（作者：中鐵八局三公司工程部部長張學良） 摘要：為確保淺埋隧道下穿高速公路匝道施工開挖過程中圍巖穩定，保證高速公路在施工過程中安全運行和隧道施工安全，本文主要介紹了施工過程中的超前支護、開挖方式、支護措施以及對高速公路路面、隧道初期支護的監控量測等方法，可為同類工程提供參考。 關鍵詞：淺埋隧道;超前支護；控制爆破；監控量測 一、工程概況 改建鐵路黔桂線獨山隧道，中心里程為D1K390+873.5，全長407m，為單線隧道。隧道穿越地段上覆薄層第四系人工填筑層（Q4ml）、坡殘積（Q4dl+el）粉質黏土，坡洪積（Q4dl+pl）粉質黏土；下伏基巖為泥盆系上統堯梭組（D3Y）灰巖、白云質灰巖夾泥質灰巖，中至厚層夾薄層狀。巖層單斜構造，節理發育。地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，地下水發育，對混凝土無侵蝕性。 該隧道出口DK391+000～+062段共計62m下穿貴新高速公路獨山出口匝道。該段隧道埋深較淺，開挖拱頂至匝道路面最薄覆蓋層僅為5.5 m，最厚處也只有7m，且匝道為2.0m厚度的填方路段。 二、工程特點和難點 1、超前支護和初期支護要求高。隧道穿越地段為貴新高速公路獨山出口匝道會合 處，重型車輛來往頻繁，地面動載變化大，對隧道超前支護和初期支護的施工質量提出了較高要求。 2、開挖進尺和爆破控制嚴。穿越地段最薄覆蓋層僅為5.5 m，且上部 2.0m為人工填土，下部為溶蝕地帶，爆破開挖對路面影響大，因此要嚴格控制開挖進尺和爆破振動。 3、過程動態調整勤。施工過程要加強沉降、收斂和振速測量，并根據觀測數據不斷調整支護參數和爆破設計，以保證隧道正常施工和路面的正常通行。 三、方案比選 1、超前支護方式。 超前支護方法有超前大管棚、小導管、錨桿及超前注漿等多種方法，由于下穿高速公路匝道，要求沉降變形小且均勻。采用超前小管棚或錨桿，不能完全保證沉降均勻，而全段大管棚能保證沉降一致，故選擇了φ89大管棚全段超前支護。由于該段長度達62m，從一端施作長管棚難度大，決定在匝道兩側洞身位置明挖，同時作為長管棚施工平臺，每端長管棚長32m，中間搭接2m。見圖一施工示意圖。 2、開挖方式。 對于單線隧道，開挖主要采用全斷面和臺階法兩種方式，其中臺階法又分長臺階、中臺階和短臺階。在好圍巖，并對沉降變形要求不嚴地段中常采用全斷面開挖，而在圍巖較弱或淺埋隧道中常采用臺階法或超短臺階法。超短臺階上下臺階距離小，開挖斷面閉合較快，能及時的形成閉合支護體系，有利于控制圍巖的變形，能有效的控制地表沉陷，故選擇了短臺階開挖方式，并采用弱爆破，控制每循環進尺在1m左右。 四、施工方法 1、大管棚超前支護 1）工作坑道施工。 由于臨近匝道，工作坑道開挖時嚴格控制爆破，防止飛石，確保交通及人員安全；坑道開挖較深，根據開挖揭示的地質情況，合理選定開挖坡率，并對開挖坡率較小的石質坑壁進行錨網噴臨時防護，以確?？拥纼茸鳂I人員的安全。 2）導向墻施工 在洞口巖壁上施工砼套拱作為大管棚導向墻，內設型鋼鋼架，按設計管棚位置埋設套管并與鋼架焊接。套拱采用型鋼鋼架支設模板澆筑。 3）搭設腳手架 砼達一定強度后，在坑內搭設腳手架，鉆機就位對中后固定，然后開始鉆孔，鉆孔過程中由專人測定鉆孔精度。 4）鉆孔 利用管棚鉆機作為鉆孔機械。鉆機就位后，由測量工按設計圖準確畫出鉆孔位置。施鉆深孔時，鉆機大臂頂緊在掌子面上，當第一節鉆桿鉆入巖層，尾部剩余20～30cm時停止鉆進，接長第二根鉆桿，用聯接套把兩根鉆桿連接牢固，又重新鉆孔，直至鉆孔達到要求深度（比管棚長0.5m以上）后，按同樣方法拆卸鉆桿，鉆機退回原位。