摘 要：随着我国经济的持续快速的发展和城市化进程的加快，国家路网不断完善，城市道路难免存在与高速公路交叉的现象，其中市政隧道下穿既有高速公路就是比较常见的一种交叉情况。由于许多高速公路往往是交通要道，无法中断交通，只能采用暗挖的形式下穿高速公路。新建隧道如何在不影响交通的情况下快速、安全地下穿高速公路便是下穿隧道设计和施工的关键。本文以某市政隧道为依托，从隧道下穿高速公段的开挖工法、支护形式、监测方案以及数值分析等方面进行了分析研究，为类似工程提供参考。
关键词：市政隧道；浅埋暗挖；下穿既有高速公路；施工技术
1 工程概况
本文涉及的市政隧道位于某市，隧道为双向六车道分离式隧道，隧道宽度约16m，隧道中线间距为30m，设计时速50km/h。隧道左线ZK1+587~665和右线K1+587~665段采用暗挖法下穿清平高速公路，清平高速公路设计速度80km/h，双向六车道，隧道与高速公路平面夹角约101°。本段隧道所处地层有素填土、砾质粉质黏土、全风化粗粒花岗岩、强风化粗粒花岗岩、中风化粗粒花岗岩；隧道主要穿越地层为强风化粗粒花岗岩，为Ⅵ级围岩段；下穿位置隧道埋深约10m。隧道与高速公路平面关系如图1所示。
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图2 隧道与高速公路纵断面关系图/mm
2 隧道下穿高速公路措施方案
2.1 开挖工法
新建隧道为双向有六车道，隧道跨度较大，地质较差，隧道开挖采用CRD工法开挖，施工中应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的基本原则，左右掌子面错开距离不宜超过5m，上下台阶长度不宜超过5m。支护拆除根据量测结果，每次拆撑长度不超过6m。隧道施工工序横断面图如图3所示。
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图3 隧道施工工序横断面图
2.2 控制爆破
为了能安全地下穿高速公路，降低对既有高速公路的影响，隧道施工中采用微振动的控制爆破，通过使用低爆速炸药，毫秒雷管微差爆破，改善装药结构，控制爆破规模等措施使爆破振动速度不大于7cm/s。
2.3 洞内半断面注浆
由于新建隧道下穿高速公路段埋深较浅，且属于Ⅵ级围岩段，地质较差，为减少由于隧道施工引起的地面沉降，改善围岩条件，隧道下穿高速公路范围采用洞内半断面注浆加固，注浆加固左右线导洞各分四个循环，按先外圈后内圈的顺序进行注浆，重叠6m作为下一循环止浆墙；注浆加固范围均为上导坑开挖轮廓线外6m。注浆加固范围整体为上导坑开挖轮廓线外6m，其中左上导洞注浆加固范围为左上导洞拱部外6m和临时上侧壁外3m，右上导洞注浆加固范围为右上导洞拱部外6m。隧道开挖前，应对注浆效果进行检查，检查孔不少于5%，钻孔取芯率不小于80%，无侧限抗压强度不小于1MPa，渗透系数不大于1.0×10-6cm/s，达不到要求时，应进行补充注浆。隧道半断面注浆纵断面如图4所示。
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图4 隧道半断面注浆纵断面图
2.4 隧道支护
隧道复合式衬砌支护参数如表1所示。
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表1 隧道复合式衬砌支护参数表
表1中支护参数适用于下穿高速公路Ⅵ级浅埋围岩，超前支护采用双层R51L自进式中空锚杆，拱部180°范围设置，L=4.0m，环纵间距0.3m×1.8m。自进式锚杆具有钻、注、锚一体化的功能，是一种先进的锚固体系，解决了大管棚施工时的塌孔问题，能够保证复杂地质条件下的注浆效果，对隧道下穿高速公路有很好的控制沉降的作用。
2.5 洞内外监测
隧道的监控量测是新奥法施工的必做项目，可直接反映隧道开挖后围岩稳定性的动态，及时整理量测资料，分析研究各项施工信息，据此进行调整设计参数或日常施工组织管理，以达到安全施工的目的。施工监测应包括地表沉降、地表裂缝、锚杆内力和洞身地表沉降、洞内拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴力、爆破震动等必测监控内容以及钢架内力等选测监测内容。经对量测数据的分析处理与必要的计算和判断后进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道稳定。
2.6 数值分析
根据隧道所处的地层情况和埋深，采用上述的开挖工法、支护措施以及地面超载情况，采用midasGTS进行了隧道施工模拟。隧道施工模拟计算模型如图5所示。
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图5 隧道施工模拟计算模型
计算得到的隧道开挖后的拱顶及水平收敛比分别为0.081%和0.029%，均小于规范规定的收敛比标准，各施工阶段变形处于合理范围。地表最大位移约5mm，对既有高速公路的影响很小。隧道竖向位移如图6所示。
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图6 隧道竖向位移图
结束语：
对于三车道隧道在Ⅵ级围岩下穿清平高速段，采取CRD工法开挖，采用洞内半断面注浆和双层R51L自进式中空锚杆注浆超前加固，施工工法及支护措施能够满足隧道安全施工和使用的要求，隧道各结构及围岩处于合理变形和受力范围，由于地下施工的复杂性，还应加强施工过程中的监测，分析研究各项施工信息，据此进行调整设计参数或日常施工组织管理，保障施工安全。目前该段隧道已施工完成，现场实测地面最大沉降约13mm，对高速公路的影响较小。
参考文献：
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[2]万利，李振江，吴涛.大跨度浅埋暗挖隧道下穿既有高速公路设计方案研究[J].公路，2015（2）：236-238.