淺埋偏壓隧道施工技術(shù)研究

張 斌

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司， 四川 成都 610000)

0 前言

隧道偏壓是一種較為常見的問題，一旦出現(xiàn)偏壓，便會使隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。所以，在隧道的設(shè)計與實際施工過程中，需要利用有效的防治措施對隧道偏壓情況進(jìn)行控制，盡可能的降低隧道變形，提高施工的安全性。此外，若隧道偏壓的處理不合理，還會導(dǎo)致隧道病害，嚴(yán)重時還會造成塌方等惡性安全事故，導(dǎo)致工程延誤的同時，也會為工程帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，威脅施工人員安全?；诖耍瑢\埋偏壓隧道施工技術(shù)進(jìn)行研究，具有極為重要的實踐意義。

1 淺埋偏壓隧道施工技術(shù)簡介

在高速公路的建設(shè)過程中，當(dāng)工程建設(shè)進(jìn)入到山嶺地區(qū)時，因圍巖破碎極容易導(dǎo)致淺埋傍山隧道以及黃土隧道發(fā)生偏壓。導(dǎo)致隧道出現(xiàn)偏壓的原因主要包括三種：（1）地形原因。由于傍山隧道以及淺埋洞口處，隧道洞身兩側(cè)的圍巖壓力分布，是不對稱的，因而極其容易發(fā)生偏壓。（2）施工原因。實際施工過程中，因隧道開挖方法不當(dāng)，或者支護(hù)不及時等，也會導(dǎo)致隧道圍巖失去原有的穩(wěn)定性，或者出現(xiàn)變形，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)力集中，最終出現(xiàn)偏壓。因此，為了避免偏壓現(xiàn)象，在隧道開挖施工時，禁止選擇大進(jìn)尺、大斷面開挖，而支護(hù)參數(shù)也應(yīng)該按照施工現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行選擇，同時根據(jù)相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行超前支護(hù)[1]。（3）地質(zhì)原因。隧道圍巖自身的穩(wěn)定性比較差，或者存在滑動面，或者內(nèi)存溶洞等，都會對隧道的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。上述三種原因，是導(dǎo)致隧道出現(xiàn)偏壓的主要原因。

2 淺埋偏壓隧道施工技術(shù)的主要思路

2.1 對地表進(jìn)行加固

地表加固工作，是淺埋偏壓隧道施工的重要前提，在這一過程當(dāng)中，需要專業(yè)的技術(shù)型人員，分析、解決出現(xiàn)的問題，如針對地表裂隙，應(yīng)予以及時封閉。與此同時，施工人員還應(yīng)該對接下來施工過程中，有可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行喲小防范，避免出現(xiàn)同類問題。除此之外，工作人員還要采取有效措施，對地表水進(jìn)行防護(hù)，以免出現(xiàn)地表水下滲、下漏等問題，進(jìn)而導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性降低，對工程施工的正常進(jìn)行產(chǎn)生影響。

2.2 做好支護(hù)工作

為了提高隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)采取有效措施，提高隧道的抗傾覆力，因而需要對隧道的洞口處進(jìn)行支護(hù)，提高隧道進(jìn)口、出口以及洞身的支護(hù)力度，對隧道洞口進(jìn)行加固，進(jìn)而降低地震等自然災(zāi)害發(fā)生，而對隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生的負(fù)面影響。

2.3 降低巖體活動次數(shù)

在隧道施工的過程中，相關(guān)工作人員均會事先對施工現(xiàn)場進(jìn)行必要的勘察，充分了解施工現(xiàn)場的地貌、地質(zhì)情況，并且全面掌握相關(guān)數(shù)據(jù)信息，按照現(xiàn)場實際情況，開展隧道開挖與施工[2]。同時，針對地質(zhì)、地貌較為特殊的地段，應(yīng)基于因地制宜的基本思想下，利用特殊的開挖方法進(jìn)行施工，盡可能的降低在該地段內(nèi)對圍巖的改動與挖掘次數(shù)，爭取用最短的時間完成開挖工作，并及時對支護(hù)鋼架進(jìn)行閉合，以此來降低隧道洞口處的垮塌風(fēng)險。

3 淺埋偏壓隧道施工技術(shù)

3.1 短臺階施工法

短臺階施工法指的是，在掌子面進(jìn)行開挖時，利用松動爆破，之后將洞渣利用機(jī)械，送至臺階之下，之后再進(jìn)行裝車出渣的方法。此種方法不僅開挖的時間較短，并且隧道具有較強(qiáng)穩(wěn)定性[3]。此外，因上臺階比較短，下臺階與仰拱閉合時間也比較短，因而隧道襯砌結(jié)構(gòu)可以較快的封閉成環(huán)，進(jìn)而減輕隧道偏壓程度。此外，利用短臺階法，還可以降低圍巖變形，加強(qiáng)隧道施工過程的安全性。但是，短臺階法也具有明顯的缺點，即因上導(dǎo)坑的臺階短，導(dǎo)致出渣速度比較慢，并且上、下導(dǎo)坑的施工是互相影響的，進(jìn)一步降低了施工速度。

