常见隧道施工技术范文

关键词：隧底；溶洞；桥梁跨越技术

中图分类号：K928文献标识码：A

TheApplicationofBridgecrossingTechnologyfortheBottomofKarstCaveTunnel

HongYuantao

Abstract:Basedontheconstructionofthecavetunnel,whichnamedGaoGutuneelinChongQing,thepaperdescribedtheprinciplesandbasicmeasuresofkarstcavetunnel,andhighlightedthetechnologyofbridgecrossingtechnologyforthebottomofkarstcavetunnel,alsothetechnologycanplayaguidingroleinthesimilartunnelconstruction.

Keywods：thebottomofthetunnel；karstcave；bridgecrossingtechnology

1前言

“十二五”以来，我国的公路建设事业发展如火如荼，交通欠发达的西南地区成为国家的重点建设对象，而我国西南地区多为山区，隧道成了这一地区公路建设的主要结构形式之一，而这一地区山体岩溶发育突出，故隧道施工中常会遇到形式与位置各异的溶洞。本文对如何处理隧底大溶腔溶洞提出了一种经济、安全、有效的方法。

2隧道溶洞处理原则及基本措施

2.1隧道溶洞处理原则

1．措施有效。不管采用哪种处理方法，最终都应达到预定的处理效果。

2．安全无隐患。对溶洞处理后不应给隧道的后期施工及运营造成安全隐患，这一点很重要，所以在采取处理措施时，应尽可能提出多种处理方案，考虑到所选方案的优点和缺点，尽量使缺点减至最小。

3．经济合理。所采取的技术处理措施必须经过方案比对，选择比较经济合理的方案，避免过度浪费资源。

2.2溶洞处理基本措施

隧道溶洞处理常用方法无非是“引、堵、越、绕”四种。所谓“引”，即将溶洞内的水引出，对于暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵；对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可采用混凝土、浆砌片石等回填处理；当溶洞狭长且较深时，可以考虑采用跨越技术越过溶洞区；个别溶洞处理较难，且不影响隧道开挖时，可以采取导坑绕过溶洞区，继续前方施工，并同时处理溶洞区，处理完毕后，对溶洞区进行修整后开挖使其与前方施工面相会。

3工程概况

重庆某隧道为单向双洞汽车专用隧道，两洞轴线间距18～23m，右线长1453m；左线长1410m。隧道右线施工至K28+719时隧底部位揭示溶洞，后经踏勘，该溶洞横向发育于隧道底部，贯穿隧道左右线，在左线左侧7m到右线右侧23m范围内表现为地下水活动形成的暗河，左侧端洞径逐渐变小至尖灭，右侧端由于溶洞充填物堆积而掩埋，洞径2～16m。溶洞洞壁以灰岩为主，夹薄层页岩，表面不规则，局部受节理切割发育有危石。由于开挖导致隧道底板（即溶洞顶板）破坏严重，底板厚度不足1m。溶洞走向见图1。

图1溶洞走向示意图

4处理方案选择

根据现场踏勘及溶洞测量资料显示，传统的溶洞处理方法，如“引”、“堵”、“绕”均不能满足溶洞处理基本原则，并且若处理不当会给隧道施工及后期运营带来很大的安全隐患。综合考虑各个方案，最终采取了桥梁跨越技术来处理该溶洞，达到了溶洞处理的目的，为该隧道的顺利施工及提前贯通奠定了基础。

5桥梁跨越方案

根据溶洞测量资料，对左、右线隧底溶洞区均设计桥梁来跨越溶洞。

左线桥长17m，上部构造为1孔16米现浇简支箱梁；右线桥长24m，上部构造为1孔23米简支箱梁。桥台均采用桩柱式，桥梁桩基为Φ1.5m挖孔桩，桩底嵌入基岩弱风化层中不小于3倍桩径，基岩极限抗压强度不低于10MPa。隧道两侧衬砌边墙基础分别采用桩基托梁通过，采用桩基为Φ1.5m挖孔桩，托梁高1.5m，宽2.5m。

桥梁跨越溶洞示意图见图2。桥梁、桩基托梁与衬砌的位置关系见图3。

图2桥梁跨越溶洞示意图图3桥梁、桩基托梁与衬砌布置示意图

6关键施工技术

6.1桩基成孔技术

本方案中多根桩基穿越溶洞溶腔，故与传统的桩基施工方法不同的是在桩基穿越溶腔后的施工方法。

桩基成孔方法采用人工挖孔，对石质较硬部位进行弱爆破，要严格控制装药量，避免对周边围岩造成剧烈扰动。在开挖过程中对各个桩基的开挖进尺做好记录，密切注意桩基潜入溶洞情况。桩基成功穿越溶洞后，采用激光对点设备将桩基的控制点传递到溶洞底部，并做好溶洞底部桩基的护桩，保证整个桩基中心偏位值在允许误差范围内。

