隧道下穿高速公路浅埋段施工技术探析

姚永坤

（甘肃五环公路工程有限公司，甘肃 兰州 730000）

由于隧道下穿高速公路地质条件和自然环境的影响，隧道下穿的工程建设现状越来越多，加上项目施工过程针对隧道上方公路影响较大，因此，在项目施工环节中需要尽可能减少对上方道路周边的影响。

1 高速公路浅埋段施工设施

1.1 安全设施

隧道下穿高速公路在施工过程中，主要包含标志线路、电子显示、防护栏杆、隔离栅栏以及防落网等相关设施和仪器设备，必须设定多种自然灾害预警系统在山岭路段，所以需要安装和设定加水站点、检修站点以及降温设备等，并且设定警示作用的交通线路，随后还需要设定特殊的防撞墙体，因此，在中央分隔带逐渐使用预应力防护护栏，不仅不影响活动开口功能，还会改善活动开口位置的防撞等级较低缺点。

1.2 服务设施

高速公路在建设过程中，需要在沿线平均每50km位置设定基础的服务区域，内部需要设置加油站、停车场、休息区域等。其中服务区域则是高速公路内部十分重要的配套设施，为长距离行车提供必要的安全保证，与建筑方案设计与景观设计相互结合，科学选择施工地址，需要与周边的山水自然环境相互协调处理，关注社会信息的传递和沟通，科学规划复杂的功能结构布局，有效保留特色的建筑风貌和传统的空间格局，完成服务区内的人流和车流的安全性和通畅性，其区域内部设施需要使用节能技术保护自然环境。

2 工程概况

在隧道位于某市全域境内，整体高速公路一般分为双向六车道隧道，其中隧道从现有的高速公路穿越，整体道路走向角度为280°左右，与高速公路的角度为32°。按照设计速度为8080km/h的双向六车道一级公路作为施工标准进行结构修建，其中高速公路隧道左方向洞口长度为455m，右侧洞口长度为505m，其中左、右幅测试线路距离大约为25m，净距离约为21m，隧道单向建筑界限净空为4.7m，属于道路自身属于分离式浅埋偏压短隧道。

其中，隧道左方向下段段落为ZK0+988ZK1+092，整体长度一般为104m，其隧道左线路在高速公路拱顶位置上覆盖层基础厚度为4.5m，右侧下端段落为YK0+912，长度约为105m，隧道右侧线路在高速公路拱顶覆盖厚度为5.9m。

由于隧道浅埋下穿越高速公路必须穿越采石坑范围内，所以该范围内回填情况基本上为土石混杂填充区域，其建筑厚度约为11m。其中，隧道围岩一般为碎石土壤、残余土壤时受到岩石扰动极易软化、粉碎，加上风化水平较强，岩石结构体呈现出粉碎分散结构，导致无支护结构极易塌方现状，为此需要针对此阶段隧道围岩进行土壤结构体进行结构加固和完善后，才能进行隧道施工。

3 高速公路浅埋段设计方案

高速公路工程施工前，应结合实际施工要求完善具体的施工方案，并且按照实际工程状态进行结构优化，其中隧道左洞的结构围岩与方案设计具有较大的变化，由于围岩属于回填土块混杂填充结构，所以自身稳定能力相对比较薄弱，而隧道内部结构面实施过程中，其公路水沟下方会产生冒顶问题和不足，因此，施工过程中需要针对塌方处理工作制定详细的应对策略。

其中原始施工方案设计中，如果使用超前支护模式，主要应用超前锚杆以及超前小型导管，但是，此种施工技术无法保证施工生产安全性和功率运行安全性，所以需要按照交通运输部门以及高速公路管理部门的文件需求，为此高速公路设计部门以及施工单位多方进行研究和探索后，明确全新的设计方案，同时，利用钢筋混凝土盖板代替路面结构、大棚超前支护以及隧道暗挖施工等。

而在施工设计方案实施过程中，连续钢筋混凝土盖板施工图纸在方案设计以厚度为34cm连续钢筋混凝土路面结构，以此代替部分路面结构厚度，同时，在道路建设过程中，需要将连续钢筋混凝土结构盖板作为基层路面，主要通过路面结构以此保护公路路面，实现隧道施工时公路封闭交通，完成安全应急辅助的最终目的。