3.2 環(huán)形開挖留核心土法

顧名思義，此種方法，即指在隧道開挖時，對核心土進(jìn)行保留，而只對拱部進(jìn)行環(huán)形開挖，同時及時進(jìn)行初期支護(hù)，之后再對核心土進(jìn)行開挖，繼而對下部進(jìn)行施工的方法[4]。環(huán)形開挖留核心土法這一施工方法，因掌子面的核心土得以保留，因而最大程度上增強(qiáng)了隧道掌子面的穩(wěn)定性。同時，因只對拱部的環(huán)形開挖，故而開挖斷面小，能夠確保開挖之后圍巖的穩(wěn)定性。

3.3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

此種方法是一種一邊開挖，一邊進(jìn)行支護(hù)的施工方法，其阿靜整個隧道的斷面，劃分成幾個小斷面進(jìn)行施工，之后以每個小斷面為單位，對其進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)一個小斷面的支護(hù)穩(wěn)定之后，再對其他斷面進(jìn)行開挖。一般情況下，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法主要應(yīng)用于無法利用短臺階法進(jìn)行施工的大斷面的隧道，以及圍巖破碎情況比較嚴(yán)重的Ⅴ～Ⅵ圍巖隧道[5]。這是因為，大斷面的隧道在開挖時，穩(wěn)定性較差，因而需要利用合理手段，對其開挖斷面面積進(jìn)行縮小，進(jìn)而確保開挖時圍巖的穩(wěn)定性，盡可能的減少隧道偏壓。但是，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的缺點也比較明顯，由于其需要將大斷面劃分成一個個小的斷面，因而施工的速度較慢，出渣運輸極為不方便，在實際應(yīng)用中，比較容易導(dǎo)致工期延誤，降低施工效率。

4 案例分析

4.1 工程概況

某淺埋偏壓隧道的圍巖，是千枚巖，并且偏壓程度較為大，隧道不僅覆蓋層較淺，圍巖穩(wěn)定性弱，同時還存在著雨淋型地下水。因千枚巖自身穩(wěn)定性較差，因而在該隧道開挖時，需要對圍巖進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸蹋鰪?qiáng)其穩(wěn)定性。

4.2 進(jìn)洞施工技術(shù)

首先，在施工正式開始之前，進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查以及地質(zhì)鉆孔，以準(zhǔn)確的了解、掌握隧道圍巖的實際情況，包括風(fēng)化情況、破碎情況，以及圍巖自身的巖性、走向、分層、覆蓋層厚度與地層厚度等。同時，對工程設(shè)計中關(guān)于超前支護(hù)以及支護(hù)方式的合理性進(jìn)行驗證，確保其滿足施工要求。其次，進(jìn)行超前支護(hù)。由于千枚巖的極易破碎，因而此次隧道施工中采用了超前長管棚與超前小導(dǎo)管相結(jié)合的支護(hù)方式，以保障隧道開挖時的安全性。最后，按照隧道偏壓的實際情況，在位于隧道施工線路之上的襯砌、地表等位置，設(shè)置監(jiān)控量測樁點，對拱頂下沉、地表下沉的實際情況進(jìn)行監(jiān)測，同時利用靜態(tài)數(shù)據(jù)分析，全面掌握隧道圍巖以及襯砌的實際變形情況，為后續(xù)應(yīng)對措施的采用提供依據(jù)。

4.3 隧道開挖施工技術(shù)

首先，在超前支護(hù)方法的選擇上，該工程設(shè)計管棚的直徑為 108mm，長度為30m，壁的厚度為 6mm；其次，在開挖方法的選擇上，該工程選擇了環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，并按照施工現(xiàn)場情況，調(diào)整了部分施工工序，及時進(jìn)行支護(hù)，并對圍巖的實際變形情況進(jìn)行了實時監(jiān)測；最后，在爆破方法與參數(shù)的選擇上，由于該隧道的爆破過程中，主要利用光面爆破與預(yù)裂爆破開挖法，其中上導(dǎo)坑進(jìn)行光面爆破，而下導(dǎo)坑與仰拱則采用預(yù)裂爆破法。

5 結(jié)論

因受到圍巖變形的影響，淺埋偏壓隧道的施工存在很大的安全隱患，不僅影響著工程的穩(wěn)定性，同時也會對施工人員的自身安全產(chǎn)生重要威脅，因而必須對其進(jìn)行處理。本文簡單介紹了淺埋偏壓隧道施工技術(shù)，并對產(chǎn)生偏壓的致因進(jìn)行了分析，同時闡述了淺埋偏壓隧道施工技術(shù)的主要思路以及施工方法，最后進(jìn)行了實際案例分析，通過案例分析證明，采用合理的施工方法，能夠有效的解決隧道偏壓問題，且效果較為良好。

[1]梁玉榮.淺埋偏壓隧道洞口段施工力學(xué)特性及控制技術(shù)研究[J].中國公路，2017，22(21)：116-117.

[2]梁玉榮.淺埋偏壓隧道洞口段施工力學(xué)特性及控制技術(shù)研究[J].中國公路，2017，36(17)：110-111.

[3]張大利.淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工技術(shù)解析[J].江西建材，2017，15(13)：143-147.