桩基开挖完成后，在溶洞腔内立即施工桩基护筒。护筒采用M10浆砌片石砌筑，几何尺寸为2.5m×2.5m，护筒最薄处厚度为50cm。砌筑过程中应注意从溶洞腔底的桩基锁口处砌筑至溶洞顶板位置，片石缝隙用水泥砂浆充填密实；在施工过程中还应注意检查护筒的垂直度，每砌高1米采用挂垂球法校正，对垂直度较差处立即返工修整。护筒砌筑完成后，用M7.5水泥砂浆对护筒内外抹面，从而保证在桩基灌注过程中护筒的密实，保证整个灌注过程护筒不漏浆。后续的桩基灌注工艺同传统的混凝土浇筑工艺。

为防止施工阶段右幅桥的溶洞顶板突然掉落损伤到桥台和托梁桩基础，在顶板的中心位置设计一个3.0×3.0m钢筋混凝土方墩支撑溶洞顶板。

6.2排水技术

该隧道路面纵坡为0.8%，设计有两侧纵向排水沟、横向排水沟和中心排水沟。施工过程中将纵向排水沟埋设在隧道两侧托梁里；横向排水沟在大里程桥台一侧按照正常设计施做，即每隔50m设置一道横向排水沟；中心排水沟在大里程桥台处断开，并与两侧托梁里的纵向排水沟相连，注意应在中心排水沟断开处设置检查井，以方便后期运营过程中的检查；桥台小里程一侧排水沟的设置按原设计施工。

排水沟连接方式见图4。

图4大里程侧排水沟连接方式示意图

7注意事项

1．在溶洞区施工时，应核实溶洞形态，加强观测，若与初探情况不符应及时进行施工方案调整。

2．在对隧道基底进行处理时，应根据地质资料及现场情况随时做出必要的调整，确保基底处理安全可靠。

3．桩基托梁施作时，桩施工应跳桩分段进行。挖桩前，应检查核实洞内施工支护，保证施工安全，必要时应采取补强措施；桩全部施工完毕后，立模浇注纵向托梁；待托梁混凝土强度满足要求时立模浇注混凝土衬砌拱圈。

4．必须考虑对未完全破裂或厚度较薄的溶洞顶板加固、支撑，确保顶板能承受现浇梁时的荷载。

8总结

本桥梁跨越溶洞方案原理简单，目的明确，可操作性强，结合了爆破技术、桥梁技术、防排水技术和监控量测技术等多种技术，成功解决了隧底大型溶腔的跨越难题，对同类隧道施工有一定的指导作用。

参考文献

[1]陈小雄.现代隧道工程理论与隧道施工[M].成都：西南交通大学出版社.2006

常见隧道施工技术范文篇2

一、软弱围岩的特征及其潜在的危害分析

1.软弱围岩的基本特征分析

软弱围岩是与坚硬围岩相对应的一种围岩，一般将抗压强度低于30MPa的围岩称为软弱围岩。这种围岩主要是静水或者是水流比较缓慢的水中悬浮物不断沉积而形成的。由于沉积物中存在大量的淤泥，粘土和淤泥的内部结构往往比较松散，并且沉积物之间存在大量的间隙，导致软弱围岩固结的速率比较慢，围岩的透水性也较差。之所以会成为软弱围岩，围岩透水性较差的原因主要有两个方面因素的影响，一方面是组成围岩的颗粒粒子直径比较小，颗粒之间的空隙有大量的水分存在，这使得围岩当中的一部分粘土与颗粒间隙内部的水分结合，形成紧密的围岩结构，外部的水分不能够渗透到围岩的内部，这种形式下的围岩能够避免外界环境对其本身所产生的影响，能够达到一种相对平衡的稳定状态。另一方面，围岩当中的水分基本上都是结合水，很大一部分水分子都是与围岩的颗粒结合在一起，其内部的自由水比较少。在受到外界作用的影响下，围岩内部的水分不能发生移动，无法快速排出，影响到土壤的凝固速度，自然也对岩体的硬度造成影响，使其不能够达到应有的围岩硬度标准要求。

