浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工技术分析

浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工技术分析

黄志鹏

湖南省沅辰高速公路建设开发有限公司 湖南娄底410000

摘  要：论文以某地区浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工为案例背景，针对该隧道施工过程中的技术难题与挑战进行深入研究，详细探讨了出洞施工中的关键技术和施工过程中的安全防护措施。研究认为，浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工是交通基础设施建设的关键环节，面临着复杂的地质条件和严峻的技术挑战。通过深入分析关键技术如管棚注浆、开挖支护、监控量测等的实际应用，以及排水防水和边仰坡防护等安全措施的有效实施，可以显著提高隧道施工的安全性和效率。这对于推动隧道工程领域的技术进步和行业发展具有重要意义。

关键词：浅埋偏压桥隧相接隧道；洞口；施工

前言：浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工，是一项技术挑战极高的工程。这种施工环境要求隧道顶部覆盖层较浅，且存在偏压现象，即隧道两侧受力不均。在出洞施工过程中，需要特别注意隧道结构的稳定性和安全性。施工人员需严格遵循“超前支护、短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”的原则，确保每一步施工都得到有效监控和及时加固。同时，还需充分考虑地质条件、气候因素等对施工的影响，确保隧道出洞施工顺利进行，保障工程质量与安全。

1.某隧道线路施工概况

某隧道设计为双线分离式，左线1540m，右线1530m，最大埋深达207.7m。采用削竹式洞门，确保稳定与美观。通风以自然为主，辅以电光照明，保障行车安全。隧道内设计合理，净高5m，净宽10.75m，进出口设明洞，确保行车舒适度与安全性。Ⅲ级围岩占据主导，其余等级也有分布。整体设计充分考虑地质与行车需求，为安全高效交通提供坚实保障。

2.隧道设计与施工难点

浅埋偏压桥隧相接隧道的出洞施工面临多重挑战。地形险峻、岩石破碎、强度低，加之双向掘进和反坡设计，排水问题尤为突出。分台阶开挖虽灵活，但上下作业干扰大，围岩扰动增加，施工安全受威胁。上部覆盖的坚硬土壤进一步加大施工难度。特别是反坡设计导致自然排水受限，地下水丰富，每日需排出大量积水，对排水系统提出高要求。因此，施工中需综合考虑地形、地质、水文因素，采用科学施工技术和管理措施，确保安全与质量[1]。

3.浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工关键技术

3.1管棚注浆技术

针对隧道出洞口段的特殊地质条件，采用了管棚注浆技术进行加固处理。首先，根据隧道设计参数和地质勘察结果，选择了Φ108mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管作为注浆管，每节钢管长度为4m或6m，总长达到40m。在管棚施工过程中，环向间距设置为0.4m，共设置了36根注浆管，外插角控制在1°～2°之间。注浆过程中，采用了M20水泥砂浆作为注浆材料，注浆压力稳定在1～2Mpa，确保浆液能够充分渗透到岩层裂隙中。在注浆管安装完毕后，进行了孔口密封处理，以防止注浆过程中浆液外泄。注浆过程中，要严格控制注浆速度和注浆量，确保浆液能够均匀分布并达到预期的加固效果。通过管棚注浆技术的实施，有效地改善了隧道出洞口段岩层的物理力学性质，提高岩层的承载力和稳定性。同时，注浆浆液填充了岩层中的裂隙和空隙，形成了稳定的加固层，有效抑制围岩的松动和垮塌。在隧道穿越破碎带、松散带、软弱地层等复杂地质条件时，管棚注浆技术发挥了显著作用，为隧道的安全施工提供了有力保障。

图1   管棚注浆技术示意图

3.2开挖与支护技术

根据地质勘察结果和隧道设计参数，该隧道采用了分台阶预留核心土的方法进行开挖。在开挖过程中，严格控制了开挖进尺，每循环开挖进尺不超过2m，以减少对围岩的扰动。对于软弱破碎的岩层，采取了“弱爆破、短进尺”的原则，通过合理设置爆破参数，减小了爆破对围岩的破坏。在支护方面，该隧道采用了超前支护和初期支护相结合的方式。超前支护主要是通过注浆小导管进行，导管长度为4m，间距为0.4m，外插角控制在1°～2°之间。注浆材料采用M20水泥砂浆，注浆压力保持在1～2Mpa，以确保浆液能够充分渗透到岩层裂隙中，提高围岩的整体稳定性。初期支护则主要采用了钢拱架和喷射混凝土相结合的方式。钢拱架间距设置为0.8m，喷射混凝土厚度为20cm，强度等级为C30。在支护过程中，确保了钢拱架与围岩的紧密贴合，喷射混凝土也均匀覆盖在钢拱架上，形成了稳定的支护结构。通过开挖与支护技术的有效实施，该隧道在浅埋偏压条件下成功实现了安全出洞[2]。

