浅谈高速铁路隧道浅埋段施工技术

浅谈高速铁路隧道浅埋段施工技术
作者：朱友军
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第16期
摘要：高速铁路隧道浅埋段施工是隧道工程建设的重点和难点之一，对其进行施工风险分析及提出相应的控制措施是工程施工过程中非常重要的环节之一。

文章以湘桂铁路扩改工程重点工程管乙隧道为背景，深入讨论高速铁路浅埋段施工工艺及注意事项。

该隧道工程浅埋段施工过程中，借鉴国内先进安全风险管理办法，对浅埋段施工进行技术与安全分析，根据分析结果，提出安全隐患控制措施以及相应的结论和建议，为工程顺利通过浅埋区域提供可靠的参考依据。

关键词：隧道浅埋段高速铁路施工技术
文章以管乙隧道浅埋段施工为背景，对隧道浅埋段施工技术及安全进行探讨，并依据结果提出相应的控制措施以及相应的结论及建议，为以后该类项目及类似工程建设提供些许参考依据。

1、工程概况
管乙隧道是湘桂铁路扩改工程柳南段和南黎铁路工程重点工程，全长2739m；隧道纵坡为单面下坡，坡度为7.4‰；按250km/h设计施工，满足开行双层集装箱要求；隧区属低山丘陵，略有起伏较大，海拔高程190～410m，相对高差在210m以内，自然坡度20～45°，斜坡上覆层较薄；坡脚见基岩出露，洞身地表发育冲沟4条。

地表上覆第四系坡洪积粉质黏土，下伏基岩为寒武系第三段砂岩、泥质砂岩夹页岩、灰质页岩，岩体节理发育，岩体破碎，风化层较厚，总体而言工程地质较差。

2、施工条件
该隧道地处低山丘陵，地下水埋深较深，雨季有地表流水，区内地表水及地下水总体上是向西北往东南汇入邕江，为珠江水系。

全隧采用新奥法施工，浅埋段施工按Ⅴ级围岩进行施工。

隧道穿越K707+770～+820浅埋区域时最小埋深仅为6.2m，这不仅增加了隧道的施工难度，也增加了隧道施工安全风险。

施工中对隧道浅埋段地带严格按照“早预报、管超前、预注浆、短台阶、短进尺、弱爆破、强支护、早成环、勤测量”的原则施工。

3、施工工艺
3.1地表处理
浅埋区域地表线路左右两侧各30m范围内冲沟采用M7.5浆砌片石铺砌，铺砌厚度为
50cm；并采用Φ75钢花管桩地表加固，梅花型布置，间距1m，钢管加固至嵌入完整基岩
（W2）内2米，地表横向加固宽度为隧道中线左右两侧各12m范围内；注浆压力不小于
2MPa，压注1：1水泥浆。

浅埋段加固至少提前对应里程段开挖28天进行，并于适当位置做好排水设施，避免水流下渗，对隧道自身排水结构造成额外压力。

3.2超前地质预报
地质预报根据需要采用地质雷达法、地震波法、TSP法等。

地质预报的信息及分析建议及时反馈给施工现场，指导施工。

在采取第三方超前地质预报的前提下，现场采取超前水平钻孔以查明地下水赋存情况及前方地质情况。

超前水平钻孔每个断面不少于5个，拱部3个，边墙脚各1个。

3.3施工方法
浅埋区域均采用CRD法施工。

施工时严格按照施工工艺要求，做到支护结构及早封闭成环，仰拱紧跟。

完成初期支护工作后，对拱顶下沉量及净空收敛进行监测，达到安全要求后拆除中壁支撑。

二次衬砌的施作时间根据监控测量结果分析确定，施作前按要求铺设防水板。

3.4超前支护
本隧浅埋段超前支护采用39根超前中管棚（φ60×5mm热轧无缝钢管），外插角为1º左右。

洞身管棚在洞外管棚加工场加工制作，机械运输到工作面；管棚采用管棚专用钻机施工。

钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段15cm，，利用专用高压注浆泵注浆。

钢花管接头两端均加工成外丝扣联接，同一断面内数量不超过总钢管数的50%。

3.5喷锚与钢支撑支护
初期支护系统锚杆采用4m/根的Φ25mm中空注浆锚杆，纵向1m，环向间距为1.2cm，梅花形布置；环向设置20b工字钢拱架间距60cm，钢拱架每个接头设两根4m/根砂浆锚杆锁脚，拱部及边墙挂Φ8钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm，喷射混凝土厚28cm。