除此之外，在隧道暗面挖掘以及支护方面，在施工图纸设计时，应该浅埋下穿段落的隧道，并且使用直径为108mm的超前大管道棚，以及直径为42mm的超前小导管的支护结构，最终在洞口内部灌注泥浆以此加固岩石结构体。其大型管道棚的长度为12m，纵方向距离应设定为6m，环向间距为30cm，小导管基础长为5m，而在实际操作过程中，小导管的最大作用则是最大程度对大管切割土壤结构体进行注浆加固操作，其隧道开挖过程中则需要使用双侧引导坑法进行施工，并且使用双层钢架结构进行初期支护，强化隧道以及钢筋方案设计所组成的衬砌模式，防止隧道拱顶覆盖层对公路运行造成安全风险和威胁。

4 高速公路浅埋段施工方案

4.1 隧道施工流程

在高速公路实施过程中，其施工方案需要使用高速公路钢筋混凝土盖板以及隧道挖掘相结合的方式进行。

钢筋混凝土盖板施工流程首先针对交通结构进行位置控制和更改布置、路面结构刨铣、拆除设施、钢筋混凝土盖板施工、高速路面沥青施工直至回路高速设备，确保高速公路能够正常运行。

隧道暗挖施工流程实施工程中，首先，需要在超前支护结构以及管棚施工以及泥浆进行灌注、双侧墙壁进行结构开挖、高速公路初期进行支护、临时支护、永久初期结构支护以及路面结构。其中隧道掘进施工受到超前支护管道棚施工的约束和限制，所以整个高速公路每个阶段长度为6m，为一个施工循环。

4.2 钢筋混凝土

在交通完成基础布置控制后，需要施工1号板工程开展项目施工，及时拆除护栏、等待树木移植后，需要针对原始路面以及中间地带进行刨铣开挖，其钢筋骨架则需要在现场进行技术加工和制作，为此必须满足钢筋基础加工标准要求，确保高速公路路面能够实现钢筋加工制作和安装等基础工序，所以混凝土浇筑应使用地泵方式进行，确保工序按照标准流程，完成混凝土施工持续7天后，开始进行路面沥青的铺设施工，等待1号项目施工任务后，需要进行交通布置和控制，施工2号板材能够保证与其他板材具有一致性。

等待2号结构板材施工后，需要进行交通道路改道，并且实施安装3号板材，其施工流程需要与1号2号一致性。其混凝土结构板材位置位于沥青中间底层，为了防止板材与其下方岩石土壤缝隙产生沉降，所以在混凝土板材施工完成前，需要在结构板底与路基裂缝进行预埋注浆钢管，等待混凝土施工完成后，需要针对板材以及岩石结构体系之间的空隙进行灌注加固处理。

4.3 超前支护施工

为了防止大管棚建设过程中，致使钢管设备不能放置标准设计长度，其中大管棚一般使用专业设备进行钻孔处理，确保套管能够保护墙壁，并且让管棚建设时能够达到预先设定的长度，由于隧道上方的围岩结构相对比较分散，因此，注浆以及钻孔施工需要保证基础的交叉建设，比如，在前期管道安装结束时，需要进行泥浆灌注，以此实现固定土壤结作用。所以工程实施过程中，钢管制作前端形态需要保证为尖端状态，管道内部周长需要钻取直径为6mm的注浆孔，随后设定止浆球阀。

4.3.1 钻孔

放样测量时，首先，在设定孔洞位置点上进行标记处理，让钢管沿着隧道外部轮廓进行结构开挖，而在开孔时，首先设备需要进行低速钻进，等待孔洞形成后再加速钻取，同时，在孔洞过程中需要随时检查孔洞位置的正确性，严格控制孔洞外部角度和上扬角度，防止在内部结构产生超大挖掘和钢管深入挖掘内部，并且认真做好钻进流程的原始记录，及时针对孔洞岩石土壤进行地质判断和详细描述，作为开挖空洞自身的地质预测或者洞动身开挖理论根据制作成钢材质管道，并且焊接成圆锥形的钻机冲击力和推动力进行结构顶进。

