有關(guān)偏壓隧道施工及病害處治技術(shù)的分析

王星

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司, 四川省 雙流縣 610200)

有關(guān)偏壓隧道施工及病害處治技術(shù)的分析

王星

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路隧道分公司, 四川省 雙流縣 610200)

本文主要探討了以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：第一，偏壓隧道的工程特性，對(duì)偏壓隧道的定義與影響因素進(jìn)行了分析；第二，偏壓隧道的施工技術(shù)，如超前支護(hù)、深孔注漿、隧道開(kāi)挖等施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的探討；第三，對(duì)現(xiàn)有的隧道施工病害防治技術(shù)進(jìn)行了研究，總結(jié)了幾種常見(jiàn)的病害處理技術(shù)。

偏壓隧道施工 工程特性 施工技術(shù) 病害處治技術(shù)

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的公路建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多，公路建設(shè)的技術(shù)含量也逐步提高。隧道施工作為公路建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是公路整體施工中的關(guān)鍵一環(huán)，也是提高公路建設(shè)質(zhì)量的重要方面。偏壓隧道施工是隧道施工中的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，加強(qiáng)偏壓隧道施工技術(shù)的研究具有重要意義，如何防治隧道施工中的病害也是一項(xiàng)至關(guān)重要的課題，希望本文的研究能夠給相關(guān)技術(shù)人員以參考和借鑒。

一、偏壓隧道的工程特性

在公路隧道的施工中，如果隧道結(jié)構(gòu)對(duì)稱的兩部分存在著荷載不同的問(wèn)題，并且隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力不對(duì)稱，呈現(xiàn)出偏壓現(xiàn)象，就可以稱之為偏壓隧道。現(xiàn)階段，偏壓隧道越來(lái)越常見(jiàn)，特別是在圍巖級(jí)別高的地方，由于圍巖自身的強(qiáng)度系數(shù)較小，開(kāi)挖的過(guò)程中隧道結(jié)構(gòu)會(huì)承擔(dān)過(guò)重的荷載，因?yàn)榉N種因素導(dǎo)致的荷載不對(duì)稱問(wèn)題都將施加到隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)中，造成偏壓?jiǎn)栴}。根據(jù)普氏等相關(guān)理論，當(dāng)隧道開(kāi)挖完成之后，在隧道上方將形成一種天然的平衡拱。平衡拱的形成與隧道埋深有很大的關(guān)系，如果平衡拱的埋深較小，則無(wú)法形成平衡拱。此外，隧道荷載的大小在一定程度上取決于施工當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件，如果在軟巖偏多的地方進(jìn)行隧道施工，并且隧道的處于淺埋的狀態(tài)或施工現(xiàn)場(chǎng)存在地形橫坡，也容易形成天然拱，在此情況下開(kāi)挖的隧道屬于偏壓隧道。

偏壓隧道的形成過(guò)程較為復(fù)雜，影響隧道偏壓的因素也較多，概括起來(lái)主要包括以下幾個(gè)方面：第一：地形條件；第二，地質(zhì)條件；第三：工程因素。在這三個(gè)因素中，前兩項(xiàng)可以歸結(jié)為內(nèi)在條件，而第三項(xiàng)則是外在因素。

二、偏壓隧道施工技術(shù)

淺埋隧道是與深埋隧道相對(duì)而言的，與深埋隧道相比，淺埋隧道難以呈現(xiàn)承載拱，并且多處于地形偏壓嚴(yán)重的區(qū)域。如果施工現(xiàn)場(chǎng)所在地方屬于風(fēng)化帶，或者存在著軟弱圍巖或軟弱堆積物，這些特殊的地形條件都會(huì)導(dǎo)致隧道開(kāi)挖中出現(xiàn)凈空收縮、拱頂下沉過(guò)大和地表開(kāi)裂等問(wèn)題，嚴(yán)重的情況下還會(huì)出現(xiàn)掌子面失穩(wěn)。

面對(duì)這種情況，隧道施工技術(shù)人員就要采取相應(yīng)的掌子面穩(wěn)定方法，并且要控制好地面下沉的幅度。從理論上來(lái)講，埋深是影響地表下沉的主要因素，如果埋深過(guò)大，就容易在隧道橫斷面上形成承載拱，地表下沉問(wèn)題只會(huì)出現(xiàn)在隧道周邊。但如果埋深過(guò)淺，承載拱將無(wú)法形成，那么地表下沉的問(wèn)題會(huì)比較嚴(yán)重，很可能會(huì)直接下沉到地表。因此，如果隧道開(kāi)挖過(guò)程中的埋深過(guò)小，就應(yīng)當(dāng)對(duì)支護(hù)下沉采取一定的控制措施，并增大支護(hù)的支持力。通常情況下，技術(shù)人員會(huì)利用垂直錨桿和藥液壓注的方法，進(jìn)而改善偏壓隧道的施工條件，這都是非常必要的，能夠保障工程質(zhì)量，提高隧道施工的安全性，并且可以加快施工進(jìn)度，達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。

（一）超前支護(hù)

如果圍巖存在著自穩(wěn)能力較差的問(wèn)題，為了防止出現(xiàn)塌方，就必須建立超前支護(hù)體系，具體施工步驟有超前錨桿、小導(dǎo)管注漿、管棚以及全斷面預(yù)注漿等。在具體的施工過(guò)程中，很多工程都是采用深孔注漿來(lái)解決軟弱破碎地質(zhì)條件下的隧道施工問(wèn)題，這種方法雖然能夠達(dá)到一定的止水固結(jié)效果，但是固結(jié)范圍較小，地質(zhì)條件和注漿等問(wèn)題都有一定的不穩(wěn)定性。通常需要在隧道開(kāi)挖之前運(yùn)用超前支護(hù)的方法，采用錨桿和小導(dǎo)管等施工工具做好超前支護(hù)工作。但是，如果施工現(xiàn)場(chǎng)的地下水壓過(guò)大，則需要采取相應(yīng)的排水降壓手段，利用鉆孔排水等方法，在超出注漿范圍的前提下進(jìn)行鉆孔。

