是封闭开挖岩面并找平，以防止围岩应力集中及岩体松弛变形而可能导致的坍塌。

3.2锚杆施工

3.2.1钻孔。采用风机凿岩机进行钻孔，钻孔为垂直岩面方向。

3.2.2锚杆安设。锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作，注浆材料使用严格按照试验室验证批复的配合比执行。

3.2.3锁脚锚杆施工，每侧拱脚两个连接处设4根锁脚锚杆，锚杆长度为4m。

3.3钢筋网铺设

3.3.1钢筋网一般在系统锚杆施作之后安设，但如遇到围岩松弛地层，拱部易坍塌或掉块，为了给作业人员提供安全防护，可先施作钢筋网。

3.3.2隧道拱墙部分采用钢筋网支护施工，钢筋网网格尺寸为200mm*200mm。钢筋网采用Φ8钢筋，由钢筋加工厂制作成2m*2m的网片，施工时运输至工作面进行焊接安装。

3.3.3钢筋网铺设紧贴岩面，并保证其保护层厚度不小于2cm。

3.3.4钢筋网的节点与锚杆接头采用焊接的办法固定，确保喷射混凝土时不晃动。

3.4型钢（格栅）拱架施工

V级围岩采用I20工字钢拱架强支护，纵向间距为60cm；IV级围岩采用钢格栅支护，主筋采用4根Φ25钢筋，纵向间距为85cm。

3.4.1钢架严格在钢筋加工厂按照设计尺寸分单元加工成型，洞内安装在初喷混凝土和挂网之后进行，用定位锚杆固定，两侧拱脚用锁脚锚杆固定，钢架间设纵向连接筋连接成整体，提高钢架整体性能。

3.4.2钢架按照设计尺寸分单元加工完成后，要求在钢筋加工厂进行试拼，满足各项指标后方可运至洞内使用。

3.4.3钢架必须放在牢固的基础上，施工时将基础底部虚渣清理干净，用喷砼或砼找平；架立时垂直隧道中线，当钢架和初喷面之间间隙过大时设置垫块，用喷砼补平；钢架架立后尽快喷砼作业，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷砼共同受力。

隧道洞身中隔壁开挖初支

3.5喷射混凝土施工

3.5.1喷射混凝土采用湿喷法，喷射前埋设喷射厚度标志钉。喷射砼由拌合站集中拌和，严格按照试验室验证批复的配合比计量配料，保证原材料的质量。

3.5.2喷射作业采用自下而上分段进行，一次喷射厚。喷射时喷头应垂直于受喷面，喷头距离受喷面以0.8m~1m为宜，先找平凹处在开始喷砼，确保喷层厚度均匀、密实。

3.5.3根据施工条件选定合适的速凝剂，要求速凝剂的初凝时间和终凝时间不大于5min、10min，在添加中保障速凝剂掺加量，不得随意增加或减少，针对掺加速凝剂的混合料，在施工中要求随拌随用，存放时间不得超过20min。

3.5.4在开挖完成后立刻进行初喷，尽早封闭岩面，避免围岩出现表层风化剥蚀。在安装锚杆、挂网和钢架完毕后复喷混凝土，尽早形成联合支护体系，避免围岩出现变形。钢架间喷射混凝土保护层不得超过4cm。在混凝土喷射中采用分层、分段的方式。采用螺旋状喷射轨迹，每段喷射长度不得超过6m，根据实际的喷射部位和厚度确定喷射长度，混凝土终凝结束后可进行后一层喷射，在喷射混凝土结束后4h内不得进行爆破施工，要求连续养护超过2周。

4.施工风险

4.1施工方案风险

主要是指施工过程当中出现方案技术问题或事故问题而带来的损失。隧道工程建设中的施工机械设备、施工队伍和施工操作技术水平等对工程的施工风险都有直接的影响。由于工程施工技术方案与工艺流程复杂，且不同的工法又有着不同的使用条件，采取的施工技术方案存在一定的风险。同时，整个工程的建设周期长、施工环境条件差，施工进度控制不可控及组织机构管理人员素质较差落实力度不强，这些对施工单位人员都会产生不良影响，容易导致出现各种意外风险事故。

