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【摘 要】本文通过实例工程对隧道下穿高速公路施工技术进行探讨，希望业内人士相互学习，交流。
【关键词】暗挖浅埋；隧道；施工技术
1、工程概况
图1 绕城高速公路与隧道平面位置关系图
长春地铁1号线出入段线暗挖区间下穿绕城高速公路，该段高速为下拉槽结构，隧道结构顶距离高速路面最近处仅为4.3m，暗挖区间与公路夹角为100°13’，绕城高速公路路面宽约24米，中央分隔带宽约1.9m，两侧边坡长度约11m。区间隧道成椭圆形，截面尺寸为：高9.36m，宽12.2m。暗挖区间采用双侧壁导坑法施工，衬砌采用复合式衬砌结构，超前地层加固采用φ400管棚和DN32小导管注浆，初期支护采用C20网喷棍凝土+格栅钢架，二次衬砌为C40模筑钢筋混凝土，抗渗标号为P10。暗挖区间与高速公路平面位置关系见图1。
2、工程地质
场区地层由第四系全新统人工填土层、第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土、白垩纪泥岩组成。
第①层杂填土：稍湿，稍密，顶部0.4m左右为沥青路面； 第②1层粉质粘土：可塑，底部呈可偏硬塑；层厚5.68m；第②2层粉质粘土：软塑～可塑，层厚9.83 m；第②4层粉质粘土：可塑～硬塑，层厚8.06m；第②5层粘土：硬塑～坚硬，层厚2.31m；第②6层砾砂：中密～密实，饱和，层厚5.56m；第③1层全风化泥岩：硬塑～坚硬状，遇水软化，易崩解，层厚10.32m；第③2层强风化泥岩：遇水易软化，易崩解，层厚10m；第③3层中风化泥岩：遇水易软化，易崩解，层厚36.35m。
3、工程重难点分析
（1）隧道埋深浅，顶部覆土厚度仅为4.3m，且为双线隧道，属于浅埋大跨隧道，施工中容易造成顶部坍塌等危险。
（2）隧道下穿已正常运营的绕城高速公路，施工中对沉降控制要求高，保证行车安全责任重大。
（3）隧道采用双侧壁导坑法施工，工序多，工序复杂，工艺要求高，且存在群洞效应。
（4）做好地面及洞内监测工作，并根据监测数据，实时调整支护参数，优化施工工艺。
4、下穿绕城高速主要施工方法
4.1 管棚加强措施
下穿绕城高速公路的总体施工思路时在隧道开挖之前，先进行超前大管棚施工，管棚采用直径400钢管，间距500mm，形成管幕对暗挖区间下穿绕城高速公路段土体进行加固处理，管幕布置在拱部150°范围内，钢管长100m。
管内注浆：管内注浆采用M25水泥砂浆，注浆由一端进行，注浆口设在一端，出浆口位于另一端，设在钢管顶部，当出浆口流出浆液后，关上阀门，然后加压至0.8Mp。待浆液固结后，进行二次注浆，即将一端钢管端头部位割开，使管内水流出或抽出，然后进行填充注浆，填充注浆时，可加入适量的膨胀剂，注浆效果通过割开管头部位进行检验。
4.2 双排导管注浆加固
管棚采用ф400的热轧钢管，壁厚10mm，环向间距500mm，钢管内灌注水泥砂浆，管棚间注浆采用双排小导管进行注浆，每榀格栅打设一排，导管选用DN32水煤气管，t=3.25mm，第一排长度2.5m，角度向上10-15°，第二排长度3.0m，角度向上30-45°，注浆浆液选用水泥浆+水玻璃双液浆，浆液配比1：1，水泥浆配合比为1：0.5，水玻璃稀释至25-35玻美度。注浆锚管一端成尖锥形，另一端焊上铁箍，在距铁箍端0.5-1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔100-200mm呈梅花形布设，孔位互成90°，孔径6-8mm，以便向土體内压注浆液。见图2
图2 管棚间双排小导管注浆加固后示意图
4.3 开洞前加固措施
