淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)分析

（中鐵十八局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，廣西 南寧 530031）

0 引言

隧道工程建設(shè)中，尤其是淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中，為保證工程質(zhì)量，落實(shí)施工技術(shù)是必要的［1］。該類隧道工程施工難度大，土體疏松，圍巖穩(wěn)定性差，開挖過程中如果支護(hù)不當(dāng)，很容易出現(xiàn)塌方、冒頂?shù)葐栴}［2］，不僅浪費(fèi)資源，還會帶來不必要的損失，降低工程效益。為有效應(yīng)對這些不足，提高工程質(zhì)量，落實(shí)施工技術(shù)措施和加強(qiáng)質(zhì)量控制是必要的。本文結(jié)合工程實(shí)例，就淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)措施進(jìn)行探討，為相關(guān)工程施工提供指導(dǎo)。

1 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工工藝流程

某隧道工程全長423 m，該工程穿過山體自然沖溝范圍，位于較為嚴(yán)重的淺埋和偏壓段，經(jīng)過施工現(xiàn)場勘察得知，最小埋深只有0.8 m。該隧道附近巖石主要為片巖、泥灰?guī)r、頁巖，巖石風(fēng)化比較嚴(yán)重，同時還存在許多裂縫，嚴(yán)重影響隧道圍巖的穩(wěn)定性。因此，整個施工過程中，如果不注重質(zhì)量控制，忽視落實(shí)施工技術(shù)措施，很容易導(dǎo)致掉塊、坍塌等問題的發(fā)生，給項(xiàng)目工程施工帶來較大風(fēng)險［3］。針對這種情況，作為施工單位和施工人員，應(yīng)該加強(qiáng)質(zhì)量控制，把握技術(shù)要點(diǎn)，促進(jìn)施工任務(wù)順利完成。根據(jù)該工程基本情況，為保證施工效果，施工單位應(yīng)制訂有效的技術(shù)方案，并嚴(yán)格遵循工藝流程。具體來說，該隧道工程施工中，工藝流程如下：地表處理→套拱施工→超前支護(hù)施工→開挖施工→初期支護(hù)→防排水施工→襯砌施工。為保證工程質(zhì)量，施工過程中必須嚴(yán)格遵循工藝流程，加強(qiáng)每個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制（見圖1）。

圖1 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工環(huán)節(jié)Fig.1 Technological process of weak surrounding rock tunnel construstion with shallow burying under unsymmetrical pressure

2 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)措施

在遵循工藝流程的前提下，更為重要的是落實(shí)各項(xiàng)施工技術(shù)措施，促進(jìn)施工任務(wù)順利完成。該隧道工程建設(shè)中，主要把握以下技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 地表處理

在進(jìn)行隧道施工之前必須做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，將淺埋和軟弱圍巖作為施工的主要依據(jù)，同時還需要針對地表的具體情況，構(gòu)建合適的排水系統(tǒng)，避免地表水對施工過程產(chǎn)生較大影響［4］。在該工程項(xiàng)目當(dāng)中由于隧道頂拱位置的覆土厚度明顯不足，在隧道施工之前必須要對洞口進(jìn)行支護(hù)處理，澆筑混凝土［5］。還需要構(gòu)建排水系統(tǒng)，充分利用地表垂直錨桿工法來增強(qiáng)地表的穩(wěn)定性，防止地面發(fā)生大面積沉降［6］。

2.2 套拱施工技術(shù)

套拱施工中，首先在洞外設(shè)置類似明洞的暗洞，然后逐漸向洞內(nèi)推移，至完全融入山體，完成施工任務(wù)為止。施工中，內(nèi)膜支撐為“工”字鋼架，澆筑前埋設(shè)直徑為150 mm的鋼管，并為管棚提供定位和定向套管。在此基礎(chǔ)上用C25混凝土開展?jié)仓┕?，厚度?0 cm［7］。最后，在套拱混凝土兩側(cè)回填混凝土，起到進(jìn)一步加強(qiáng)支護(hù)的效果。

2.3 超前支護(hù)施工技術(shù)