图2  浅埋偏压条件下隧道分台阶预留核心土方法开挖

3.3监控量测与超前地质预报

该隧道为确保施工安全与结构稳定，实施了全面的量测系统。该系统包含位移量测、应力监测与地质雷达扫描。位移量测每日至少一次，精度控制在±1mm内，实时监测隧道拱顶、侧壁及底部的变形情况。应力监测则通过埋设传感器实时追踪隧道结构应力变化。地质雷达扫描则用于探测隧道前方地质条件，确保施工顺利进行。在超前地质预报方面，该隧道结合地质勘察、钻探与TSP物探方法，构建详细的地质模型，预测潜在地质风险，并结合现场实际与监测数据不断优化预报结果，为施工提供精准指导。这一综合系统确保了隧道施工的安全与高效。

3.4排水与防水措施

该隧道在开挖前进行了详细的地质勘察和水文分析，确定了隧道内的主要渗水和排水区域。在开挖过程中，隧道内设置了完善的排水系统，包括环向排水带、侧沟和中心水沟等。其中，环向排水带沿隧道拱墙初支面环向钻孔，孔口处安装数根φ50mm的软式透水管，与侧沟相连通，形成有效的排水通道。侧沟主要起汇水作用，而中心水沟则负责将积水排至隧道外。在防水方面，该隧道采取了多项措施。首先，在隧道衬砌混凝土中添加防水剂，提高混凝土的抗渗性能。其次，在衬砌混凝土表面铺设复合防水板，进一步阻隔水分渗透。此外，隧道内还设置了纵向和环向的止水带，以应对施工缝和变形缝可能产生的渗漏问题。具体来讲，该隧道每10m环向设置一道φ50mm的软式透水管，并在透水管外铺设排水板，确保水分能够及时排出。边墙底部以上1.2m处设置φ100mm的软式纵向透水管，用三通管引至水沟排出洞外。这些排水管的设置密度和位置均经过精心计算和设计，以确保隧道内的积水能够及时排出[3]。

3.5边仰坡及洞口坡面防护

该隧道在洞口边仰坡开挖后，迅速进行临时防护。明暗交界处和仰坡部分均采用喷锚、挂网联合支护，确保稳定性。Φ25mm、L=5m的砂浆锚杆按梅花状布置，Φ10mm钢筋网网格为15cm×15cm，与锚杆连接形成防护体系。C25喷射砼封闭坡面，厚度10cm，采用分层喷射确保紧密结合。施工考虑季节性影响，避免雨季作业，雨后及时排查处理隐患。严格执行分级开挖与防护，避免长时间暴露，确保施工安全与质量。

表1  浅埋偏压隧道洞口边仰坡防护施工方案概览

4.浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工过程中安全防护措施

在应对复杂地形和地质条件方面，我们采取了针对性的措施。针对岩石破碎率高达80%、强度仅为30MPa的出口段，我们加强了超前支护，通过注浆小导管注浆，导管长4m，间距0.4m，确保隧道结构的稳定性。对于上部覆盖的10米厚风积黄土和古土壤，采用喷锚支护，锚杆间距1m×1m，喷射混凝土厚度为10cm，能够有效防止坍塌事故。面对日排水量高达2000立方米的挑战，配备了足够的抽水设施，确保排水顺畅。并且，在隧道内设置环向排水带和中心水沟，及时将积水排出洞外，防止水害事故的发生。在施工技术上，严格执行“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则。每次爆破进尺控制在2m以内，减小了对围岩的扰动[4]。在支护方面，隧道支护采用钢拱架与C25喷射混凝土结合，间距0.8m，混凝土厚20cm，确保稳定性。洞内氧气含量保持19.5%以上，保障人员安全。易燃易爆品分类存放，有专人管理。建立安全监测和应急处理机制，对隧道内的各项参数进行实时监测，发现异常及时采取措施。

表2 复杂地形与地质条件下隧道施工安全措施概览

结语：

综上所述，浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工面临复杂的地质环境和严格的技术要求。通过详细分析施工概况、设计难点及关键技术（如管棚注浆、开挖支护、监控量测、排水防水、坡面防护等），工作人员深刻认识到安全防护措施的重要性。这些技术不仅保障了施工过程的顺利进行，也为类似隧道工程提供了宝贵的经验，对于提高隧道施工的安全性和效率，具有重要的现实意义和广泛的应用前景。

参考文献：

[1]李昕,刘建超,李栋.浅埋偏压桥隧相接隧道出洞施工技术[J].筑路机械与施工机械化,2020,(Z1):96-101.

[2]曾艳辉.浅埋偏压隧道施工技术[J].运输经理世界,2024,(05): 100-102.

[3]陈家征,李忠. 浅埋偏压小净距隧道管棚支护参数优化研究[J].河北工程大学学报(自然科学版),2024,(02):59-70.

[4]唐能,刘志义,苏一波,等. 隧道浅埋、偏压及软弱围岩研究与施工方法研究 [J].运输经理世界,2023,(36):119-122.