鉆孔時要確?？讖奖裙芘锿鈴酱?5～20mm。 5）大管棚注漿 用高壓泵將水泥漿壓入鋼管內，漿液通過鋼管注漿眼壓注入孔壁的縫隙內，固結附近巖土層，采用導管編號隔孔注漿，先注“單”號孔，待1至2天固結后，再注“雙”號孔。壓注水泥砂漿水灰比和注漿壓力符合設計要求或根據試驗確定。 另外，大管棚鉆孔的地質超前預報的作用，在大管棚施工鉆孔過程中認真做好鉆孔紀錄，通過對鉆孔紀錄的分析，發現DK391+025～+035段拱部部分為無填充溶洞，因此在開挖掘進前通過變更設計，對溶洞進行沖砂回填后注漿固結，注漿壓力控制為0.5～1.0KPa，確保了隧道開挖過程中的安全。 2、超短臺階弱爆破開挖 在兩側大管棚施工完備后，兩頭同時采用超短臺階向中部施工，在中部剩余10m長度時，停止一端施工，以保證施工安全。上臺階比下臺階超前3～5m，因此上下臺階交替作業，上臺階的碴一部分靠爆破翻到下臺階，剩余部分由人力配合機械下翻，汽車運輸洞外。 為確保地表路面及其行車的安全，有效控制爆破產生的振動對地表高速公路匝道路面的影響，爆破技術方案主要從兩個方面考慮，一是采用爆破干擾降震技術降低爆破對圍巖的震動；二是使用國產TOP BOX 508型振動信號自記儀2臺配合計算機對爆破振速進行監測處理。分兩個階段實施，一是試驗階段，在隧道未進入此段DK390+950～DK390+970，共20m進行爆破試驗，總結鉆爆參數，優化爆破設計開挖；二是爆破施工階段，將合理的爆破設計方案在DK391+000～DK391+062段進行全面實施。 五、施工監控量測與結果分析 1）隧道拱頂路面沉降觀測 采用水平儀、水準尺，每5m一個斷面，每斷面至少3個測點。中線每5m一個測點； 開挖面距量測斷面前后＜2B時（B為隧道開挖寬度），2次/天；距量測斷面前后＜5B時，1次/2天；距量測斷面前后＞5B時，1次/周。 2）收斂變形量測 隧道開挖后，周邊點的位移是圍巖和初期支護力學形態變化最直接、最明顯的反映，凈空的變化是圍巖變形最明顯的體現。 本隧道收斂控測以每1.0m一個斷面，每個收斂監控量測斷面有兩組收斂測線，分別置于上、下臺階，采用JSS30—10/15A型數顯示收斂計配合地質羅盤，水平儀，水平尺，掛鉤鋼尺等進行量測，并用鐵科院西南分院研制的監控量測分析軟件進行數據分析，提供施工參數。 3）微震爆破的監控量測： 采國產TOP BOX 508S型振動信號自記儀2臺，探頭4個，計算機1臺（配合topivew1.5測試軟件處理程序），組成監測儀器進行爆破振動監測。監測時測點選擇每次爆破里程對應的前后4個地面監測點，監測頻率與爆破次數相同。 量測結果：在施工中，通過對高速公路匝道路面位移、沉降及爆破振動的觀測，測得位移最大值1cm（相對于原始點的水平位移值），沉降觀測最大值6mm（相對于原始點的鉆重沉降值），爆破振速值在2cm/s以內，達到了設計的要求，確保了高速公路路面的安全。 六、結束語 通過施工及監測分析的結果表明，隧道順利下穿高速公路，并保證高速公路的正常運營。 對于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段采用長大管棚施工工藝，提前發揮超前支護作用，增加了施工安全度，提高隧道的長期穩定性，具有顯著的經濟效益和社會效益；在管棚支護下開挖，可減少地表下沉和防止圍巖坍塌；管棚鉆孔可作為地質預探預報，地質資料可指導洞身開挖提供依據；管棚施工工藝的引用，對軟弱地質圍巖隧道施工技術的探索邁開新的步伐。