客运专线大断面隧道穿越人工填土段施工技术

　　摘要：本文详细介绍了武广客运专线浏阳河隧道穿越人工填土段施工实践，介绍了城市隧道人工填土安全快速施工技术，为以后高速铁路穿越城市道路超浅埋人工填土提供借鉴。
　　关键词：客运专线，城市隧道，超浅埋，人工填土，施工技术
　　
　　1、工程概况
　　浏阳河隧道位于湖南省长沙市东部，自北向南依次穿过长沙市开福区捞刀河镇、芙蓉区东岸乡、雨花区黎托乡等。隧道起于潇湘西路南侧，在穿越京珠高速与长永高速立交的牛角冲互通立交后，通过星沙开发区的厂区密集群、高地学校区与民房区后下穿浏阳河，终于机场高速南侧。
　　该段线路起止里程为DⅡK1560+785～DⅡK1570+900，全长10115m，线路平面设计有2个R=9000m曲线以夹直线连接。隧道进出口处于两个反弯曲线上。隧道设计最大纵坡为20‰。
　　隧道进口段DIIK1560+914～DIIK1561+010段地表为施工用地，结构拱墙位于人工填土地层中，主要为素填土、杂填土，土层厚度为10～20m，堆积时代较新，多结构疏松，松散，标贯击数4～17击，工程性质差且不稳定，围岩分级为Ⅵ。
　　2、施工过程中遇到的问题
　　洞口大管棚施作完成后，2007年2月28日右侧壁导坑开始进洞，3月6日地表出现裂纹，至3月10日地表裂纹发展为三道较大的裂缝（进洞前裂缝范围内地表已用砂浆封闭），裂缝长度3～15m，距仰坡顶3～10m，裂缝最大宽度达7cm。地表最大日下沉达10cm，累计达16cm。侧壁导坑拱顶下沉累计达12cm，水平收敛累计达50mm。各项指标发展趋势较快，并有沿隧道中线纵向滑动的趋势。右侧壁上导坑内初期支护有两道环向裂缝。地表裂缝见图1。
　　3、人工填土段施工方法
　　3.1设计简述
　　设计采用双侧壁导坑法施工。DIIK1560+914～+954段超前支护采用洞口φ108长管棚；DIIK1560+954～DIIK1561+010段超前支护采用洞身φ108长管棚套打φ42超前小导管，长管棚环向间距40cm，小导管长
　　
　　图1地表裂缝
　　
　　图2拱顶下沉与水平收敛变形曲线图
　　
　　3.5m，环向间距40cm；同时对DIIK1560+923.6～DIIK1561+010段隧道两侧采取地表钻孔桩加固处理，钻孔桩直径φ800，设置在隧道结构开挖线外40cm，纵向间距1.2m，桩底标高为仰拱结构底以下2m。
　　隧道洞口仰坡率按1：1施工，拱墙及仰拱采用工字钢支撑，间距50cm，喷射C25混凝土，厚28cm，边墙采用普通砂浆锚杆，锚杆长4m，锚杆间距1.0×1.0m(环、纵)。侧壁导坑临时支护采用I18的工字钢支撑，间距50cm，喷射C20混凝土，厚18cm。图3双侧导坑施工。
　　
　　图3双侧导坑施工图
　　3.2施工方法
　　根据现场施工情况，经过与业主、咨询、设计、监理多方分析研究，为了确保隧道施工安全，提出了地表减载，利用围护桩支挡洞顶两侧人工填工，然后进行盖挖的措施，具体方案如下：
　　(1)地表减载处理
　　将DIIK1560+923.6～DIIK1561+010段钻孔桩范围间的人工填土地层采取垂直明挖减载处理，开挖深度为地面至内轨顶面标高上10.68m，在施工完成隧道二次衬砌并达到设计强度后适时回填至原地面线。
　　(2)钢支撑设置
　　分别在基坑顶面以下3m及8m位置内侧设置二道φ609、壁厚14mm，水平间距3.6m的横向钢支撑，围檩采用56b双拼工字钢。
　　(3)套拱加固
　　在进行完地表减载及钢支撑施工后，在隧道洞顶设置套拱加固，套拱采用1.0m厚C30钢筋混凝土，套拱内侧与二次衬砌外侧距离为10cm，套拱拱座与钻孔桩之间采用植筋连接，套拱脚部预埋与隧道主体结构初期支护钢架焊接连接的钢板。
　　(4)锚杆加固
　　在隧道最大跨度处上下各0.75m位置设置2根φ32锚杆，锚杆钻孔直径为φ110，纵向间距1.2m，并结合隧道初期支护中的I20a钢架设[20槽钢纵向连接，共同受力。
　　(5)隧道内施工采用三台阶法。见图4
　　
　　图4盖挖法结构剖面图
　　4、施工工序
　　(1)第一步
　　采取分段分层、平衡施工，边挖边撑边防护的方式垂直开挖DIIK1560+923.6～DIIK1561+010段钻孔桩范围间的素填土，自先开挖至地面线下3m，架设第一道钢支撑；然后开挖至地面线下8m，架设第二道钢支撑。开挖深度为内轨顶面标高上10.68m。图5钢支撑施工。

　　图5钢支撑施工
　　(2)第二步
　　分段开挖土层至套拱设置部位高程，施作C30混凝土套拱。然后停止施工转入隧道洞内施工，套拱施工见图6。
　　(3)第三步
　　采用三台阶法施工DIIK1560+923.6～DIIK1561+010段，并随中台阶开挖进程及时架设好初期支护型钢钢架和第一道锚杆，同时确保锚杆与钢架、钢架与钢架、钢架与套拱之间的连接整体性及可靠性；在施工下台阶时应及时施作墙脚位置的锁脚钢管，然后及时施作第二道锚杆。施工中加强地表及洞内变形观测，发现异常及时采取加固措施。
　　(4)第四步
　　施作隧道内防水和仰拱、拱墙衬砌。

　　图6套拱施工图
　　(5)第五步
　　待全段隧道二次衬砌达到设计强度后将基坑及临时开挖部分土层采取分层、分段、夯实回填至原地面，并恢复绿化。
　　5、施工注意事项
　　(1)施工前应制定详细的施工方案及预案，规避施工风险。
　　(2)施工前应做好本段的地表截排水处理，施工应避开雨季，并应采取措施防止基坑雨水长期浸泡。
　　(3)土方开挖时，弃土堆放应远离基坑边线30m以外，若必须靠近基坑临时堆土，则堆土高度不得高于50cm。
　　(4)隧道开挖方式应采用弱爆破或机械开挖。爆破时严格控制炮眼深度及装药量，施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
　　(5)支撑安装时测量元件应埋设，支撑安装完毕后，应及时检查各节点的连接状况。拆除支撑时须待混凝土达到设计强度要求后进行。
　　(6)应做好基坑围护结构和主体结构的监测工作。
　　(7)应严格按设计要求做好各构件之间的连接。
　　6、结束语
　　DIIK1560+923.6～DIIK1561+010段为人工填土层，其自身结构松散，力学性能差，且进洞施工难度大，采用常规的支护措施，难以达到预期的效果。本隧通过采取以上多种措施综合治理后，仅用了两个月时间，通过了人工填土地段，保证了隧道的结构安全和施工质量。