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摘要：在浅埋软土隧道施工中，采用长、大锁脚钢管技术加强初期支护，改变以往的施工思路，在“CD”法或“CRD”法外采用较常规的三台阶预留核心土法辅以大幅度加强初支锁脚和初支整体连接的方式来控制浅埋软弱围岩中隧道的初支下沉变形。文章对浅埋软土隧道施工技术的应用进行了探讨。
关键词：浅埋软土隧道；长、大锁脚钢管；纵向工字钢托梁；施工技术
目前，我国基础设施建设仍处于高速发展阶段，公路和铁路建设是其重要组成部分，大多数铁路和公路线路都有隧道工程，其中浅层软土围岩隧道施工较为常见。根据某隧道水文地质特点，对浅埋软土隧道初期支护施工进行了创新和扩展。通过采取更加可行的施工方法和特殊的初期支护加固措施，可以提高工程的经济性和安全性，实现隧道施工的稳定快速发展。
1某浅埋软土隧道工程概况
1.1设计情况
隧道是双向四车道隧道，隧道围岩由石炭系石英砂岩、砂岩、砾岩、粉砂岩、泥岩-煤层和侵入岩-中粗粒斑岩黑云母二长花岗岩组成。入口段风化充分，表层为薄层残余松散砾石土，风化强烈，结构破碎，围岩稳定性差。
暗洞浅埋软土桩号范围：进口左线ZK156＋150-ZK156＋260、进口右线K156＋145-K156＋240，左、右线浅埋软土段落共计205米。隧道洞口段各设有30米长Φ108*6毫米大管棚进行超前支护。
1.2施工情况
根据施工计划和工期进度安排，该隧道左、右洞掌子面分别正常掘进21m、28m后，进入春雨季节施工。地表、地下水发育，洞内围岩呈饱和液性土状，洞顶及洞内初支监控量测数据持续超过预警值，初支出现开裂现象。施工单位随即停止开挖掘进并将现场情况上报，对已施工的初支段采取注浆、增设纵横向工字钢支架的方式进行加固，阻缓初支变形的进一步发展。而后业主单位组织召开了专家论证会，分析因持续降雨，渗水量大，从而导致覆盖层土体含水饱和，土体重量增加，土体丧失黏聚力及自稳能力，从而导致初支荷载急增，初支开裂。会上专家提出，浅埋软土围岩隧道遇水后完全丧失自稳能力，并不适用新奥法施工。对后续浅埋软土围岩段初支施工，建议采取以钢架拱脚设长、大锁脚钢管的初支加强技术来抵抗围岩的荷载。经验证，施工单位在剩余的浅埋软土围岩段施工中，灵活运用了该技术，初支变形始终处于可控的状态，施工组织得以正常有序推进。
2长、大锁脚钢管技术施工原则
针对浅层软土地基施工质量要求高、工期紧、围岩段长的特点，在三台阶预留核心土法的基础上，对施工方法进行了改进，包括相关工序的优化及机械设备的选择。对大、长锁脚钢管的施工提出了更高的技术要求。在施工过程中，应特别注意观察初期支护外观的变化，并对监测数据进行整理和分析。根据保证初期支护变形安全可控的最基本原理，总结了工艺参数，掌握了大、长锁脚钢管的最佳运行时间，灵活组织施工。在征得有关专家同意的前提下，应及时调整钢管的直径、长度、数量、击穿时间等技术参数，禁止冒进作业。
3长、大锁脚钢管施工规程
3.1施工工艺
该隧道进洞施工采用三台阶预留核心土工法开挖，由于需预留核心土，存在施工作业空间限制，潜孔钻机无法摆放。故上台阶施工时，长、大锁脚锚管的施工会滞后掌子面4-5m，中、下台施工则不受影响，可随每循环初支同步进行。进行上台初支立架时应充分考虑初支变形下沉量，尤其是锁脚钢管施作前的变化，充分理解锁脚钢管技术应用目的在于锁脚钢管施作后至衬砌施工封闭期间，有效抑制浅埋软弱隧道初支的持续变形，为下一步开挖初支提供安全、质量保障。
在软弱浅层围岩中，长而大的锁脚钢管虽然对初期支护的沉降和变形有较好的抑制作用，但初期支护的变形会继续缓慢发展。因此，应特别注意初期衬砌和二次衬砌的及时施工，严格把安全步骤控制在规范的允许范围内。
3.2工艺流程
3.2.1钢管制作