4.2施工安全风险

主要是指施工过程中高空坠物、机械伤人、有害气体、地质资料的不确定性、工作面坍塌、岩溶、危石及施工用电，安全措施不当造成的，易给施工单位造成经济等损失。

4.3施工质量风险

主要是指在施工的过程中出现质量问题或事故问题而带来的损失，这一问题出现的主要原因是由于施工管理不善、设计标准不达标及项目环境不良等原因造成的，在公路施工的过程中，质量是第一要素，我们的一切行为方式都要以质量为前提，只有保证质量的情况下才能使单位获得最终的收益，才能时广大的人民使用安全放心的公路基础设施，而目前一些企业责任意识不强，极易在施工过程中出现质量事故等问题，导致公路工程项目存在这很大的质量风险。

5.公路工程项目施工风险控制与对策

公路项目工程在施工的过程中面临着众多的风险，施工单位必须要及时的进行有效的控制和应对，力争在损失发生前，就消除各种隐患，建好损失产生的原因和实质性的因素，从而有效地把企业的损失降低到最小的限度，总的来说，公路工程项目施工风险的控制措施主要从以下几个方面进行考量：

5.1建立健全公路项目施工的项目管理体系和管理机构

管理体系及管理机构是衡量一个企业管理水平的重要标准，也是企业发展的重要保障，现在一些公路施工事故发生的原因一般是因为施工单位没有形成完善的管理体系和管理机构，导致在施工作业的过程中现场的安全管理秩序比较的混乱，当事故发生的时候不能够及时的进行妥善的安全事故处理，这些都加剧了事故的发生频率。

5.2落实安全生产岗位责任制，完善安全管理制度

我国的《安全生产法》规定了，企业必须要按照岗位制定安全责任机制，企业的负责人要对施工安全高度重视、严抓严办，因此公路施工单位要制定一个合适的企业安全管理制度对于预防安全事故是一项非常好的办法，一般企业的管理制度要包括安全技术措施、员工安全培训、安全检查、突发事故应急预案等多方面的内容，这样的企业在实际的运行之中就可以完全的根据管理制度的规定各项内容进行落实，从而有效的提高企业的安全生产效率，降低安全事故的发生。

5.3加强企业风险评估水平，提高规避风险能力

公路施工过程中的经济损失发生的原因一般是由于企业的前期评估工作做得不到位，导致企业在施工过程中不能够对突发性的事件或者是事故及时的做出反应，延误了挽救损失的最佳时机，导致企业经济损失严重，甚至给企业带来不堪设想的灾难。

6.结语

针对本项目的隧道施工安全质量目标双第一的管理方针，加强责任分工，强化施工管理，提高防范意识，制定有效的预防和规避风险预案，有效的保证了施工生产安全及施工整体质量。通过洞顶注浆加固，洞口超前管棚注浆加固，短进尺及时施工初期支护，仰拱先行，衬砌紧跟等一系列施工方法，安全顺利地通过了V级围岩浅埋，也为浅埋隧道洞身初支施工积累了丰富的经验。

【参考文献】

[1]辽宁省高速公路施工标准化技术指南（隧道工程）.

[2]公路隧道施工技术规范.JTG F60-2009[M].北京：人民交通出版社.

[3]公路隧道设计规范 JTG 70-2004

[4]锚杆喷射砼支护技术规范 GB50108-2008

[5]混凝土结构工程与质量验收规范 GB50204-2011

建议：

一、题目：冲沟浅埋隧道初支施工技术

二、文章分两部分

1、冲沟处理（先进行）

2、进洞初支加强，其中第二步中分两方面介绍①开挖方式（中隔壁法）②支护参数，这样组织会好一点。注意后面一定要有“参考文献”

3、字数没限制吗？

4、文中一定要配一些照片和CAD制图

三、递交公司时，一定严格按照其文件要求将资料按顺序整理，切记。