浅埋隧道下穿既有沟渠施工技术分析

浅埋隧道下穿既有沟渠施工技术分析

郭巡    杨永麒  赵振北、魏海、梁又升

中建八局西南公司 成都 610041

【摘要】浅埋隧道下穿既有沟渠施工技术是现代工程建设中应用广泛的一项技术，可以解决沟渠与交通道路的冲突问题。本文将介绍浅埋隧道下穿既有沟渠的施工原理、施工方法及施工控制等方面的内容，并分析其应用效果和存在的问题。通过对比分析不同的施工技术，为今后类似工程的实施提供参考。

【关键词】浅埋隧道 下穿沟渠 施工控制

引言

随着城市快速发展和交通需求的增加，既有沟渠与交通道路的冲突问题日益凸显。传统的解决方案无法满足工程建设的需要，进一步阻碍了城市交通的发展。因此，浅埋隧道下穿既有沟渠的施工技术亟待研究和应用。国内外已有一些相关研究和工程实践取得了一定的成果，并证明了该技术的有效性。然而，在实践应用中仍存在一些问题和挑战，需要进一步进行深入的研究。

本文旨在提出更加高效、安全的浅埋隧道下穿既有沟渠施工技术，以解决现有技术面临的问题。具体目标包括：优化施工方法，提升施工效率；优化施工控制，降低施工风险；改进施工质量，提高工程可靠性，并为类似工程的实施提供参考和借鉴。

1  工程概况

隧道开挖采用三台阶法，进口端下穿既有灌溉水渠，隧道与水渠交角约80°，沿线路方向顶宽约1.7m，水渠底面距隧道拱顶约3m，该水渠位于隧道暗洞开挖范围内，水渠底部有一根有压PE供水管，主要为周围农作物用地提供灌溉用水，由于沟渠与隧道顶之间间距较小，沟渠底部与隧道顶部之间地层多为土层，如不能对地表渗透问题进行加固，将对项目工程整体质量带 来不良影响。

隧道下穿沟渠示意图

2  主要问题分析

2.1  冲刷和侵蚀

沟渠底与隧顶之间地层主要为粉质黏土（Q4dl+el），厚0～2m，呈紫红色，硬塑，粘性差，天然密度1.9g/cm³，黏聚力28kPa，沟渠水流可能对隧道周围土壤和隧道结构产生冲刷和侵蚀作用，导致土壤松动、隧道坍塌风险增加。

2.2  沟渠稳定性

沟渠底宽100cm，顶宽360cm，沟深190cm，沟壁坡比1：0.75，采用石块砌筑，隧道施工可能导致沟渠的稳定性受到破坏，例如沟渠堤坝的破坏、沟渠底部的沉降等，影响沟渠的正常排水功能。

2.3  水位变化

隧道施工过程中，可能需要暂时封堵沟渠，导致沟渠水位发生变化，可能对周边地区的排水和涝情况产生影响。

2.4  施工通道限制

沟渠下方的施工空间通常受到限制，可能存在施工通道尺寸较小、施工设备无法进入等问题。

3  解决问题的方法及措施

3.1  设计合理的沟渠交叉结构

为确保隧道与沟渠之间的连接处稳固且能承受水流冲击，设计合理的沟渠交叉结构需要采取以下具体措施：

（1）衔接结构设计：根据隧道和沟渠的几何形状、尺寸和位置关系，设计衔接结构，确保连接处的稳定性和密封性。常见的衔接结构包括固定拱洞、框架结构、预制箱涵等。结构的选择应根据具体工程情况进行优化，使得隧道与沟渠之间形成有机的衔接，确保力学性能。

（2）特殊沟渠地质处理：针对沟渠下方的地质条件，可能采取一些特殊的地质处理措施，如土质改良、加固地基等。通过加固地基、改善土质等方式，提升连接处的稳定性和承载能力，以应对水流冲击等外力的影响。

（3）防水设计：隧道和沟渠之间的连接处需要考虑防水问题，在衔接结构设计中应采取合适的防水措施，确保连接处不发生渗水和泄漏。可以使用防水涂层、防水胶条等材料进行防水处理，保证连接处的密封性。

（4）沟渠维护和修复：设计合理的沟渠交叉结构并不仅仅是在施工阶段的考虑，还需要结合沟渠的日常维护和修复。定期检查沟渠的状态，及时发现和修复连接处的问题，保证结构的稳定性和功能的正常运行。

