這篇公路工程師論文發表了輸水隧洞高速公路施工方案，輸水隧洞的成洞條件比較差，所以在施工過程中容易出現滲水和涌水問題，那么在這種地質條件不太好的情況下，如何進行高速公路施工，保證公路的路基穩定呢?論文對此施工方案進行了研究。

　　摘要：某輸水隧洞位于濕陷性黃土地區，該區域成洞條件較差，并且存在滲水、涌水問題，在施工過程中掌子面極易發生塌方。在這種不良地質條件下，該輸水隧洞還需下穿一處已建高速公路，在隧洞施工工程中，為保障高速公路路基的穩定，文中對穿越段施工方案進行了詳細研究。

　　關鍵詞：公路工程師論文,輸水隧洞,濕陷性,高速公路,施工方案

　　引言

　　隨著調水工程的不斷發展推進，輸水隧洞與現有公路、鐵路經常出現交叉穿越。對于隧洞下穿現有公路的情況，既要保障隧洞施工的安全進行，更不能影響現有公路的正常運行。工程實際中要求采用“短進尺、強支護”等措施來進行隧洞施工，采用控制路面沉降來保障穿越段路基安全。本文以某濕陷性黃土區域輸水隧洞下穿高速公路為例，介紹了相應的施工方案、施工要點，并對類似情況隧洞工程提出一些心得。

　　1工程概況

　　某輸水線路隧洞為土洞段，洞身段巖性為第四系下更新統(Q1)含砂低液限黏土，地下水水位位于洞頂以上，存在滴水或滲水現象，圍巖類別為Ⅴ類。設計底坡i=0.037%，斷面形式為馬蹄形，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度300mm。該隧洞在掘進過程中與高速公路交叉一次，交叉角度為60°，斜穿公路長約60m(公路坡腳與隧道相交之間)，交叉段為填方路基。該隧洞洞頂以上土層厚35m左右，穿越高速公路處隧洞洞頂距路面約39m。2水文地質根據地質鉆孔資料分析，穿高速公路段為第四系堆積物地層，具體特點為多層堆積層構造，常呈條帶狀分布，顆粒較細，古河道帶與河道間帶相間分布，與湖積物共存者水層發育較差，地下水位徑流較遲緩，水位埋藏較淺，古河道飽水帶水量豐富，為補給水充足的強透水砂卵石層。該段洞頂以上圍巖厚度0～5.4m，地下水水位位于洞頂以上，存在滲水或線狀流水問題;頂部存在厚度較大的砂卵石透水層，圍巖類別為Ⅴ類，巖體較破碎，完整性較差，節理裂隙發育，為地下水的賦存和徑流提供了條件，基巖裂隙水可能受到大氣降水的補給，沿裂隙、層面、節理下滲，開挖過程中可能存在地下水大量涌出的情況。

　　3施工特點

　　1)根據目前揭露隧洞工程地質情況推斷，施工過程中可能存在多處滲水涌水地段，砂層段、卵石混合土層段，地質條件較復雜，作業施工環境對圍巖穩定的影響較大。若誘發隧洞失穩塌方，從而使路基失穩危及路面結構和運營安全，會產生不良的社會影響效應。2)隧洞斷面小，隧洞空間對作業效率、作業工序的影響突出。若一次支護后緊跟二次襯砌作業，則會嚴重影響施工進度，因此，需加強一次支護強度，依靠一次支護保證圍巖穩定、滿足變形要求。