在进行管棚注浆加固前，首先对隧道全断面地层进行注浆加固，保证开挖掌子面稳定性。处理后的土体应有良好的均匀性和自立性。加固采用DN32水煤气管，t=3.25mm，长度5.0m，外插角30°～40°，间距1m*1m；管内注浆浆液采用水泥浆，浆液配合比应由现场试验确定，注浆压力0.4～0.6MPa，注浆加固体直径不小于0.5m；打设导管时，应将导管与竖井侧壁钢格栅焊接牢固，并避开暗挖区间的初支结构。
4.4 双侧壁导坑法开挖支护
双侧壁导坑法是将大断面分割为多个小洞室，解决浅埋、偏压隧道开挖的安全性问题。与其他施工方法相比，将隧道分为多个导洞，减小了每次开挖后土体的临空面，导洞单独成环，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降非常好，每道工序受力体系完整，结构受力均匀，变形小。
4.4.1 施工工序
双侧壁导坑法工序见图3。
序号 工序图 施工方法
1 1、施做拱部超前小导管注浆加固地层；
2 2、施做一侧上导坑超前小导管，注浆加固地层；台阶法分别开挖1、2号洞室，施做初期支护，打设锁脚锚杆，1、2号洞室纵向开挖步距不小于15米；
3 2、台阶法开挖3、4号洞室，施做初期支护，打设注浆锚管1、3号洞室，2、4号洞室纵向步距15米；
4 4、台阶法开挖5号洞室，施做拱部初期支护以及临时仰拱；
5 5、开挖6号洞室，施做初期支护；
6 6、分段割除下部部分临时中隔壁，一次拆除长度不大于6.0m。（每榀进行换撑）找平处理，铺设防水层，最后施做A部底板以及部分边墙二次衬砌，待底拱结构达到设计强度后，将临时中隔壁回撑至结构底板；
7 7、分段破除临时仰拱端头部分，一次破除长度不大于6.0m。施做B部边墙二次衬砌；架设临时支撑；
8 8、架设临时支撑，分段破除中部临时中隔壁，一次破除长度不大于6.0m。施做C部二次衬砌；
9 9、封闭成环。
图3 双侧壁导坑法施工步序图 4.4.2 施工要点
（1）遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测”地铁施工十八字方针。
（2）对路面沉降严格控制，每一步开挖必须快速闭合成环，最大限度的减少开挖临空时间。
（3）进洞第一榀格栅和竖井井壁初支的连接质量非常重要，竖井的加强格栅和隧道的第一榀格栅形成的受力体系，对开洞后的稳定特别重要。
（4）每个导洞掌子面必须预留核心土，消除掌子面的应力松弛现象。
（5）采用人工辅以小型工具开挖，循环进尺为0.5m，且每个导洞间均错开一定的安全步距，上下导洞开挖步距不宜小于15m，左右导洞步距不宜小于30m。
（6）在整洞贯通、初期支护封闭成环后，结合监测数据拆除临时支撑，尽快施做二次衬砌。工序转换时，也是最危险的时间段，增大初期支护的强度是确保施工安全的关键。
4.4.3 沉降控制措施
沉降控制主要采取初期支护背后回填注浆等辅助型措施，结构闭合成环后及时进行背后回填注浆工作，施工过程中，当检测数据显示洞内或路面沉降速率过大时，及时安排人员进行注浆工作。
（1）掌子面注浆加固
为确保掌子面开挖时的稳定，开挖前，在掌子面拱部打设超前小导管，注浆管采用DN32水煤气管，壁厚3.25mm，长度2.0m，间距400mm，梅花形布设，注浆浆液选用水泥浆。
（2）锁脚锚管加固
导洞施工时，在每榀格栅的节点处打设2根注浆锚管，锚管选用DN32水煤气管，壁厚3.25mm，长度3.0m，外插角向下40°～45°，注浆浆液选用水泥浆。
（3）背后回填注浆
初期支护时，拱顶及侧壁预埋DN32水煤气管，壁厚3.25mm，长度1.0m，环向间距3.0m，纵向间距3.0m，呈梅花形布设，必要时间距加密，初期支护闭合成环一定长度后，既对初支背后进行回填注浆，注浆浆液选用水泥浆。
（4）换撑加密