（5）开挖支护措施：隧道暗挖段采用锚网喷支护，采用全环工字钢架及超前小导管或大管棚加强支护，设置大管棚地段取消拱部系统锚杆，洞身浅埋段内设置全环工字钢钢架及拱部超前小导管加强支护，隧道暗洞施工的同时确保隧道下部排水系统的设计合理，包括通道的排水管道、泵站等，以保持隧道内的干燥。

通过以上具体措施，可以有效设计出合理的沟渠交叉结构，确保隧道与沟渠之间的连接处稳固、密封和具备承受水流冲击能力，以保证施工和运营安全，并维护沟渠的正常功能。

3.2  加强施工控制与监测

加强施工控制与监测是确保隧道下穿沟渠工程安全和质量的重要措施。以下是具体的实施方法和控制措施：

（1）地下水位勘测与控制：

进行详细的地下水位勘测，得到准确的地下水位数据。基于勘测结果，制定相应的地下水位控制方案，采取必要的措施，在需要降低地下水位的区域，可以设置排水井和泵站，将地下水抽出并排放到指定的位置。也可以通过设置临时降水工程，如提前排水、暂时封堵等将地下水位降低到可控制的范围以便施工。

（2）土壤侵蚀分析与控制：

通过土壤侵蚀分析，评估土壤的稳定性，并制定相应的控制措施。采取防止土壤侵蚀的方法，如表面覆盖、植被保护、防护结构等，以减少土壤的流失和侵蚀。

（3）水文地质措施：

根据详细的勘测和分析结果，采取适当的水文地质措施。例如，通过地下水位的控制和管理，合理安排排水系统，避免地下水涌入施工区域；加固地基，提升土壤的承载能力等。

（4）施工过程监测：

在作业施工过程中要加大对作业区域的现场调查，对隧道下穿贯城河周围的环境进行超前地质探测，尤其是下穿段沟底部分。在作业施工过程中，综合运用TSP、地质雷达、超前探孔和红外探水等超前地质预报手段及不同的地质预报方法组合模式，超前地质预报方法包括地质调查法（地表补充地质调查，洞内开挖工作面素描）、超前钻探法（超前地质钻探、加深炮孔），循序渐进地查明工程地质条件及不良地质影响，确保岩溶状态能够得到实时监控。

按照项目施工图纸的设计，在作业施工的环节中需要对掌子面前方进行加固，以确保隧道开挖环节的结构性安全。在施工过程中，按照短进尺，及时支护的原则，防止在隧道开挖的环节中出现隧道表面渗透、掉块等问题。

（5）安全管理：

加强施工现场的安全管理，制定详细的施工方案和安全措施。培训施工人员，确保他们熟悉和遵守相应的安全操作规范。同时，建立健全的应急预案，以应对突发事件和灾害。

通过加强施工控制与监测，可以及时发现和解决施工过程中的问题，并采取必要的措施保障施工的安全和质量。同时，定期进行施工情况的监测和评估，以及整个工程的综合评估，确保隧道下穿沟渠工程的稳定和顺利进行。

5  结语

本文结合工程实际，通过理论分析方法对浅埋隧道下穿既有沟渠的施工过程中可能遇到的问题、应对方法及解决措施进行了简要的阐述，得出如下结论：

施工安全预防措施、合理安排施工时间、施工通道规划与管理以及施工管理与规范建设都是确保隧道下穿沟渠工程顺利进行、保证工程质量与安全的重要方面。通过制定合理的沟渠稳定性保护措施、根据沟渠水文特征安排施工时间、规划适当的施工通道尺寸和形状、遵守规范建设及实施有效的施工管理，可以最大限度地减少施工风险、提高施工效率和质量。

在实施隧道下穿沟渠工程时，合理预防和控制施工风险、确保施工安全是至关重要的。同时，遵守相关规范与标准、合理利用资源、保护环境也是实现可持续发展的关键。合理的规划、管理和监测能够为工程提供良好的基础，确保工程顺利进行，并满足质量、安全和环境要求。

在实施隧道下穿沟渠工程时，应充分考虑以上方面的内容，制定科学合理的措施和计划，并加强监督和执行，以确保工程顺利完成，达到预期的目标。

参考文献

[1]王金兴.浅埋暗挖岩溶富水隧道下穿河流施工技术[J].工程机械与维修,2020(06):106-107.

[2]翁贤杰,张新宙.隧道浅覆土下穿水库施工及塌方防治技术研究[J].科技与创新,2021(12):178-179.DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2021.12.075.

[3]刘甫,王英学,章伟华等.铁路隧道浅埋下穿河道暗挖施工拱部加固措施研究[J].四川建筑,2021,41(03):89-92.