浅埋偏压隧道施工技术研究

浅埋偏压隧道施工技术研究

纪任舒

中建海峡建设发展有限公司福建350015

摘要：浅埋偏压隧道由于受到围岩变形荷载的作用，存在很大的安全隐患，必须采取有效措施进行处治。文章对浅埋偏压隧道的工程特点进行分析，结合隧道围岩情况和开挖断面大小选取施工方法，并着重介绍施工技术。通过合理选择施工方法对隧道偏压进行处治，有效解决了偏压隧道施工中常见的问题，取得了较好的效果。

关键词：浅埋偏压；隧道；施工技术

1浅埋偏压隧道概述

在高速公路通过山岭地区时，围岩破碎的浅埋傍山隧道和黄土隧道易出现偏压。偏压容易造成隧道支护结构变形，侵入净空，进一步引起很多次生病害。在隧道设计与施工中，必须采取有效措施对隧道偏压进行处治，减少隧道变形，提高施工的安全性。隧道偏压处治不当，会引发隧道病害，甚至导致塌方事故，造成工期延误，带来较大的经济损失，也对人身安全造成威胁。

1.1浅埋偏压隧道工程特点

浅埋隧道产生偏压主要是由于在施工中很难形成承载拱。由于受到地形、围岩和工程地质等条件的影响，浅埋隧道在开挖后极易出现拱顶下沉、隧道衬砌净空收敛增大和原地面下沉等问题，施工中甚至出现掌子面失稳的情况。因为埋深浅，隧道开挖后覆盖层稳定性差。很多浅埋隧道施工中其覆盖层仅有几米厚，稳定性极差，很容易造成塌方事故。尤其在隧道洞口处往往围岩破碎，风化严重，常规隧道的支护结构很难形成稳定的结构。当埋设较大时，容易形成承载拱，可以将隧道的变形控制在一定范围内，而浅埋隧道没有形成承载拱，容易产生很大的变形。施工难度大，必须采取专项施工方案。为了保证浅埋隧道施工安全及施工质量，在施工中要对支护结构做一定的调整，并采取超前支护，提高隧道围岩的稳定性，可有效处治偏压。

1.2隧道偏压产生的原因

1.2.1地形原因

在傍山隧道和浅埋洞口段，由于隧道洞身两侧所承受的围岩压力不对称，极易造成偏压。傍山隧道靠近河谷一侧的围岩荷载小于另一侧围岩，使隧道衬砌出现了较大的主动压力区，由于隧道衬砌所受到的荷载不相等而产生偏压。隧道浅埋段最容易出现偏压，尤其是隧道洞口处于浅埋破损围岩地区，普遍存在偏压现象。

1.2.2地质原因

地质原因引起隧道产生偏压主要是由于隧道围岩稳定性差，存在滑动面或软弱结构层，或者是隧道位于岩溶地区，围岩内存在大量溶洞，影响隧道的稳定性。由于隧道开挖破坏了围岩自身的稳定性，使隧道围岩产生滑动，甚至破坏。溶洞内含有大量的水、泥沙，容易破坏隧道的稳定性，引起隧道偏压。

1.2.3施工原因

在隧道施工过程中，由于开挖方法不当或支护不及时等都会造成隧道围岩变形或失稳，造成应力集中，产生偏压。在对隧道开挖时，应采用短台阶、小断面开挖，不可以采用大进尺、大断面开挖，否则容易造成隧道围岩变形失稳，导致坍塌。支护参数应根据设计图纸并结合施工现场的实际情况进行施工，不得私自改变设计支护参数，并应按规定施作超前支护。

2浅埋偏压隧道施工方法

2.1短台阶法

短台阶法是在掌子面开挖时采用松动爆破，将开挖下来的洞渣通过机械运送至下台阶，再完成装车出渣的方法。这种方法开挖台阶短，隧道稳定性好。由于上台阶较短，下台阶和仰拱闭合时间短，隧道衬砌结构很快封闭成环，可有效降低隧道偏压。这种方法可以尽快施作衬砌边墙和仰拱，缩短隧道衬砌闭合成环的时间，减少隧道衬砌和围岩的变形，提高隧道施工的安全性。但是这种方法由于上导坑台阶较短，出渣速度慢，且上下导坑施工相互影响，施工速度慢。