工序在转换时，也是沉降最明显并且风险最大的时候，双侧壁导坑在施做仰拱衬砌时，换撑的频率要加密，且要把层间的空隙用砂浆填充密实。
引起地面沉降的原因是多方面的，控制沉降的措施也是多面的，每个原因和处理措施必须都要有针对性的进行，现场技术人员24小时值班，时刻注意掌子面动态，根据监测数据及时调整，随时发现失控点，并及时采取补救措施，坚持做到掌子面和洞内状况的动态化管理。
5、洞内及高速路面监测
为了确保施工中区间开挖及周边环境的安全，需要随时通过施工过程中的现场量測结果为设计和施工提供必要的监测数据并通过监测数据分析、处理、计算、判断进行预测和反馈，为工程和周边环境安全提供可靠的信息。
5.1洞内监测
（1）收敛点布设
区间水平收敛点为每导洞一条，每隔5m布设1个断面，剖面布置示意图见图4。
施工前的初始数据采集
初始数据在测点埋设完成后经验收合格尽早读取，每条测线重复测量三次取平均值。
图4 断面监控量测示意图
5.2高速路面监测
高速路地表沉降监测采用水准仪配钢尺测量和全站仪配棱镜进行测量。一般情况下监测频率在一天一次，当沉降速率过大时，需加强监测，并应根据实际变形情况进行及时调整。
绕城高速路北侧监测点为Ф22螺纹钢，长度2米，埋深1.9米，外露0.10米，共计7根。利用天宝DINI03电子水准仪进行测量。
绕城高速路绿化带及南侧监测点为监测棱镜，用直流冲击钻在路缘石上打设0.05米深，放入膨胀螺丝固定好监测棱镜，共10个监测棱镜。
图5 绕城高速监测布置
监测的数据及时进行分析处理和信息反馈，确保环城路及长营高速公路的稳定和安全。如发现异常现象。立即复测核实，明确无误后及时报送监理，第三方监测及建设单位，发出警界报告，分析原因，并立即采取相应措施。
6、结语
长春地铁1号线出入段线矿山法区间下穿绕城高速公路工程，通过大管棚超前加固，施工中遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”地铁施工十八字方针，在保证绕城高速正常通车的同时确保了施工安全。
【关键词】暗挖浅埋；隧道；施工技术
1、工程概况
图1 绕城高速公路与隧道平面位置关系图
长春地铁1号线出入段线暗挖区间下穿绕城高速公路，该段高速为下拉槽结构，隧道结构顶距离高速路面最近处仅为4.3m，暗挖区间与公路夹角为100°13’，绕城高速公路路面宽约24米，中央分隔带宽约1.9m，两侧边坡长度约11m。区间隧道成椭圆形，截面尺寸为：高9.36m，宽12.2m。暗挖区间采用双侧壁导坑法施工，衬砌采用复合式衬砌结构，超前地层加固采用φ400管棚和DN32小导管注浆，初期支护采用C20网喷棍凝土+格栅钢架，二次衬砌为C40模筑钢筋混凝土，抗渗标号为P10。暗挖区间与高速公路平面位置关系见图1。
2、工程地质
场区地层由第四系全新统人工填土层、第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土、白垩纪泥岩组成。
第①层杂填土：稍湿，稍密，顶部0.4m左右为沥青路面； 第②1层粉质粘土：可塑，底部呈可偏硬塑；层厚5.68m；第②2层粉质粘土：软塑～可塑，层厚9.83 m；第②4层粉质粘土：可塑～硬塑，层厚8.06m；第②5层粘土：硬塑～坚硬，层厚2.31m；第②6层砾砂：中密～密实，饱和，层厚5.56m；第③1层全风化泥岩：硬塑～坚硬状，遇水软化，易崩解，层厚10.32m；第③2层强风化泥岩：遇水易软化，易崩解，层厚10m；第③3层中风化泥岩：遇水易软化，易崩解，层厚36.35m。
3、工程重难点分析
（1）隧道埋深浅，顶部覆土厚度仅为4.3m，且为双线隧道，属于浅埋大跨隧道，施工中容易造成顶部坍塌等危险。
（2）隧道下穿已正常运营的绕城高速公路，施工中对沉降控制要求高，保证行车安全责任重大。
