市政隧道导洞下穿现有公路技术分析

市政隧道导洞下穿现有公路技术分析

樊伟

重庆千牛建设工程有限公司  重庆市北碚区  400700

摘要：由于受既有公路和地质条件的影响，新建隧道下穿既有公路工程的现象越来越多，而且对于覆盖层浅薄的的浅埋隧道，其施工过程对隧道上方的公路影响越大，所以在施工过程中要尽量减少对上方道路及周边环境的影响。本文将结合铁山坪复线隧道进口导洞下穿望江路的施工的关键环节进行技术分析。

关键词：超前大管棚施工，路面交通控制，工程概况

1工程概况

铁山坪复线隧道位于重庆市江北区，其中左线进口里程为ZK3+190，设计标高为Hs=228.613m，出洞口里程为ZK7+005，设计标高为Hs=233.020m，左线全长3815m；右线进口里程为YK7+660，设计标高为Hs=228.686m，出洞口里程为YK11+475，设计标高为Hs=232.964m；右线全长3815m。隧道纵坡为0.8%接-0.6%的人字坡。因施工需要，在铁山坪复线隧道进口设置导洞，导洞里程为K0+000-K0+257.014，导洞起点设计标高为Hs=216.7；导洞纵坡6.39%，导洞全长257.014m；导洞断面限界净宽7.5m，净高7.2m，导洞隧道段不另设错车带。其中K0+012-K0+035段为下穿现有望江路。

隧道下穿段最小埋深为6米，属于偏压浅埋隧道。隧道围岩主要为素填土以及页岩，由于该段岩体多为强风化岩层，岩体较破碎，则渗透系数由裂隙控制，隧道开挖在雨季可能出现淋雨状出水或涌流状出水，地下状态为Ⅱ类，围岩级别按Ⅴ级考虑。洞顶中风化岩层厚度0.0~15.30m，大部分段小于2.5倍计算深度，为浅埋通道，成洞条件较差，洞顶易坍塌。无支护易塌方，需要对该隧道围岩及洞顶土体进行加固或者改良后方能进入下步隧道施工。

2 下穿隧道浅埋段施工设计方案

铁山坪复线隧道导洞首先对隧道土体进行土体注浆加固+抗滑桩支护，超前支护采用长管棚超前支护+超前小导管支护，台阶法机械开挖开挖，初期支护采用I18+I22b双层工字钢，底板采用钢筋混凝土底板施工。该段隧道采用小进尺开挖，并及时衬砌的原则；洞口上部设置截水沟，避免地表水汇入；施工中坚持“短进尺、多循环、强支护、早封闭、勤量测”的原则；由于该段顶部为既有望江路，隧道宜采用机械开挖，同时加强监测，以监测数据指导设计对支护参数进行调整。

3 隧道下穿公路施工方案

该段下穿现有公路隧道采用路面交通控制+隧道暗挖相结合的方式进行。

①路面交通控制：根据导洞前进方向，在道路前进方向（望江方向）右侧下方进行开挖支护时，封闭右侧车道，开放左侧通行。待右半幅支护完毕并封闭成环，进行左侧侧下方开挖支护时，封闭左侧车道，开放右侧通行。

图1 与现有公路相交平面图

②隧道暗挖：超前大管棚及超前小导管施工及注浆→上台阶开挖→上台阶支护→左中台阶开挖→左中台阶支护→右中台阶开挖→右中台阶支护→左下台阶开挖→左下台阶支护→右下台阶开挖→右下台阶支护→底板开挖→钢筋混凝土底板浇筑

3.1路面交通控制

望江公路里程K10+640~660段，长20m，为铁山坪复线隧道导洞下穿望江公路段。实施交通导行管理的望江路里程为K10+810至K10+510，全长300m。交通导行开始区域依靠望江路月亮湾隧道出口加宽段，增加车辆通行范围，减少拥堵情况，交通导行结束区域依靠现有交通信号灯，进行交通导行管理。待道路右侧解除封闭后，按右侧交通导行要求进行对道路左侧进行交通导行措施，待施工导洞全部封闭成环后，清除道路上指示牌、反光锥桶及水马，解除施工导行措施。