2.软弱围岩所带来的危害分析

在隧道工程施工过程中，由于软弱围岩的透水性较差，并且岩体的固结速率比较缓慢，这种特点会对施工工程中路面的稳定性以及承载能力产生影响。当路面上受到较大的外力影响时，对路面的质量会产生较大的影响，从而影响到施工的安全。不仅如此，软弱围岩带来的危害还体现在路基沉降以及路堤滑坡方面。软弱围岩隧道施工中会出现支护变形的风险，这种风险往往出现在土质隧道地段、浅埋地段以及断层破碎带地段等，浅埋地段进行隧道施工时拱部成拱的可能性较小，如果不采取适当的措施加以巩固，就会导致局部出现塌方的现象；土质隧道施工地段主要有各种积土层以及地层，与一般的岩质隧道相比较，土质隧道塌落的拱高度一般比较大，支护结构所要承受的荷载自然也很大，如果初期支护强度不足，会导致土质隧道施工地段出现局部塌方的风险。断层破碎带地段的施工是风险性较大的施工地段，由于该地段自身的稳定性较差，并且有大量的地下水，往往容易出现塌方事故以及突水风险。

二、软弱围岩隧道工程施工安全技术分析

1.围岩变形控制技术分析

在软弱围岩施工中，掌子面变形比较严重时就会导致其本身的稳定性尽失，从而导致隧道掌子面坍塌事故。这种施工事故在整个隧道工程施工中所占的比例较大，最终导致施工人员以及施工机械设备损失，引起工程施工部门的高度重视。常见的掌子面变形、坍塌控制安全技术有以下几种，有超前支护技术、掌子面锚杆技术、掌子面预留核心土技术以及掌子面喷混凝土封闭技术。其中超前支护技术实际上就是“先支后挖”技术，这种技术是通过掌子面隧道开挖轮廓线之外一定范围内进行水平预加固的支护结构。通常情况下，常见的超前支护种类有三种，分别是超前锚杆、超前大管棚以及小导管注浆；超前管棚支护技术的实施主要是为了保证管棚与钢架之间的联合支护，可以将管棚外露的部分焊接在钢架上，然后再按照施工设计的要求进行压浆，这样一来，可以对围岩起到加固作用。紧接着是掌子面锚杆技术，设置掌子面锚杆的目的主要是控制围岩开挖后掌子面可能出现的位移，从而为大断面开挖创造条件，对围岩支护变形有很好的控制作用。在施工安全控制中，掌子面的锚杆长度一般会在10~20米之间，并且锚杆的使用材料应该是玻璃纤维材料。为了维持掌子面的稳定性，现场施工中往往会采用掌子面喷混凝土封闭技术，这种施工技术在施工安全控制中的使用比较多。最后采用掌子面预留核心土技术，这种技术在隧道工程施工中应用最为简单，具有较强的安全稳定性作用。

2.隧道开挖坍塌控制技术

完成隧道上台阶的开挖支护之后，在支护基础悬空的情况下，失去支撑力就容易导致支护稳定性较差，可以采用落底开挖技术。落底开挖技术是在开挖之前给上断面支护结构提供一个临时基础，能够控制支护拱脚的下沉。常见的落底开挖控制技术有三种形式，首先是临时仰拱安全技术，这种技术主要应用于台阶法开挖的软岩大断面隧道中使用，通过这种技术能够让台阶形成一种封闭的状态，能够有效的控制上断面的支护沉降，从而保证下部台阶开挖的安全性。其次是锁脚锚管安全技术，当锁脚锚管作为承载结构时，能够传递上部初期支护的压力，结构设置应该尽量沿着拱脚切线的方向进行设置。如果施工不到位，会导致锚管控制的效果降低。还有一种技术是扩大拱脚安全技术，扩大拱脚的主要方法就是通过展宽基础减小地基的压力，这种技术是控制支护沉降实现的一种手段，其关键作用的发挥主要在于拱脚基础有足够的宽度，在施工过程中，拱脚宽度不足时，沉降的面积就会增大，这样一来难以达到实际设计的要求。

3.灌浆技术对围岩结构的处理

在隧道施工之前需要对围岩的结构进行加固处理，可以采用高压灌浆技术，对隧道施工范围内的围岩结构进行处理，改变围岩结构的松软性，将砂浆填充到软弱围岩内部的空隙当中，这样就能够增强软弱围岩的强度和硬度，大大提高围岩周围结构的稳定性。完成灌浆之后，虽然围岩结构有足够的承载能力，但是施工人员进行开挖时也要注意挖掘的方法，可以采用多次开挖的方式进行隧道挖掘，这种方式能够减少对围岩的震动，减少因为震动而引起的围岩坍塌事故，从而增强工程施工的安全系数。

