地铁隧道下穿高速公路路基保护方案研究 邢晓利 （山西路桥第三工程有限公司，山西太原０３４０００） 摘要：依托实际工程，介绍了地铁隧道长距离下穿 ｌ 工程概况 某地铁盾构隧道下穿某高速公路在ＤＫ２２＋ ４５３．３２ｌ—Ｄｌ（２２＋４９５．２９０处，右线下穿长度约 高速公路路基段路基改扩建施工方案及其施工保 护措施，并采取理正岩土软件对改扩建路堤进行 稳定性验算。 关键词：盾构隧道；高速路基；注浆加固；稳定性 中图分类号：Ｕ４５５ 文献标识码：Ｂ ４２．６ ｍ，左线下穿长度约４３．７ ｍ，高速公路路面宽度 为２８ ｍ，路基高度为１２ ｍ，隧道与高速公路的夹角约 为６２．５。，隧道穿越路基段埋深在４～１６ ｍ之间，地层 分布主要有人工填土（ ），砾质黏性土、残积土，全、 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ａ ｓｕｂｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｕｎｄｅｒｐａｓｓｉｎｇ 强、中及微风化岩，隧道穿越地层主要为砾质黏性土， 图１ ｔｈｅ ｈｉｇｈｗａｙ ｓｕｂｇｒａｄｅ ＸｌＮＧ Ｘｉａｏ—ｌｉ （Ｓｈａｎｘｉ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｔｈｉｒｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．， Ｓｈａｎｘｉ Ⅷｎ ０３４０００ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｕｂｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｕｎｄｅｒｐａｓｓ ｔｈｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ；ｈｉｇｈｗａｙ ｓｕｂｇｒａｄｅ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 图１工程位置平面 ２隧道与高速公路施工方案 盾构区间在Ｋ２２＋４７８．１６６一Ｋ２２＋５１６．１７４（高 速公路里程）范围下穿高速，盾构区间在高速公路范 引言 随着我国经济的快速发展，城市交通 力的日益 加重，由于受地形地质条件的制约，出现了大量的地 铁隧道下穿高速公路的现象，隧道下穿既有高速公路 成为近年来的一种常见形式 。而隧道顶部覆盖 层较薄，路基填筑材料稳定性差，极易产生较大的变 形，甚至失稳，将对隧道施工与高速公路运营造成安 围内最小覆土厚度为６．０４ ｍ，在始发侧填土且预留高 速拓宽１０ ｍ双车道。为保证始发安全并提供足够土 压力，对始发区原有路堤进行袖阀管加固，便于盾构 始发并穿越高速公路。 施工主要步骤：（１）在高速南侧填土压实至标高 ４８．５ ＨＩ，施做围护结构，始发端头部位填土压实至标 高５２。５ ｍ进行端头加固，接着在高速路堤进行袖阀 全影响，需要采取有效的工程措施，以减小隧道施工 对路基的扰动。 管注浆加固，然后歼挖基坑和基坑底部土体加固。预 埋袖阀管跟踪注浆可在盾构掘进过程中增强地层的 稳定性，在盾构穿越过程中若路面沉降或隆起变形速 率过快或累计变形值过大时，启动跟踪注浆可减少盾 构施工对路面的影响。（２）施工底板、侧墙以及始发 端墙侧结构，按高速公路规范要求对高速公路预留车 收稿日期：２０１８—０３一ｌ２ 作者简介：邢晓利（１９６７一），男，山西忻州１人．工程师。 一１３４一 山东交通科技 道范围的路堤进行施工。路基两侧既有边坡清除边 坡植物及地表种植土厚０．３ ｍ，然后开挖台阶，每级台 阶水平宽为１ ｍ，台阶高度为０．５ ｍ。进行加宽填土， ２０１８年第３期 降低掌子面裸露时间。