3.2 隧道暗挖支护与施工

3.2.1微台阶法开挖与支护顺序

该浅埋下穿段隧道采用台阶法进行机械开挖与初期支护，具体工序如图2所示，其过程：为上台阶开挖→上台阶支护→左中台阶开挖→左中台阶支护→右中台阶开挖→右中台阶支护→左下台阶开挖→左下台阶支护→右下台阶开挖→右下台阶支护→底板开挖→钢筋混凝土底板浇筑。

图2 台阶法开挖工序图

3.2.2超前支护施工

1、超前大管棚施工

为防止超前大管棚打设过程中塌孔而使钢管无法打入至设计深度，大管棚采用钻孔机钻孔施工，确保管棚打设至设计长度。由于隧道上方围围岩土体已经进行了注浆的加固措施，故在全部超前大管棚钻孔完毕后开始安装管棚，放入钢筋笼，进行超前大管棚注浆施工。

铁山坪复线隧道进口导洞超前大管棚布设段起止里程K0+000～K0+040，全长40m；管棚超前预支护采用外径φ108mm、壁厚4.5mm的热轧无缝钢尖管，每节长3～6m以丝扣连接而成，钢管前端呈尖锥状，尾部焊接φ10加劲箍，管壁四周钻4排φ20mm压浆孔，施工时钢管沿隧道周边以3度外插角打入围岩，插入钢筋笼，再灌注M30水泥浆，其环向布置间距为40cm，共设置33根。

（1）材料：孔口导向管2m，钢管采用外径150mm，厚5mm的热轧无缝钢管，管棚钢管采用外径108mm、厚4.5mm的热轧无缝钢管，钢管长度为3-6m。为便于超前管棚插入围岩内，钢管前端宜做成尖锥状，尾部焊上φ10加劲箍。

（2）间距：钢管环向间距为400mm。

（3）大管棚注浆采用水泥浆液，注浆参数如下：

水泥浆与水重量比1：1，；注浆压力 初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。

图3 超前管棚加工大样图

2、超前小导管施工流程

地质岩层分析→导管制作→造孔或风镐枪送入导管→浆液拌制→注浆

（1）施工方法

①采用φ42*4小导管由风枪凿孔送入，钻头不小于设计孔径。

②小导管制作

小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm梅花型钻眼，眼孔直径为6mm，尾部长度不小于50cm作为不钻孔的止浆段。

图4超前小导管大样图

（2）测量定位：测量组根据设计布孔位置进行准确放样，并做好油漆标示。

（3）钻孔：采用YT-28风动凿岩机进行钻孔作业。

（4）清孔：采用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

（5）安装：将已加工的小导管用专用钻头顶进，顶进长度不小于90%管长。小导管外露长度20cm，以便连接孔口阀门及管路，尾部与钢拱架架焊接，应有不小于1.0m的搭接长度。钢管顶进时注意保护管口不受损变形，方便与注浆管路连接。

（6）注浆

注浆前，要认真做好机具设备的检修工作，并用清水进行试运转，发现问题及时排除和修复，使其处于良好工作状态。对注浆管路系统，包括接头、阀门等，都要认真检查如有破损，应予以更换，不好用的接头、阀门，不得使用，以免注浆时在较高压力下发生脱扣的危险事故。

小导管注浆采用M30水泥砂浆，注浆压力不大于0.2Mpa。

水泥浆液采用专用的浆液拌制机在现场拌制，拌制时用磅称对水泥及用水量进行称量控制。当一盘浆液拌制好后即可将其引流至事先准备好的盛浆容器内，而浆液拌制机可继续拌制浆液，以满足注浆连续性的需要。

注浆采用浆液注浆机，注浆时必须连续进行。当出现有串孔和漏浆现象发生时，可采用间隔一段时间后再行补注的方式进行。

注浆前先喷射5～10cm厚混凝土，以封闭注浆面形成止浆墙；注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。注浆结束标准：注浆量达到设计值，或注浆压力达到要求压力值后再持续注浆10min以上方可结束注浆。注浆结束后要堵塞密实注浆孔，浆液强度达到70%以上，或4h后方可进行下循环开挖。

5结论

本文中对方案中的施工工艺进行了细化和优化，加强了管棚及小导管注浆工艺控制，确保了隧道施工质量。同时根据本项目的工程特点，提高了对隧道下穿现有公路的安全和质量施工控制，面对隧道重大风险的应急处理能力，对隧道施工可能导致路面不均匀沉降的有效控制，有效的保证了上方现有公路的正常运营能力。