锁脚钢管管全部在钢构厂统一加工，采用L＝6m，Φ89*6mm热轧无缝热轧钢管制成，在前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距20cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部不钻孔长度0.6m，作为止浆段。
3.2.2设置纵向工字钢托梁
纵向工字钢托梁采用Ⅰ16型钢切割制作而成，长50cm。焊接于前后2榀工字钢拱脚上方40cm处的腹板之间。初支立架时注意纵向工字钢与钢架腹板间的缝隙应尽量小，缝隙采用钢板或钢筋进行塞焊，焊缝需饱满紧密中、下台焊缝质量关系着初支与长、大锁脚钢管的能否形成一个有效的整体进行受力，是该技术的关键要点之一，严禁漏焊、虚焊。
因上台长、大锁脚钢管施工会略滞后于上台初支施工，焊接于2榀钢架间的纵向工字钢中部正下方位置需点焊预留Φ8mm钢筋作为标识，钢筋头长度满足初支喷砼厚外露砼面2～3cm，以便后续长、大锁脚钢管安装时准确定位。为提高工效，中、下台长、大锁脚钢管施工时机可根据监测数据分析及现场施工组织情况把握。可随中、下台初支立架即时施作，也可待初支完成后几个循环段集中一次施作，但推后作业的施工段落不宜过长。
3.2.3钻孔、安装
锁脚钢管钻孔采用潜孔钻机成孔，孔位紧贴于纵向工字钢托梁中部的正下方位置，孔深不小于6.1m，外插角15°-20°。钢管顶入长度应保证尾部刚好露出初支砼表面为准，避免影响后续防水层施工，钢管顶入后尾部焊接注浆管头，用锚固剂或塑料胶泥封堵孔口及周围缝隙。
3.2.4注浆
注浆作业应提前做好准备，在锁脚钢管安装完成后立即进行。注浆作业能提高钢管管身刚度且能固结初支背后围岩，极大地提升初支、锁脚钢管、围岩间的整体性，是长、大锁脚钢管技术施工过程中不可或缺的一环。注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确。注浆量先大后小，注浆压力由小到大。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。出浆口与小导管间需连接牢固，采用契形钢管包布打入或丝扣连接，保证高压状态下不崩管。浆液在搅拌桶中按配合比配置搅拌，放入储浆桶中并应过滤，一次放浆不宜过多，搅拌桶中浆液不得停止搅拌。
4浅埋软土隧道初期支护施工中长、大锁脚钢管技术
浅埋软土隧道初期支护施工中长、大锁脚钢管技术是一种抑制初支下沉变形的加强技术，应根据现场围岩情况、初支变形情况对钢管直径、长度、数量、施作时机等技术参数及时调整。实践过程中要用到潜孔钻机进行成孔、安装作业，考虑到潜孔钻机使用成本，当浅埋软弱围岩需加强段落长度越长时经济效益越可观。当然，该项技术在其他类似的不良地质条件下，也可考虑作为一项常规的洞身初支加强技术。
通过设置纵向工字钢托梁加强初支的整体连接并对下设的钢管锁脚起到锁定作用，长、大锁脚钢管与常规的Φ42*3.5mm钢管锁脚相比，极大地增加了锁脚对初支下沉变形的抵抗力。在浅埋软弱围岩进洞施工中，采用较常规的三台阶预留核心土法，辅以打设较大钢管锁脚和设置工字钢托梁控制初支变形，与传统的“CD”法或“CRD”法相比，其工艺简单、质量可控、成本低廉、进度快速。
5结语
在隧道施工前期，监测数据长期处于预警状态，初期支路变形较大，存在不同程度的侵入和限制。经过专家研究，决定采用常规的三台阶预留核心土法结合长大锁定脚钢管的加固措施，有效地抑制了浅埋软弱围岩初期支护变形的可持续发展，恢复了正常施工现场，取得了良好的效果，稳步安全地推进了建设进程。这说明该设计具有较大的应用价值，可应用于类似隧道的施工。在实际的施工过程中，施工人员还可以创新和完善相关内容，动态调整各种技术参数和施工程序，不断积累经验，从而更好地促进该技术的发展。
参考文献
[1]童磊．软土浅埋隧道变形、渗流及固结性状研究[D]．浙江大学，2010.
[2]黄兴华．软弱围岩条件下的浅埋隧道施工研究[D]．湖南大学，2009.