（３）隧道开挖时控制好地层变 形，同时对初期支护背后注浆进行加强。（４）隧道开 挖的同时加强高速公路路基沉降监测，及时掌握监控 数据，并通过监测分析结果调整保护措施。（５）若开 挖时出现涌水地层，应及时针对开挖面做全断面注浆 自下而上分层压实，路肩顶部和底部最小帮宽不小于 １ ｍ，否则超挖后再填筑。新旧路基搭接处铺设双向 土工格栅，宽度为３ ｍ，竖向间距为０．６ ｍ。为尽量减 少过渡段路基沉降，保证路基、路面强度与结构稳定， 预加固处理。（６）若隧道开挖过程中超挖变形达 １０ ｅｍ时，应严格按照相关原则进行开挖，并及时做好 路基优先采用与原有路堤相同且符合要求的填料或 较原有路堤渗水性强的填料。路堤尽量选择粗粒土 （不含粉砂、细砂）填料填筑，粗粒土缺乏时也可采用 支护、封闭等工作。（７）如高速段隧道内出现孤石情 况时，隧道开挖应采用控制爆破或者非爆破技术，以 降低对高速公路路基影响，防止路基发生坍塌。 满足规范要求的合格细粒土作为路基填料。路基填 料应控制分层铺筑厚度，均匀压实。路堤（非路床范 围）填料最大粒径应小于１５ ｃｍ（填石路堤除外），路 床顶面横坡应与路拱一致。填方路基细粒土应选用 塑性指数１２～２６的土质，不能使用液限大于５０％、塑 性指数大于２６的土填筑路基。（３）盾构机及配套设 施吊装入始发井，然后左右盾构机先后始发并掘进， 盾构机通过时，加强盾构机姿态控制，保持开挖面稳 定，慢速匀速通过，加强同步注浆和二次补浆。盾构 施工时及通过后，都要加强对路面监控量测，直至完 全稳定。（４）施做预留吊装处侧墙及顶板，然后回填 覆土并做绿化。原高速南侧设置梯形排水沟收集路 基雨水，汇集后排人沿线涵洞，河道，材质为浆砌片 石，盾构施工对路堤及排水沟进行拆除，路基回填后， 对该区域排水按原断面尺寸进行恢复，两侧顺接排水 沟坡度较大设置急流槽。 ３ 隧道与高速公路施工保护措施 ３．１ 施工方法 本下穿区间隧道工程采用马蹄型复合式衬砌结 构，在隧道进行降水试验和注浆试验时，可通过相邻 之间的竖井井位作为试验井，待获得降水、注浆等参 数后再制定相应的施工及保护方案。区间隧道采用 矿山法施工方法，在施工前应将水位控制在隧道底部 ０．５ ｍ左右。隧道初期支护分别利用ＷＳＳ管与长管 棚进行了加强处理，且隧道开挖前通过深孔注浆加固 周边土体。区间隧道开挖采用超短台阶法，施工过程 中上台阶设有临时仰拱，并且开挖时对支护结构进行 及时封闭处理，尽量的降低该高速公路路基沉降。 ３．２特殊工程保护措施 在下穿区间隧道施工过程中需注意特殊工程的 保护，具体措施：（１）区间隧道开挖前，需对隧道高速 公路重叠段的水文地质情况及附近管线布置情况展 开调查工作，以确定区域内的地质条件与基础形式。 （２）隧道开挖过程中严格控制好开挖步距，将步距缩 减至０．５ ｍ，并及时将初期支护进行封闭处理，以尽量 ４路堤稳定性验算分析 通过理正岩土软件对高速扩建新路堤边坡稳定 性进行验算，并将路基加固情况与未加固情况路基稳 定性结果进行对比。 ４．１控制参数 （１）采用规范通用方法；（２）计算目标：安全系数 计算；（３）滑裂面形状：圆弧滑动法。 ４．２计算条件 （１）圆弧稳定分析方法：Ｂｉｓｈｏｐ法；（２）稳定计算 目标：自动搜索最危险滑裂面；（３）条分法的土条宽 度：１．０００ ｍ；（４）搜索时的圆心步长：１．０００ ｍ；（５）搜 索时的半径步长：０．５００ ｍ。提取路基加固情况与未 加固情况路基稳定性结果见表１。 表１ 路堤稳定性计算结果 由表１可知，路基未加固时，路基稳定性系数 １．０８＜１．４０，不满足公路路基设计规范要求 。路基 加固后，路基稳定性系数２．３３２＞１．４０，满足公路路基 设计规范要求。采用路基加固措施后，相比未加固情 况，路基稳定性系数有较大幅度提高，说明注浆加固 对路基稳定性提高显著的作用。 ５ 结语 介绍了某实际工程地铁隧道长距离下穿高速公 路路基段路基改扩建施工方案及其施工保护措施，并 采取理正岩土软件对改扩建路堤进行稳定性验算。 