4.3.2 注浆

在注浆操作过程中，应保证孔洞直径以及孔洞深度等基础要求，防止孔洞堵塞，有效清除管道内部的积累物，随后在进行泥浆灌注。其中泥浆灌注顺序则由下至上进行跳跃注浆操作，确保浆液不流失。由于下方隧道围岩上方结构松散，不易形成孔洞，因此，在管道传输后需要及时进行注浆进行技术处理，完善土壤自身特点，致使后续钻孔能够更加便捷和简易，等待注浆完成后，需要根据泥浆压力、注浆总量以及注浆时间进一步判断是否结束，当注浆压力达到或者接近极限压力范围时，将结束注浆操作。所以当注浆压力超过或者终极压力达到80%时，会产生较大的跑浆问题，而经过间接注浆后则可以结束注浆，当注浆数量达到或者超过设计注浆数量，致使孔洞管道出现冒浆时直接结束。

等待水泥注浆完成后等待注浆压力稳定后，则需要及时关闭球阀设备，而在泥浆注浆异常问题后，水泥泥浆的压力数值则会大幅度提升，一旦产生管道堵塞则无法疏通整个管道。由于泥浆物质进浆数量较大，所以道路压力长时间不会不升高，则应积极调整浆液浓度以及配合比例，尽可能缩短凝胶时间，致使浆液物质在缝隙中具有相对停留的时间，以便于胶质物质凝结。但是，停留时间不能超过混合泥浆时间，才能避免注浆不饱满问题。

4.4 钻爆开挖施工

由于在浅埋时间段落的特殊条件约束和限制，要求严格使用弱爆破施工原则进行，尽可能减少围岩移动并且减少设备轻振动对车辆路过公路的影响，所以需要根据围岩运转特点在弱爆破原则上科学、合理选择孔洞间距，严密组织人工进行钻孔处理，精准地计算出药量，严格控制周边孔洞的安装药量，间隔安装药量，致使药量沿着孔洞全长均匀分布。

由于工程自身特点，需要使用乳化炸药，所以爆破钻孔操作时，应统一指挥进行协调行动，认真定位、定质以及定量等岗位责任管理制度，并且分区域按照一定顺序进行钻孔处理，防止各个施工环节相互干扰、碰撞以及拥挤等。而当钻孔操作时，最好固定钻孔，以便于熟练专业技术，掌握管理规律，提升钻孔的运转速度、质量以及精准性。

4.5 施工注意事项

由于高速公路下方在建设过程中需要重视外部围岩保护结构，应降低高速公路对围岩的重复阻碍和困扰，以此降低围岩结构振动，减少对车辆的影响，为此使用爆破硬件设备和仪器时，应始终坚持弱爆破基础原则，有效将基础爆破面积控制在2cm/s内。

其中心核心部位则需要根据上、下台阶进行结构开挖，所以进行掌面进行挖掘施工后，应使用初级喷砼及时关闭，并且隔绝掌面与潮湿空气接触，以此保证结构挖面的稳定性。

实际开展隧道施工和建设时，首先，需要开展结构顶部施工和建设，因此，项目施工时，应针对隧道护拱区域进行全面建设和施工，项目实际建设时，钢架搭建拱架脚不能设定渣土上，所以需要临时拆除钢架结构，并且从根本上保证隧道工程进行初期支护时，其变形数据的稳定程度，当在初期支护完成后，需及时对围岩结构进行补偿施工，初期支护建设时，则需要提前安装直径为42mm的回填注浆管道，确保安装距离为2×2m。为此泥浆物质应使用纯水泥泥浆物质，其水资源和灰物质的结构比例需要控制在1:1.5，其注浆压力控制在0.5MPa。

由于隧道建设时，其中在浅埋施工阶段的洞口中心线围岩效果相对较高，因此，在该施工区域应铺设花岗岩石，因此，浅埋施工阶段进行挖掘和施工时，如果以隧道中心线路以下的围岩较小，所以自身自稳能力，需要大量的药量进行爆破挖掘时，需要使用上半部分双侧内部引导坑进行结构开挖，而下半部分则需要使用台阶进行结构开挖。

5 结语

由此可见，隧道工程建设时，高速公路在浅埋路段施工，并且所涉及工艺技术种类较多，在项目施工过程中，需要做好技术质量控制工作，以此保证公路隧道施工可以符合技术操作的核心要求，为实际工程施工提供有益参考。