第一次喷射在开挖后立即进行，以缩短围岩的暴露时间，防止围岩表层奉化剥落。

喷射前认真检查隧道断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面，充分保证混凝土与壁面的粘结度。

第二次喷射在系统锚杆、钢筋网、钢支撑施工后进行，以加速围岩自稳，控制变形。

喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。

喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为20～
30cm，以保证混凝土喷射密实。

同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。

3.6钢支撑安装
钢支撑在洞外型钢加工厂设计要求分节加工成型，洞内拼装成型。

严格按设计间距架立。

为充分发挥钢支撑的承载能力，钢支撑必须垂直且与线路方向垂直，其次，架立拱部钢支撑
时，严格控制左、右拱脚标高，以防拱架偏斜，影响与边墙钢支撑拱架的圆顺连接或侵入衬砌厚度。

为方便拱部钢支撑与边墙钢支撑的连接，在拱脚连接处必须置于稳定基岩上和边墙钢支撑连接腿底部必须置于基岩上，以防下沉变形。

4、监控量测
浅埋段施工时将监控量测作为关键工序列为现场组织。

浅埋段区域V级围岩每5延米一个量测断面。

地层沉降是隧道施工过程中控制的重点，地层沉降极易引起隧道局部塌方，隧道沉降观测数据对浅埋段区域施工起着至关重要的参考与分析依据。

浅埋段隧道开挖后围岩难以自稳成拱，地表容易沉陷，为了确保浅埋段的施工安全，地表也要根据实际情况布设测点，进行沉降监测。

地面布点原则为：在1-3倍的洞径范围进行，断面间距为10m，测点走向与线路方向垂直，间距2.5m。

5、施工效果与体会
采用CRD法施工管乙隧道浅埋段的过程中，对拱顶下沉、周边收敛进行了不间断量测。

根据量测数据，管乙隧道30d拱顶下沉最大值为12.84mm、水平收敛最大值为11.62mm；变形速率及时间-沉降曲线无突变，日平均沉降、收敛速率逐渐下降，15d日均沉降/收敛速度普遍低于0.2mm/d，30d日均沉降/收敛速度低于0.1mm/d，围岩趋于稳定状态，表明隧道浅埋段施工过程是安全的。

CRD法施工加强了浅埋段地质围岩的自稳性，对安全稳定施工创造了条件，加上有序的施工组织，使得施工机械化程度大大提高，优化了型钢支撑的受力结构，可最大程度承受开挖后的拱顶应力释放，从而大大减小了冒顶塌方风险。

管乙隧道浅埋段整个施工过程处于安全、快速、优质的可控状态，不仅解决了特殊地段施工困难、工期紧张等问题，而且节约了管理成本，产生了可观的经济效益。

实践证明，CRD法施工隧道浅埋段其有很强的先进性和实用性。

参考文献
[1]徐代宏.浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术[D].成都：西南交通大学，2007.
[2]林希鹤，卢清国，马艳春.超前管棚支护在隧道工程中的应用[J].铁道建筑，2006（8）。

[3]谢世宏，韩玉芳，罗永会.布陇箐隧道浅埋偏压洞口段施工技术[J].国防交通工程与技术，2004（3）。

[4]杨转运.张家山隧道浅埋偏压断施工技术[J].现代交通技术，2008（1）。

[5]朱正旺.浅埋、偏压及残破积地质条件下的隧道洞口段施工[J].铁道标准设计，2007（增刊）。

[6]赵荣生.大跨度、浅埋及软弱围岩隧道进洞施工技术[J].福建建设科技，2007（6）。