袖阀管注浆加固对提高路基稳定性效果较为明显，建 （下转第１３９页） 一１ ３５— 山东交通科技 一 黎 ２０１８年第３期 添加比例，显著降低生产能耗，并避免了了改性沥青 ８５ ／．．● ｝‘ ＼ １ ｝ ０３ ０．４ ０５ 稳定性差的问题。（５）综合参考高温稳定性、低温抗 裂性、水稳定性３项路用性能指标以及施工工艺、性 价比等因素，沥青混合料中掺人车辙王沥青混合料添 加剂是解决路面车辙问题的最佳方案，最佳掺入比例 应为０．３％。 参考文献： ［１］ 熊玉平．沥青混合料抗车辙剂最佳掺量研究［Ｊ］．北方 交通，２０１７（７）：１３４—１３６． ／‘ ８０ ０ ｎｌ 抗车辙剂比例（ 图５不同比例抗车辙剂与冻融劈裂强度关系 ［２］ 武建杰．ＳＢＳ复合改性沥青提高抗车辙性能应用研究 ［Ｊ］．山东交通科技，２０１５（３）：６９—７ｌ，７７． ［３］ 孙雪梅．抗车辙剂作用下沥青混合料的路用性能指标 ［Ｊ］．交通标准化，２０１４（１６）：３７—３９． ［４］ 苏蓉．抗车辙剂对沥青混合料性能的影响研究［Ｊ］．山 东交通科技，２０１４（４）：２８—３０，４０． ４ 结语 （１）沥青混合料的动稳定性随着车辙王沥青混合 料添加剂掺入比例的增加而得到显著提升，说明掺人 车辙王的沥青混合料的高温稳定性与抗车辙剂的掺 人比例成正比。（２）沥青混合料的弯拉强度和微应变 能力随着车辙王沥青混合料添加剂掺人比例的增加， 前者呈现先降后升的特点而后者呈现先升后降的特 点，当沥青混合料中抗车辙剂掺人比例为０．３％时两 ［５］ 樊向阳，罗蓉，冯光乐等．抗车辙剂改性沥青的高温性 能评价指标［Ｊ］．武汉理工大学学报（交通科学与工程）， ２０１７（４）：６１８—６２２． ［６］ 董泽蛟，肖桂清，龚湘兵．级配及抗车辙剂对沥青混合 料抗车辙性能的影响分析［Ｊ］．公路交通科技，２０１４（２）：２７ —项指标所体现的低温抗裂性能最佳。（３）沥青混合料 的残留稳定度和冻融劈裂强度比随着车辙王沥青混 合料添加剂掺入比例的增加都呈现先升后降的特点， 当沥青混合料中抗车辙剂掺人比例为０．３％时两项指 标所体现的水稳定性能最佳。（４）与传统沥青改性工 艺相比，车辙王沥青混合料添加剂不改变沥青混合料 的级配，仅需微调油石比，可直接投入拌和缸内与集 料进行拌和，无需其他特殊设备，随时根据期望调节 ３１，４６． ［７］ 赵友权，蒯海东，陈芳等．抗车辙剂用量对沥青混合料 路用性能的影响［Ｊ］．公路交通技术，２０１７（５）：３３—３６． ［８］ 吴应升，曹帆，李旖．ＡＣ一１６混合料对抗车辙剂的路 用性能响应分析［Ｊ］．西部交通科技，２０１６（９）：１７—２０． ［９］ 李晓东，刘锋，尹贻超．沥青混合料抗车辙添加剂应用 技术研究［Ｊ］．施工技术，２０１５（１５）：７４—７７． （上接第１３５页） 议在注浆过程中，严格控制注浆压力与注浆时间，防 止袖阀管注浆对路面造成扰动；高速公路扩建新路堤 稳定性系数为２．３３２＞１．４０，满足公路路基设计规范 施工与监测［Ｊ］．广东公路交通，２０１６（４）：１０１—１０４． ［３］ 侯豪斌．隧道下穿已建高速公路设计方案比选［Ｊ］．山 西交通科技，２０１４（６）：６７—７０． 要求，验证了改扩建方案的合理性。 参考文献： ［４］ 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）：２３５—２３８． ［５］ 陈荣伟，杨健，汪波．新建隧道下穿既有高速公路关键 问题的探讨［Ｊ］．公路，２００９（１Ｉ）：２５９—２６４． ［６］ＪＴＧ Ｄ３０—２０１４，公路路基设计规范［ｓ］． ［１］ 王航，韩磊．浅埋大跨隧道下穿既有公路施工技术 ［Ｊ］．公路，２０１２（８）：２６７—２７２． ［２］ 林利安，李晓博．复杂地质条件下隧道下穿既有公路 一ｌ３９一