（二）深孔注漿

在隧道開(kāi)挖的過(guò)程中，為了防止地下水的影響，需要采取一定的處理方法。具體說(shuō)來(lái)，在處理隧道開(kāi)挖中地下水因素的影響時(shí)，通常會(huì)以堵截的方法為主，用排引作為輔助手段。其中堵截的方法也可以分為兩種，一種是整段堵截，利用注漿止水的方法，對(duì)松散巖體進(jìn)行加固處理，從而調(diào)整巖層結(jié)構(gòu)。還有一種是按照隧道開(kāi)挖的輪廓線，對(duì)隧道的開(kāi)挖面采取環(huán)形注漿的方法，從而形成了止水帷幕，避免工作面中深入地下水。

（三）隧道開(kāi)挖

在偏壓隧道施工的過(guò)程中，通常會(huì)采取兩種開(kāi)挖方法，一種是非鉆爆方法，一種是松動(dòng)爆破方法。雖然這兩種施工方法有很大的不同之處，但它們的目的是一致的，都是為了能夠盡量避免開(kāi)挖過(guò)程對(duì)圍巖的擾動(dòng)。另外，隧道開(kāi)挖過(guò)程中必須采取支護(hù)加固的措施，通常需要用格柵鋼架或型鋼支架進(jìn)行加固處理，并且還要布設(shè)徑向錨桿，并采取掛鋼筋網(wǎng)、混凝土噴射等方法構(gòu)建支護(hù)體系，提高偏壓隧道工程的穩(wěn)定性。

（四）監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控量測(cè)也是偏壓隧道施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，不僅要在施工過(guò)程中進(jìn)行隧道量測(cè)，在施工之前也需要進(jìn)行隧道量測(cè)。具體說(shuō)來(lái)，監(jiān)控量測(cè)主要運(yùn)用地質(zhì)調(diào)查和直接剪切試驗(yàn)等方法，分析圍巖的主要特征，包括圍巖的構(gòu)造和初應(yīng)力狀態(tài)等內(nèi)容，圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)也需要全面掌握。在施工過(guò)程中要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，主要目的是對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)施工過(guò)程中的錨固效果和松弛范圍等具體信息進(jìn)行監(jiān)視。另外，監(jiān)控量測(cè)還能夠及時(shí)掌握變形并采取相應(yīng)的控制措施。

三、偏壓隧道的病害處治技術(shù)

在偏壓隧道施工完成并投入運(yùn)營(yíng)之后，有些隧道由于施工不規(guī)范和地質(zhì)條件較差等原因，存在著不同程度的病害，有些病害甚至造成了嚴(yán)重的危害，使隧道工程面臨著安全隱患。為此，必須采取一定的隧道病害處治技術(shù)，提高隧道工程運(yùn)營(yíng)的安全性與可靠性?，F(xiàn)階段，偏壓隧道的病害處治技術(shù)主要分為以下幾個(gè)方面：第一，拱背注漿。如果偏壓隧道受到了嚴(yán)重破壞，并且在隧道的拱背處呈現(xiàn)出一定的空隙或空洞，就需要用拱背注漿的方法進(jìn)行充填，增強(qiáng)圍巖與襯砌之間的緊密度，并使荷載更加均勻，使圍巖的彈性抗力更大，從而對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，并起到止水的效果；第二，錨桿加固。主要運(yùn)用錨桿作為加固工具，采用組合梁、懸吊和減跨等方法，對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生病害的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，從而使襯砌結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的承載能力；第三，裂縫嵌補(bǔ)。這種方法主要是往襯砌裂縫內(nèi)填補(bǔ)嵌補(bǔ)材料，對(duì)已經(jīng)存在的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載能力；第四，嵌軌加固。如果襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)承載力不足的問(wèn)題，并且無(wú)法采用其他的加固手段時(shí)，可以運(yùn)用嵌軌加固的方法進(jìn)行加固。但是，如果采用這種加固方法，應(yīng)使鑲嵌拱架間距保持適度的距離，一般以50-120cm最為合適，這樣可以防止間距過(guò)小對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)造成影響，并保持原由結(jié)構(gòu)的完整性。第五，噴射混凝土加固。這種加固手段能夠保持原有襯砌結(jié)構(gòu)的完整性，并且能夠在一定程度上提高承載能力。如果運(yùn)用素噴的方法進(jìn)行加固處理，那么原有的輕微裂損結(jié)構(gòu)的承載能力也會(huì)增大一倍。另外，網(wǎng)噴加固之后，臨近失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)也會(huì)增強(qiáng)1.3倍左右的承載能力，是一種行之有效的病害處治技術(shù)與加固方法。

結(jié)語(yǔ)：

基于筆者多年從事偏壓隧道施工的經(jīng)驗(yàn)，采取多種隧道加固方法與病害處治技術(shù)可以達(dá)到更佳的效果，順利達(dá)到施工目標(biāo)，并能盡量降低施工成本，提高隧道施工的工作效率，并確保隧道施工的安全性與穩(wěn)定性。因此，相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況與地形地質(zhì)條件，采用多種加固措施與病害處治技術(shù)，確保隧道工程的施工安全。

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1007-6344（2015）04-0223-01