在進(jìn)行淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工之前必須要進(jìn)行超前支護(hù)施工，其目的在于保障施工過程中的安全性，同時提高施工效率。在進(jìn)行超前支護(hù)施工時必須高度關(guān)注地下水位水壓的影響，如果地下水水壓過高則必須進(jìn)行鉆孔降壓處理，其次還可以采用注漿技術(shù)對地下水進(jìn)行堵截處理，從而改善整體的圍巖性能［8］。在本工程當(dāng)中，先在隧道洞口安裝直徑108 mm的熱軋無縫鋼管，長管棚中注入水泥漿液，導(dǎo)管長度20 m，節(jié)長4 m，兩節(jié)導(dǎo)管之間進(jìn)行對焊。洞身Ⅱ類圍巖地段用直徑42 mm的無縫鋼管短管棚支護(hù)，管棚內(nèi)注入水泥和水玻璃漿液，呈梅花型布置，導(dǎo)管長4 m，環(huán)向間距40 cm。

2.4 開挖施工技術(shù)

與一般隧道開挖施工不同的是，超前支護(hù)注漿強(qiáng)度達(dá)到85%之后，才能進(jìn)行淺埋偏壓軟弱圍巖隧道開挖施工。開挖過程中要加強(qiáng)支護(hù)工作，注重安全防護(hù)，預(yù)防可能出現(xiàn)的風(fēng)險。采用預(yù)留核心土開挖方式，首先沿隧道輪廓線開挖，然后循環(huán)開挖，最后進(jìn)行核心土開挖施工，從而有利于保證施工效果［9］。在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工當(dāng)中，開挖是施工的主要工作任務(wù)，同時施工過程也存在著較大的危險性，施工方法并不是完全不變的，需要根據(jù)具體情況選擇合適的施工方法，在施工之前需要加強(qiáng)施工方案論證，選擇最合理的施工方案。

2.5 初期支護(hù)技術(shù)

初期支護(hù)常采用錨噴支護(hù)，為了保證施工的安全，可以采取增設(shè)仰拱的措施，有效防止圍巖受到影響發(fā)生變形和沉降。本項(xiàng)目采用錨噴支護(hù)方式，使用型號為I16的型鋼鋼架，用直徑為22 mm的鋼筋環(huán)進(jìn)行連接，間距為50 cm，鋼筋之間的間距為1 m。系統(tǒng)錨桿采用的鋼筋直徑為22 mm，長度為350 cm，呈梅花型布置［10］。如果發(fā)現(xiàn)圍巖出現(xiàn)變形情況，需要更換變形的錨桿，以增強(qiáng)支護(hù)效果，還可以注入水泥砂漿，保證支護(hù)效果，提高隧道工程質(zhì)量。

2.6 防排水施工技術(shù)

在施工過程中，應(yīng)落實(shí)“以堵為主、排堵結(jié)合”的原則，沿隧道縱向每隔10 m環(huán)向設(shè)置直徑為50 mm的軟管，并在水管外鋪設(shè)排水板，實(shí)現(xiàn)對工程質(zhì)量的嚴(yán)格控制，有利于將積水和雨水順利排出。邊墻底部以上1.2 m處設(shè)置直徑為100 mm的軟管，并利用三通管將積水排出［11］。此外，在隧道噴射的混凝土表面鋪設(shè)復(fù)合防水板，每一道施工縫設(shè)置兩條止水帶，提高防水施工效果。其次，還需要加強(qiáng)施工縫與沉降縫位置的防水處理，采用鋼板止水帶或橡膠止水帶加強(qiáng)防水性能，避免發(fā)生滲水現(xiàn)象。

2.7 襯砌施工技術(shù)

該隧道工程施工中，為保證工程質(zhì)量和效益，施工單位非常重視襯砌施工。采用偏壓加強(qiáng)襯砌方式進(jìn)行施工，在拱墻及仰拱部位使用雙層鋼筋，混凝土型號為C25，并且襯砌采用的是行走式全液壓臺車襯砌［12］。

3 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工需要注意的問題

與一般隧道相比，淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工難度大，技術(shù)要求高。因此，除了把握上述施工技術(shù)要點(diǎn)之外，該隧道施工中，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠，提高工程質(zhì)量，還應(yīng)該注意以下問題。