三、结语

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1隧道工程结构加固方法及工艺分析

结构工程中常用的加固措施有加大截面法、置换法、粘钢法、粘碳纤维板（布）、植筋法等，加固方法选取需依照结构承载特征、结构形式、可拆换性及允许空间等多种因素决定。隧道衬砌结构作为特殊的结构工程，应结合自身承载特征和破坏机理，选取合适的加固方法和工艺。首先，根据国内外隧道加固技术的进展和现状，简要分析和阐述常用的隧道加固技术。

1．1裂缝处理和处治

对不影响结构安全性的细小裂缝，考虑裂缝扩展和美观影响，需对其进行封闭和填充。根据国内外经验［4］，裂缝宽度在0．2～1mm时，需用高强度密封砂浆将裂缝表面封闭，以防止裂缝内钢筋氧化，同时起缝合作用，并防止裂缝进一步发展；裂缝宽度大于1mm时，除需封闭裂缝表面外，还要用注射等方法将环氧树脂和高强度胶填充裂缝内。由文献［1］可知，高强度砂浆封闭，其刚度和强度均较高，具有连接裂缝表面、防止裂缝扩展的功能，故对于各种类型裂缝均可有效封闭；裂缝填充物主要用于防止裂缝上下表面错动摩擦，从而防止裂缝剪切、压剪破坏。裂缝内填充物仅对压剪断裂和剪切断裂有效，对于张拉裂缝或拉剪无效。裂缝内填充物填充饱满即可，压力不得过大，因为过大填筑压力不利于裂缝结构稳定。

1．2嵌拱（轨）及钢带加固

隧道衬砌裂缝较严重、但结构尚有较强承载能力时，可通过嵌拱（轨）、钢带以及网片加喷射（钢纤维）混凝土的方法对结构进行加固。嵌拱（轨）法和钢带加固法通过在衬砌结构内环向支撑（或凿槽埋设）钢带、钢拱架或钢轨，从而使衬砌结构得到有效的支撑。嵌拱（轨）加固可根据实际需要直接在衬砌外施作，也可以在原衬砌内凿槽安装，具体施作方式可根据紧急程度、加固目的、建筑限界因素综合选定。图3是重庆雷家梁隧道衬砌内钢带加固情况，图4是国道213线都江堰至映秀段友谊隧道地震后重建设计图。

1．3套拱加固技术

隧道净空允许且衬砌结构存在一定的承载能力时，在既有衬砌外重新施作套拱结构，新施作结构与原结构形成一体共同承担围岩压力，在充分利用原有结构承载力基础上，保证隧道安全。按照套拱结构施作范围不同，可分为整体式套拱和和局部套拱，见图5。需注意，套拱施作前需凿除部分或局部混凝土结构，应保证原结构与新施作结构有效连接。套拱可通过模筑混凝土施工，也可用喷射（钢纤维、碳纤维）混凝土方式施作，喷射混凝土添加钢纤维和碳纤维可有效增强结构承载能力，减少套拱结构厚度，图5（b）是国道213线都江堰至映秀段白云顶隧道地震后重建设计图。

1．4衬砌换拱

隧道原有结构已失去承载能力或结构净空不允许时，且采用钢带、嵌拱也等无法保证承载能力时，需将原有衬砌结构拆除并更换。与衬砌套拱类似，衬砌更换可分为整体全换和局部结构更换。图7为整体衬砌结构更换和局部衬砌结构更换方案。图7换拱结构加固（图中尺寸单位为cm）除上述病害处治技术外，新材料、新技术和新工艺在我国公路隧道衬砌加固工程也得到了尝试和应用，喷射碳（钢）纤维混凝土加网片［9］、粘碳（芳纶）纤维板（布）法［10］、粘钢板法［11］等方法也在不同的公路隧道、地下铁道的病害处治工程得到了应用。

2快速修复技术

隧道修复技术应用条件不尽相同，方案选择时需综合考虑衬砌结构裂损程度、技术方案工艺复杂性、造价、施工周期、营运压力、是否必须中断交通、修复方案是否可有效增强结构承载力、是否能够防止其它并发病害（例如渗漏水）等。本文根据隧道衬砌裂损快速修复需要，对不同修复技术进行了对比分析，见表1。