偏壓隧道的施工方法

趙明亮ZHAO Ming-liang

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，西安 710021）

（The 4th Engineering Co.，Ltd.of China Railway 12th Bureau Group，Xi'an 710021，China）

0 引言

隨著科學技術與經濟的發(fā)展，對隧道施工工程提出了更高的要求。目前，國內在隧道工程施工過程中，普遍采用礦山法、新奧法；在巖土隧道施工中，主要采用鉆爆法掘進，以及掘進機施工，對于城市地下等淺埋隧道，在施工過程中，采用明挖或蓋挖法進行施工，同時使用地下連續(xù)墻，暗挖時采用盾構法和淺埋暗挖法等較高技術含量的施工法。淺埋偏壓鐵路隧道在隧道施工中是難度較大的一種隧道。

1 工程概況

白塔寺隧道位于重慶市萬盛區(qū)境內，穿越一脊狀山梁，進口里程D1K24+690，出口里程為D1K27+547，中心里程D1K26+118.5，全長2857m，最大埋深206m。本部負責施工白塔寺隧道出口段，里程為D1K26+160 至D1K27+547。其中包括車站大斷面Ⅴ級圍巖152m，Ⅳ級圍巖75m，Ⅲ級圍巖320m，明洞5m，共552m；單線小斷面Ⅴ級圍巖30m，Ⅳ級圍巖400m，Ⅲ級圍巖405m，共835m。

隧道出口端淺埋段穿越突出山脊，屬于地形偏壓，出口覆蓋2～6m 碎石層，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)雷口坡組中厚層狀泥灰?guī)r夾頁巖，巖層傾角50～60°，巖層走向與線路走向一致。D1K27+390～D1K27+542 段屬于淺埋、地形嚴重偏壓地段。

2 隧道偏壓原因及判斷方法

2.1 隧道偏壓的起因 對于偏壓隧道，通常情況下，受各種原因的影響和制約，進而在一定程度上導致圍巖壓力出現(xiàn)不均勻性，從而使隧道支護受偏壓荷載的作用。主要原因包括：

2.1.1 施工原因 在施工過程中，因施工方法選擇不當，進而在一定程度上導致開挖斷面發(fā)生局部的坍塌，從而影響圍巖壓力的穩(wěn)定性，使得應力過于集中，進一步造成隧道偏壓。如果對其進行正確的處理，正常施工一般不會受到影響。

2.1.2 地質原因 圍巖形狀發(fā)生傾斜，節(jié)理發(fā)育，其間存在軟弱結構面，以及滑動面等，在一定程度上弱化了自穩(wěn)能力，在施工過程中一旦受到擾動，將會導致巖體沿著層理面發(fā)生滑動。

2.1.3 地形原因 隧道依傍山體，地面明顯傾斜，進一步增加了側壓力，并且隧道埋深比較淺。

2.2 判斷偏壓隧道 在判別隧道偏壓方面，由地形引起的偏壓圍巖類別、地面坡度以及覆蓋層厚度是3 個重要的因素。當隧道外側拱肩至地表面的垂直距離t 值等于或小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值時，應視為偏壓隧道。

3 施工方法及順序

3.1 上半部分的斷面施工 埋深大于3m 段，設置108mm×6mm 的大管棚。管棚長度為40m，角度控制為2°，環(huán)向間距為40cm。與一般隧道設計的大管棚相比，由于40m 大管棚比較長，在施作大管棚前，首先設置導向管。采用長為2m、φ140mm 的鋼管對導向管進行處理，通過全站儀進行精確定位，在鋼護拱上焊牢。導向管的間距控制在40cm，仰角為2°。然后進行超前預注漿，漿液采用1:1 水泥砂漿，水泥采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥。

3.2 開挖及加固邊坡 在開挖嚴重偏壓、淺埋隧道的過程中，容易擾動圍巖，進而在一定程度上直接威脅到施工的安全性。在開挖的過程中，盡量減少開挖的規(guī)模，并及時做好加固、防護工作，進一步降低圍巖擾動造成的自重應力和施工時引起的偏壓影響。開挖后，在坡面上需要立即施作φ25 中空注漿錨桿，錨桿長度為4m，間距為1.0m，并按照梅花形進行布置，增強開挖山體邊坡的穩(wěn)定性。打入新鮮巖體的錨桿應不小于3m，同時需要掛設20cm×20cm、φ6 鋼筋網，并噴射C25 混凝土進行防護處理。

