输水隧洞高速公路施工

某输水隧洞位于湿陷性黄土地区，该区域成洞条件较差，并且存在渗水、涌水问题，在施工过程中掌子面极易发生塌方。在这种不良地质条件下，该输水隧洞还需下穿一处已建高速公路，在隧洞施工工程中，为保障高速公路路基的稳定，文中对穿越段施工方案进行了详细研究。

随着调水工程的不断发展推进，输水隧洞与现有公路、铁路经常出现交叉穿越。对于隧洞下穿现有公路的情况，既要保障隧洞施工的安全进行，更不能影响现有公路的正常运行。工程实际中要求采用“短进尺、强支护”等措施来进行隧洞施工，采用控制路面沉降来保障穿越段路基安全。

1工程概况

某输水线路隧洞为土洞段，洞身段岩性为第四系下更新统（Q1）含砂低液限黏土，地下水水位位于洞顶以上，存在滴水或渗水现象，围岩类别为Ⅴ类。设计底坡i=0.037%，断面形式为马蹄形，采用全断面钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度300mm。该隧洞在掘进过程中与高速公路交叉一次，交叉角度为60°，斜穿公路长约60m（公路坡脚与隧道相交之间），交叉段为填方路基。该隧洞洞顶以上土层厚35m左右，穿越高速公路处隧洞洞顶距路面约39m。

2水文地质根据地质钻孔资料分析，穿高速公路段为第四系堆积物地层，具体特点为多层堆积层构造，常呈条带状分布，颗粒较细，古河道带与河道间带相间分布，与湖积物共存者水层发育较差，地下水位径流较迟缓，水位埋藏较浅，古河道饱水带水量丰富，为补给水充足的强透水砂卵石层。该段洞顶以上围岩厚度0～5.4m，地下水水位位于洞顶以上，存在渗水或线状流水问题；顶部存在厚度较大的砂卵石透水层，围岩类别为Ⅴ类，岩体较破碎，完整性较差，节理裂隙发育，为地下水的赋存和径流提供了条件，基岩裂隙水可能受到大气降水的补给，沿裂隙、层面、节理下渗，开挖过程中可能存在地下水大量涌出的情况。

3施工特点

1）根据目前揭露隧洞工程地质情况推断，施工过程中可能存在多处渗水涌水地段，砂层段、卵石混合土层段，地质条件较复杂，作业施工环境对围岩稳定的影响较大。若诱发隧洞失稳塌方，从而使路基失稳危及路面结构和运营安全，会产生不良的社会影响效应。2）隧洞断面小，隧洞空间对作业效率、作业工序的影响突出。若一次支护后紧跟二次衬砌作业，则会严重影响施工进度，因此，需加强一次支护强度，依靠一次支护保证围岩稳定、满足变形要求。

4下穿高速公路段专项施工方案

根据穿越高速公路洞段水文地质条件及施工特点，制定出应对隧洞断面小、地质条件差等不良因素的专项施工方案，该方案从一次支护方式、施工过程控制及质量保证措施等方面综合考虑后予以确定。4.1支护方案该隧洞洞顶及洞身主要以级配不良砂层为主，开挖过程中易产生塌方，围岩极不稳定，且由于隧洞断面制约，二次衬砌不能及时跟进，因此施工过程应加强一次支护，快速通过该段后及时进行二次衬彻，具体方案如下：1）根据交叉段地质情况并结合土质边坡稳定性分析，为确保边坡滑动面在加强支护范围内，确定穿越高速公路段加强支护长度为140m：上游距离高速公路坡脚D点40m，下游距离高速公路坡脚A点40m（见图1）。

2）一次支护参数为：隧洞顶拱设双排Φ42超前小导管注浆（排距200mm，间距300mm），梅花型布置，小导管长3.5m，搭接长度不小于1.0m；采用14#工字钢钢拱架支撑，拱架间距0.5m，每两榀钢拱架拱顶均匀焊接6根12#工字钢，钢拱架两侧拱脚设14#槽钢托底，槽钢底部视地基情况挖深0.5m，并进行片石夯填处理，拱架底部采用C20混凝土填平，钢拱架安装每榀设置6根Φ25锁脚锚杆（每根长2m）；拱顶及直墙设Φ8钢筋网（间距150mm×150mm），喷C20混凝土厚200mm（见图2）。3）利用一次支护措施快速通过穿越高速公路洞段后，应尽快进行二次衬砌作业，二次衬砌采用C25钢筋混凝土，厚300mm。4）隧洞防渗：交叉段范围全断面设置EVA止水板。

4.2施工过程控制交叉段隧洞施工应继续遵照“短进尺、强支护、弱扰动、快封闭”的施工原则，加强施工排水措施，并且严格执行洞内、洞外及高速公路路面变形监测。具体措施包括：1）降低爆破扰动：为了减少爆破震动对围岩的稳定影响，采用光面爆破进行爆破作业。布孔时按照短开挖、弱爆破原则，采用密眼少药的控制爆破，以降低周边孔的爆破震动速度，保护围岩稳定。

2）采用人工进行开挖施工，并保证紧跟支护。将断面分为3块，以隧洞断面起拱线、混凝土底板高程线为参考基准，预留20cm厚保护层人工开挖，起拱线以上区域为上台阶部分，起拱线与底板高程线之间为下台阶部分，其余为底板基础部分（见图3）。3）及时封闭开挖面：开挖过程中，为保障施工安全和有效抑制土体变形，每次掘进一榀钢支撑，即0.5m。开挖修整至设计轮廓线后，立即初喷5cm厚C20混凝土封闭裸露面，必要时进行核心土及掌子面封闭，封闭厚度根据实际情况确定。

4）控制施工水流：在该洞段开挖过程中，必须采取灌浆、引流、降水等堵排措施，对渗水进行及时、有组织的引排，做到将渗水的不良影响降低到最小，进而保障隧洞安全施工。5）采用超前支护法：在顶拱处采用双层Φ42超前小导管注浆方案进行超前支护。超前小导管注浆采用分次注浆方式，注浆顺序由低到高跳孔进行，使浆液互相补充，避免严重窜浆；浆液采用纯水泥浆掺入5%水玻璃；注浆口最高压力须控制在0.5～1.0MPa以内，以防脱管或压裂工作面；注浆速度不宜过快，一般控制每根导管应在30L/min以内；注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减小，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量的80％以上或注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆15min以上可结束该孔注浆；若注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量，并无漏浆现象，亦可结束该孔注浆。

6）保证一次支护质量：按照短进尺的开挖原则，隧洞开挖至设计轮廓线后，必须及时跟进一次支护，并严格按照本方案支护参数进行支护，保证一次支护达到设计强度，从而有效抑制土体变形，确保施工安全与路基稳定。根据施工进度计划快速通过该段后，及时跟进二次衬砌。7）做好高速公路路面沉陷、顶拱下沉、周边位移等隧洞施工监控工作，及时掌握交叉段隧洞施工动态，发现异常情况及时采取应急措施。经过上述方案与措施，该隧洞已顺利通过与高速公路交叉段，且后续施工顺利、稳步推进。

在湿陷性黄土区域掘进长距离输水隧洞，必须加强地质勘探，制定不良地质情况应急预案，并遵照“短进尺、强支护、弱扰动、快封闭”的原则进行施工，施工过程中还应严格控制渗水、降低爆破扰动。2）在隧洞下穿高速公路时，在确保隧洞施工安全的基础上，还应加强安全监测，确保施工过程中路基稳定，发现路面沉降异常应及时采取应急措施，才能较好地预防事故发生。

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