（3）隧道采用双侧壁导坑法施工，工序多，工序复杂，工艺要求高，且存在群洞效应。
（4）做好地面及洞内监测工作，并根据监测数据，实时调整支护参数，优化施工工艺。
4、下穿绕城高速主要施工方法
4.1 管棚加强措施
下穿绕城高速公路的总体施工思路时在隧道开挖之前，先进行超前大管棚施工，管棚采用直径400钢管，间距500mm，形成管幕对暗挖区间下穿绕城高速公路段土体进行加固处理，管幕布置在拱部150°范围内，钢管长100m。
管内注浆：管内注浆采用M25水泥砂浆，注浆由一端进行，注浆口设在一端，出浆口位于另一端，设在钢管顶部，当出浆口流出浆液后，关上阀门，然后加压至0.8Mp。待浆液固结后，进行二次注浆，即将一端钢管端头部位割开，使管内水流出或抽出，然后进行填充注浆，填充注浆时，可加入适量的膨胀剂，注浆效果通过割开管头部位进行检验。
4.2 双排导管注浆加固
管棚采用ф400的热轧钢管，壁厚10mm，环向间距500mm，钢管内灌注水泥砂浆，管棚间注浆采用双排小导管进行注浆，每榀格栅打设一排，导管选用DN32水煤气管，t=3.25mm，第一排长度2.5m，角度向上10-15°，第二排长度3.0m，角度向上30-45°，注浆浆液选用水泥浆+水玻璃双液浆，浆液配比1：1，水泥浆配合比为1：0.5，水玻璃稀释至25-35玻美度。注浆锚管一端成尖锥形，另一端焊上铁箍，在距铁箍端0.5-1.0m处开始钻孔，钻孔沿管壁间隔100-200mm呈梅花形布设，孔位互成90°，孔径6-8mm，以便向土體内压注浆液。见图2
图2 管棚间双排小导管注浆加固后示意图
4.3 开洞前加固措施
在进行管棚注浆加固前，首先对隧道全断面地层进行注浆加固，保证开挖掌子面稳定性。处理后的土体应有良好的均匀性和自立性。加固采用DN32水煤气管，t=3.25mm，长度5.0m，外插角30°～40°，间距1m*1m；管内注浆浆液采用水泥浆，浆液配合比应由现场试验确定，注浆压力0.4～0.6MPa，注浆加固体直径不小于0.5m；打设导管时，应将导管与竖井侧壁钢格栅焊接牢固，并避开暗挖区间的初支结构。
4.4 双侧壁导坑法开挖支护
双侧壁导坑法是将大断面分割为多个小洞室，解决浅埋、偏压隧道开挖的安全性问题。与其他施工方法相比，将隧道分为多个导洞，减小了每次开挖后土体的临空面，导洞单独成环，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降非常好，每道工序受力体系完整，结构受力均匀，变形小。
4.4.1 施工工序
双侧壁导坑法工序见图3。
序号 工序图 施工方法
1 1、施做拱部超前小导管注浆加固地层；
2 2、施做一侧上导坑超前小导管，注浆加固地层；台阶法分别开挖1、2号洞室，施做初期支护，打设锁脚锚杆，1、2号洞室纵向开挖步距不小于15米；
3 2、台阶法开挖3、4号洞室，施做初期支护，打设注浆锚管1、3号洞室，2、4号洞室纵向步距15米；
4 4、台阶法开挖5号洞室，施做拱部初期支护以及临时仰拱；
5 5、开挖6号洞室，施做初期支护；
6 6、分段割除下部部分临时中隔壁，一次拆除长度不大于6.0m。（每榀进行换撑）找平处理，铺设防水层，最后施做A部底板以及部分边墙二次衬砌，待底拱结构达到设计强度后，将临时中隔壁回撑至结构底板；
7 7、分段破除临时仰拱端头部分，一次破除长度不大于6.0m。施做B部边墙二次衬砌；架设临时支撑；
8 8、架设临时支撑，分段破除中部临时中隔壁，一次破除长度不大于6.0m。施做C部二次衬砌；
9 9、封闭成环。
图3 双侧壁导坑法施工步序图 4.4.2 施工要点
（1）遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测”地铁施工十八字方针。