2.2双侧壁导坑法

双侧壁导坑法适用于围岩破碎严重的Ⅴ～Ⅵ围岩隧道开挖，通常被用于无法采用台阶法进行开挖的大断面隧道施工。由于进行隧道大断面开挖导致围岩稳定性差，必须采取降低隧道的开挖断面的方法来保证围岩稳定，降低隧道偏压。双侧壁导坑法采用边开挖边支护的方法，将整个隧道断面分割成几个小断面进行施工，在每个小断面开挖后即进行支护，稳定后再进行其他部分的开挖。双侧壁导坑法采取小断面开挖，大大提高了隧道围岩的稳定性，但是其施工速度慢，不便于出渣运输，容易造成工期延误，施工效率低。

2.3环形开挖留核心土法

环形开挖留核心土法是在隧道开挖中保留核心土，只进行拱部的环形开挖，并进行初期支护，然后再开挖核心土并进行下部施工的方法。这种方法由于保留了掌子面的核心土，最大限度的提高了隧道掌子面的稳定性。由于只对拱部进行环形开挖，开挖断面小，开挖后隧道围岩稳定。

3浅埋偏压隧道施工技术

3.1偏压隧道施工案例

某浅埋偏压隧道围岩为千枚岩，且偏压严重。隧道覆盖层浅，围岩稳定性差，且存在雨淋型地下水。由于千枚岩自稳能力差，必须在开挖过程中对隧道围岩进行加固，提高其稳定性。

3.2进洞施工技术

3.2.1施工前进行地质勘查与地质钻孔

为了准确掌握浅埋隧道围岩情况，采用地质勘查与地质钻孔的形式对未开挖段的隧道围岩进行调查。通过地质勘查与地质钻孔可以准确掌握隧道围岩的破碎情况、风化情况、围岩的岩性，对围岩的分层、走向、地层厚度、覆盖层厚度等分析，验证设计的超前支护与支护方式是否能够保证施工要求。通过地质勘查与地质钻孔资料，可以对设计文件进行修正，对超前支护的方式与衬砌参数进行调整。同时，通过地质勘查与地质钻孔，还可以确定原地面是否需要采取措施进行加固，或现阶段设计的加固方法是否符合要求，必要时进行修正。

3.2.2采取超前支护措施

考虑到浅埋偏压隧道围岩破碎、稳定性差，常采用超前支护对隧道围岩进行加固。常采用超前长管棚、超前小导管的超前支护方式，对地面可采用超前钻孔预注浆或砂浆锚杆支护的方式。超前支护可以有效提高围岩的稳定性，提高隧道开挖的安全性。

3.2.3进行监控量测，掌握围岩和衬砌的变形情况

根据隧道的偏压情况，在隧道线路上的地表、拱顶和衬砌等设置监控量测桩点，进行地表下沉、拱顶下沉等项目的监测，进行静态数据分析，掌握隧道围岩和衬砌的变形情况，以便于及时采取措施进行处治。

3.3隧道开挖施工技术

3.3.1超前支护方法的选择

隧道洞口上部覆盖层较薄，松散破碎，不易成洞。为了保证隧道施工安全，防止隧道拱顶坍塌，采用超前管棚支护。设计管棚直径为108mm，壁厚为6mm，管棚设计长度为30m。为了保证隧道洞口段施工安全，施工前制定专项施工方案。

施工中选取环形开挖预留核心土法进行隧道开挖，并根据施工现场实际情况对开挖工序进行调整，以保证隧道围岩开挖的稳定性，及时进行支护，尽快成环，并进行监控量测掌握围岩的变形情况。

3.3.3爆破方法及参数的选择

由于隧道内围岩破碎，且存在软硬岩变化频繁、软弱夹层，以及围岩内水分分布不均匀等情况，采取光面爆破和预裂爆破的开挖方法。在隧道开挖施工中，上导坑开挖采用光面爆破，下导坑和仰拱开挖采用预裂爆破。施工中严格控制装药量，以防止造成塌方事故。

结论

综上所述，浅埋偏压隧道工程中的各项施工工作都极为复杂，而且施工所处的环境也较为恶劣，这就要求在施工中注意安全与质量，同时运用技术、采取有效措施，提高建筑结构的安全性，保障施工过程的安全，从而促进工程的顺利实施。

参考文献：

[1]徐世康.浅埋偏压破碎围岩隧道施工技术研究[D].长安大学，2012.

[2]项永杰.浅埋偏压隧道施工力学效应与风险评估[D].重庆大学，2011.

[3]宋贺.浅埋偏压软弱围岩段隧道施工技术研究[D].石家庄铁道大学，2017.