3.3 加固圍巖及反壓回填 在施工過程中，針對隧道存在的嚴重偏壓、淺埋特點，通過反壓回填的方式對偏壓側地質較軟的位置進行相應的處理，同時用打夯機進行分層夯實，并對空洞進行填充處理。地表經過夯實處理后，需要進行深孔預注漿，注漿孔間距控制在3m，并按梅花形進行布置，通過地質鉆進行成孔，孔徑為φ90mm。采用75mm×5mm 塑料管進行注漿，在注漿深度方面不超過半斷面的開挖線，寬度超過隧道開挖輪廓線3-4m。

3.4 隧道下半部分斷面施工 完成上半斷面施工后，采用拉中槽、跳馬口開挖的方案對下半斷面進行開挖處理。如果采用弱爆破或者下爆破，需要采用挖掘機同時配合人工進行修整成形。在開挖過程中，需要對循環(huán)進尺進行嚴格的控制。開挖成形后，立即用C25 混凝土對開挖面初噴4cm，架設鋼拱架，打錨桿、并對混凝土進行多次復噴，復噴厚度達到25cm，開花超過30m 即開始仰拱旋工，使支護結構閉合成環(huán)。

3.5 支護施工 在施工過程中，通過聯(lián)合錨桿、網噴、鋼拱架等，采用φ25 中空錨桿注漿支護對圍巖進行加固。錨扦長度控制在4.0m，間距控制在1.0m×0.6m，在鋼拱架上，焊牢拱墻處錨桿的尾端。拱架采用I20a 工宇鋼進行現(xiàn)場加工，間距控制在60cm，用中φ20mm 鋼筋沿環(huán)向按間距1.0m 進行聯(lián)合構成整體。架設過程中，需要將10cm×20cm×32cm 的C20 混凝土墊塊鋪設在鋼拱底部，進而在一定程度上防止鋼拱架出現(xiàn)下沉，同時將兩排φ20 鎖腳錨桿設置在鋼拱架的兩惻，其長度為4m。C25 混凝土的噴射厚度控制在25cm，確保噴射混凝土的密實性。

3.6 仰拱施工 在開挖作業(yè)后，進行仰拱施工，對于仰拱部分的圍巖，如果采用弱爆破，在這種情況下需要借助挖掘機，同時配合人工進行修整。

3.7 襯砌施工 在對隧道進行施工的過程中，對于嚴重偏壓、淺埋隧道來說，其圍巖特點表現(xiàn)為：內應力高、變形量大等，在襯砌施工時間方面有著嚴格的要求。如果襯砌施工時間過早，容易破壞襯砌結構；如果襯砌施工時間過晚，可能導致結構失穩(wěn)。

3.8 監(jiān)控測量 在隧道施工過程中，通過監(jiān)控測量工作，可以進一步了解圍巖的變形情況，以及山體的位移情況，進而在一定程度上分析圍巖變形，進而對最終的變形量、初砌施作最佳時間進行確定。

3.9 施工管理 在施工過程中，需要做好工序間的銜接工作。完成開挖后，需要及時處理欠挖、危石等，同時架設鋼拱架、掛網等，進而在一定程度上避免變形過大，造成隧道發(fā)生坍塌。

4 結束語

在施工過程中，對淺埋、偏壓隧道進行施工，施工前，需要全面分析偏壓產生的原因，以及嚴重程度等，同時對各種影響因素進行綜合考慮，確保制定的施工方案具有一定的可行性，同時確保施工的安全性。選擇的開挖方法要科學、合理，按照“超前支護、弱爆破、短進尺、勤量測、強支護”的原則進行開挖。準備齊全各種施工用材料、設備等，快速、及時地進行初期支護。在施工過程中，有效分析圍巖變形量測數(shù)據(jù),進而對支護參數(shù)進行及時的修改，同時采取恰當?shù)闹ёo措施。

[1]馬燁.偏壓隧道半明半暗進洞施工技術[J].建筑工程,2010（05）.

[2]楊帆.隧道淺埋段地表回填注漿及開挖支護施工技術[J].鐵道標準設計,2007(5).

[3]黃波.巴灑老寨3 號偏壓隧道施工及病害處治技術[J].山西建筑,2009(28).