（2）对路面沉降严格控制，每一步开挖必须快速闭合成环，最大限度的减少开挖临空时间。
（3）进洞第一榀格栅和竖井井壁初支的连接质量非常重要，竖井的加强格栅和隧道的第一榀格栅形成的受力体系，对开洞后的稳定特别重要。
（4）每个导洞掌子面必须预留核心土，消除掌子面的应力松弛现象。
（5）采用人工辅以小型工具开挖，循环进尺为0.5m，且每个导洞间均错开一定的安全步距，上下导洞开挖步距不宜小于15m，左右导洞步距不宜小于30m。
（6）在整洞贯通、初期支护封闭成环后，结合监测数据拆除临时支撑，尽快施做二次衬砌。工序转换时，也是最危险的时间段，增大初期支护的强度是确保施工安全的关键。
4.4.3 沉降控制措施
沉降控制主要采取初期支护背后回填注浆等辅助型措施，结构闭合成环后及时进行背后回填注浆工作，施工过程中，当检测数据显示洞内或路面沉降速率过大时，及时安排人员进行注浆工作。
（1）掌子面注浆加固
为确保掌子面开挖时的稳定，开挖前，在掌子面拱部打设超前小导管，注浆管采用DN32水煤气管，壁厚3.25mm，长度2.0m，间距400mm，梅花形布设，注浆浆液选用水泥浆。
（2）锁脚锚管加固
导洞施工时，在每榀格栅的节点处打设2根注浆锚管，锚管选用DN32水煤气管，壁厚3.25mm，长度3.0m，外插角向下40°～45°，注浆浆液选用水泥浆。
（3）背后回填注浆
初期支护时，拱顶及侧壁预埋DN32水煤气管，壁厚3.25mm，长度1.0m，环向间距3.0m，纵向间距3.0m，呈梅花形布设，必要时间距加密，初期支护闭合成环一定长度后，既对初支背后进行回填注浆，注浆浆液选用水泥浆。
（4）换撑加密
工序在转换时，也是沉降最明显并且风险最大的时候，双侧壁导坑在施做仰拱衬砌时，换撑的频率要加密，且要把层间的空隙用砂浆填充密实。
引起地面沉降的原因是多方面的，控制沉降的措施也是多面的，每个原因和处理措施必须都要有针对性的进行，现场技术人员24小时值班，时刻注意掌子面动态，根据监测数据及时调整，随时发现失控点，并及时采取补救措施，坚持做到掌子面和洞内状况的动态化管理。
5、洞内及高速路面监测
为了确保施工中区间开挖及周边环境的安全，需要随时通过施工过程中的现场量測结果为设计和施工提供必要的监测数据并通过监测数据分析、处理、计算、判断进行预测和反馈，为工程和周边环境安全提供可靠的信息。
5.1洞内监测
（1）收敛点布设
区间水平收敛点为每导洞一条，每隔5m布设1个断面，剖面布置示意图见图4。
施工前的初始数据采集
初始数据在测点埋设完成后经验收合格尽早读取，每条测线重复测量三次取平均值。
图4 断面监控量测示意图
5.2高速路面监测
高速路地表沉降监测采用水准仪配钢尺测量和全站仪配棱镜进行测量。一般情况下监测频率在一天一次，当沉降速率过大时，需加强监测，并应根据实际变形情况进行及时调整。
绕城高速路北侧监测点为Ф22螺纹钢，长度2米，埋深1.9米，外露0.10米，共计7根。利用天宝DINI03电子水准仪进行测量。
绕城高速路绿化带及南侧监测点为监测棱镜，用直流冲击钻在路缘石上打设0.05米深，放入膨胀螺丝固定好监测棱镜，共10个监测棱镜。
图5 绕城高速监测布置
监测的数据及时进行分析处理和信息反馈，确保环城路及长营高速公路的稳定和安全。如发现异常现象。立即复测核实，明确无误后及时报送监理，第三方监测及建设单位，发出警界报告，分析原因，并立即采取相应措施。
6、结语
长春地铁1号线出入段线矿山法区间下穿绕城高速公路工程，通过大管棚超前加固，施工中遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”地铁施工十八字方针，在保证绕城高速正常通车的同时确保了施工安全。