　　4下穿高速公路段專項施工方案

　　根據穿越高速公路洞段水文地質條件及施工特點，制定出應對隧洞斷面小、地質條件差等不良因素的專項施工方案，該方案從一次支護方式、施工過程控制及質量保證措施等方面綜合考慮后予以確定。4.1支護方案該隧洞洞頂及洞身主要以級配不良砂層為主，開挖過程中易產生塌方，圍巖極不穩定，且由于隧洞斷面制約，二次襯砌不能及時跟進，因此施工過程應加強一次支護，快速通過該段后及時進行二次襯徹，具體方案如下：1)根據交叉段地質情況并結合土質邊坡穩定性分析，為確保邊坡滑動面在加強支護范圍內，確定穿越高速公路段加強支護長度為140m：上游距離高速公路坡腳D點40m，下游距離高速公路坡腳A點40m(見圖1)。2)一次支護參數為：隧洞頂拱設雙排Φ42超前小導管注漿(排距200mm，間距300mm)，梅花型布置，小導管長3.5m，搭接長度不小于1.0m;采用14#工字鋼鋼拱架支撐，拱架間距0.5m，每兩榀鋼拱架拱頂均勻焊接6根12#工字鋼，鋼拱架兩側拱腳設14#槽鋼托底，槽鋼底部視地基情況挖深0.5m，并進行片石夯填處理，拱架底部采用C20混凝土填平，鋼拱架安裝每榀設置6根Φ25鎖腳錨桿(每根長2m);拱頂及直墻設Φ8鋼筋網(間距150mm×150mm)，噴C20混凝土厚200mm(見圖2)。3)利用一次支護措施快速通過穿越高速公路洞段后，應盡快進行二次襯砌作業，二次襯砌采用C25鋼筋混凝土，厚300mm。4)隧洞防滲：交叉段范圍全斷面設置EVA止水板。4.2施工過程控制交叉段隧洞施工應繼續遵照“短進尺、強支護、弱擾動、快封閉”的施工原則，加強施工排水措施，并且嚴格執行洞內、洞外及高速公路路面變形監測。具體措施包括：1)降低爆破擾動：為了減少爆破震動對圍巖的穩定影響，采用光面爆破進行爆破作業。布孔時按照短開挖、弱爆破原則，采用密眼少藥的控制爆破，以降低周邊孔的爆破震動速度，保護圍巖穩定。2)采用人工進行開挖施工，并保證緊跟支護。將斷面分為3塊，以隧洞斷面起拱線、混凝土底板高程線為參考基準，預留20cm厚保護層人工開挖，起拱線以上區域為上臺階部分，起拱線與底板高程線之間為下臺階部分，其余為底板基礎部分(見圖3)。3)及時封閉開挖面：開挖過程中，為保障施工安全和有效抑制土體變形，每次掘進一榀鋼支撐，即0.5m。開挖修整至設計輪廓線后，立即初噴5cm厚C20混凝土封閉裸露面，必要時進行核心土及掌子面封閉，封閉厚度根據實際情況確定。4)控制施工水流：在該洞段開挖過程中，必須采取灌漿、引流、降水等堵排措施，對滲水進行及時、有組織的引排，做到將滲水的不良影響降低到最小，進而保障隧洞安全施工。5)采用超前支護法：在頂拱處采用雙層Φ42超前小導管注漿方案進行超前支護。超前小導管注漿采用分次注漿方式，注漿順序由低到高跳孔進行，使漿液互相補充，避免嚴重竄漿;漿液采用純水泥漿摻入5%水玻璃;注漿口最高壓力須控制在0.5～1.0MPa以內，以防脫管或壓裂工作面;注漿速度不宜過快，一般控制每根導管應在30L/min以內;注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減小，當壓力達到注漿終壓，注漿量達到設計注漿量的80%以上或注漿壓力逐步升高，達到設計終壓并繼續注漿15min以上可結束該孔注漿;若注漿壓力未能達到設計終壓，注漿量已達到設計注漿量，并無漏漿現象，亦可結束該孔注漿。6)保證一次支護質量：按照短進尺的開挖原則，隧洞開挖至設計輪廓線后，必須及時跟進一次支護，并嚴格按照本方案支護參數進行支護，保證一次支護達到設計強度，從而有效抑制土體變形，確保施工安全與路基穩定。根據施工進度計劃快速通過該段后，及時跟進二次襯砌。7)做好高速公路路面沉陷、頂拱下沉、周邊位移等隧洞施工監控工作，及時掌握交叉段隧洞施工動態，發現異常情況及時采取應急措施。經過上述方案與措施，該隧洞已順利通過與高速公路交叉段，且后續施工順利、穩步推進。

　　5結論

　　1)在濕陷性黃土區域掘進長距離輸水隧洞，必須加強地質勘探，制定不良地質情況應急預案，并遵照“短進尺、強支護、弱擾動、快封閉”的原則進行施工，施工過程中還應嚴格控制滲水、降低爆破擾動。2)在隧洞下穿高速公路時，在確保隧洞施工安全的基礎上，還應加強安全監測，確保施工過程中路基穩定，發現路面沉降異常應及時采取應急措施，才能較好地預防事故發生。

　　作者：蘇曼 單位：山西省東山供水工程建設管理局

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