3.1 重視現(xiàn)場勘察

隧道工程施工之前，為保證工程質(zhì)量，預(yù)防安全事故的發(fā)生，必須加強(qiáng)現(xiàn)場勘察，對項(xiàng)目工程有詳細(xì)和全面的了解［13］。然后制訂科學(xué)合理的施工技術(shù)方案，并有針對性地采取措施，盡量降低偏壓對工程施工帶來的不利影響，推動現(xiàn)場施工順利進(jìn)行。

3.2 遵循施工原則

整個隧道施工中，為保證質(zhì)量和預(yù)防安全事故的發(fā)生，有必要落實(shí)超前支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破原則［14］，并做好測量工作，重視隧道施工排水，避免給項(xiàng)目工程帶來負(fù)面影響，為工程建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

3.3 加強(qiáng)施工支護(hù)

為促進(jìn)聯(lián)合支護(hù)更為有效地發(fā)揮作用，施工中必須落實(shí)技術(shù)要點(diǎn)，把握質(zhì)量控制要求，將超前支護(hù)與錨噴支護(hù)緊密結(jié)合起來，并將超前長管棚、短管棚與型鋼鋼架連接為一個整體。要及時對仰拱進(jìn)行施工，這樣有利于保證施工現(xiàn)場安全，促進(jìn)錨噴支護(hù)與鋼架支護(hù)有效發(fā)揮作用［15］。此外，隧道施工還要做好排水工作，將涌水和積水順利排出，避免隧道底部受到侵蝕，為保證工程質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

3.4 加強(qiáng)監(jiān)控測量

在進(jìn)行淺埋偏壓軟弱圍巖隧道開挖過程中必須要加強(qiáng)監(jiān)控測量，監(jiān)控測量的主要目的在于對施工隧道周邊的巖石狀態(tài)等信息進(jìn)行全面監(jiān)控，確保開挖的安全性并對防水效果進(jìn)行檢查，對支護(hù)中存在的問題及時解決，避免塌方等問題的出現(xiàn)。監(jiān)控測量對于整個工程項(xiàng)目的開展具有非常重要的意義。在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中監(jiān)控測量主要分為兩種不同的類型：一種是必須要進(jìn)行的測量，如隧道凈空收斂測量、地表沉降測量、錨桿拉拔力測量等，這些測量的主要目的在于保證開挖與支護(hù)的安全性，這些測量技術(shù)也已經(jīng)較為成熟；另一種則是針對特殊施工地段的補(bǔ)充測量，例如鋼架荷載測量以及錨桿軸力測量等，現(xiàn)階段這種測量是監(jiān)控測量的主要內(nèi)容，往往需要耗費(fèi)大量的資金。

3.5 加強(qiáng)管理

在淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工過程中具有較大的危險性，因此，還必須要通過加強(qiáng)管理的方式避免事故的發(fā)生。首先，需要加強(qiáng)對技術(shù)人員的管理，通過規(guī)章制度要求施工技術(shù)人員加強(qiáng)對各種危險源的管理與對危險信號的分析，在事故發(fā)生之前制訂相關(guān)措施避免問題發(fā)生。其次，還需要加強(qiáng)對工人的管理，要求工人必須要按照相關(guān)安全施工規(guī)范進(jìn)行施工，避免發(fā)生人身傷害事故。

4 淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工技術(shù)效果

該淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工中，通過遵循工藝流程，把握施工技術(shù)要點(diǎn)，不僅順利完成隧道施工任務(wù)，還取得了良好效果。施工完成后，由具有檢測資質(zhì)的單位按規(guī)范要求進(jìn)行工程質(zhì)量檢測，結(jié)果表明，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足施工規(guī)范要求，整個工程質(zhì)量評定等級為合格。此外，整個施工過程安全順利，沒有出現(xiàn)安全事故，確保了隧道工程建設(shè)質(zhì)量和效益，類似隧道施工也可以從中得到啟示與借鑒。

5 結(jié)語

淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工難度大，技術(shù)要求高。作為施工人員和施工單位，應(yīng)該把握技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格遵循工藝流程，并加強(qiáng)質(zhì)量控制。此外，工程建設(shè)前還要重視施工現(xiàn)場巡視和檢查，制訂有效的方案，并注重提高施工人員素質(zhì)，保證質(zhì)量和預(yù)防安全事故的發(fā)生，促進(jìn)淺埋偏壓軟弱圍巖隧道質(zhì)量和效益提升。