大斷面軟弱圍巖偏壓隧道洞口施工技術(shù)

摘要：在隧道工程施工過(guò)程中，受地形、地貌等環(huán)境因素的影響，許多隧道洞口存在淺埋、軟弱圍巖、偏壓、穩(wěn)定性差等不良地質(zhì)情況，導(dǎo)致施工難度增加，為了保證施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度等目標(biāo)，需要根據(jù)工程的現(xiàn)場(chǎng)情況采取相應(yīng)的施工技術(shù)。本文以實(shí)際工程為背景，通過(guò)采用合理的施工技術(shù)措施，順利地解決了隧道洞口不良地質(zhì)的施工難點(diǎn)，對(duì)大斷面軟弱圍巖偏壓隧道洞口施工具有一定的參考價(jià)值。

Abstract： During the tunnel construction process， due to the influence of environmental factors such as topography and geomorphology， many tunnel openings have unfavorable geological conditions such as shallow burial， weak surrounding rock， bias pressure and poor stability， resulting in increased difficulty in construction. In order to ensure the quality， progress and other goals， it is necessary to adopt corresponding construction technology according to the site conditions of the project. This article takes the actual project as the background， and adopts reasonable construction technical measures to successfully solve the construction difficulties of the bad geological conditions at the tunnel entrance.

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖;偏壓;加固處理

Key words： weak surrounding rock;bias pressure;reinforcement treatment

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）15-0136-02

0 ?引言

隧道洞口段施工往往作為隧道工程的主要控制工程段。由于隧道洞口段覆蓋層較薄，且多為風(fēng)化較嚴(yán)重的圍巖或土體，圍巖情況一般情況下較差，且常為偏壓地段，分析發(fā)現(xiàn)，這種地段自身穩(wěn)定性較差，而且受力相對(duì)復(fù)雜，這也為施工建設(shè)增加了難度。在施工過(guò)程中，如果控制不當(dāng)，容易產(chǎn)生各種災(zāi)害，不僅影響到施工的進(jìn)度，也會(huì)危及施工人員人身安全。

因此，在隧道洞口施工過(guò)程中如何控制隧道洞口變形，提高隧道洞口整體穩(wěn)定性，變得尤為重要。本文以兩河口水電站的1#公路隧道洞口施工為依據(jù)，闡述了大斷面軟弱圍巖偏壓隧道洞口施工技術(shù)。

1 ?工程概況

兩河口水電站為典型的V級(jí)圍巖，隧道長(zhǎng)度為542m，其中圍巖主要由粉砂質(zhì)板巖和絹云母板巖組成，巖體存在嚴(yán)重風(fēng)化。地下水含量較少，主要來(lái)自基巖裂隙水和孔隙水。

2 ?圍巖變形原因分析

該隧道出口段屬于軟弱圍巖偏壓且松散堆積體，整體性差，隧道開(kāi)挖前，沒(méi)有對(duì)山體采取超前加固措施，且在施工過(guò)程中出現(xiàn)多次圍巖變形，對(duì)隧道出口段的偏壓引起的變形積極采取了有效的加固處理，以確保工程安全。

3 ?洞口鋪筑方案及措施

為了防止隧道出現(xiàn)滑坡、坍塌、塌頂，進(jìn)洞前對(duì)洞口的邊仰坡進(jìn)行處理，對(duì)洞身范圍松散堆積體進(jìn)行加固。

為防止山體失穩(wěn)、整體滑坡、洞身開(kāi)挖坍塌，塌頂防止安全事故，選擇最經(jīng)濟(jì)且便利的超前小導(dǎo)管施工方案;通過(guò)小導(dǎo)管超前預(yù)支付及預(yù)加固，改善松散堆積土體的力學(xué)性能，提高圍巖的自承能力，在隧道開(kāi)挖輪廓線外形成2～3m厚較連續(xù)的受力拱圈后，通過(guò)合理的施工方法成洞，且確保了自然邊坡的穩(wěn)定性。

4 ?偏壓引起的隧道出口變形的處理

4.1 隧道出口變形開(kāi)裂情況

隧道的出口便道在施工過(guò)程中其難度較小，但是路基開(kāi)挖過(guò)程中具有較大的挖方量，在施工過(guò)程中，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際做好支護(hù)工作。本次案例中選擇實(shí)施仰坡支護(hù)，支護(hù)工作完成以后進(jìn)行洞口施工。采用上下臺(tái)階施工，也就是說(shuō)，施工過(guò)程中先完成上臺(tái)階開(kāi)挖，然后實(shí)施下臺(tái)階施工。

隧道開(kāi)挖過(guò)程中，到達(dá)一定距離以后，右側(cè)1m仰坡出現(xiàn)裂縫，由于裂縫最大寬度達(dá)到15mm，對(duì)正常隧道開(kāi)挖工作具有嚴(yán)重影響，因此暫停施工。結(jié)合裂縫實(shí)際情況進(jìn)行處理，使用相應(yīng)的鋼筋束進(jìn)行加固。

繼續(xù)隧道挖掘施工，在原有裂縫右側(cè)4米出現(xiàn)裂縫，其寬度達(dá)到20mm，不僅如此，在對(duì)應(yīng)位置初期支護(hù)施工過(guò)程中噴射的混凝土位置出現(xiàn)環(huán)向裂紋。為了避免對(duì)施工產(chǎn)生嚴(yán)重影響，對(duì)裂縫和裂紋進(jìn)行處理。

4.2 裂縫原因分析

仰坡開(kāi)挖后造成卸荷，隨著隧道洞身的開(kāi)挖，圍巖應(yīng)力重新分布，受偏壓地形、巖石破碎、雨水侵入及爆破震動(dòng)等因素的影響，圍巖自穩(wěn)性差，造成巖體向左側(cè)偏移，雖然進(jìn)行了仰坡支護(hù)，但仰坡支護(hù)為淺表層支護(hù)（仰坡開(kāi)挖坡率為1：0.5，仰坡分臺(tái)階進(jìn)行了開(kāi)挖支護(hù)。支護(hù)為：？準(zhǔn)22砂漿錨桿，長(zhǎng)4.5m，間排距2×2m;設(shè)單層鋼筋網(wǎng)（？準(zhǔn)6.5，鋼筋間距25×25cm）;噴射C20砼厚度為12cm），造成仰坡右側(cè)及仰坡開(kāi)挖線外出現(xiàn)裂縫。同時(shí)由于拱頂破碎，無(wú)法自穩(wěn)，巖體所有荷載都作用在拱架上，造成拱架變形，形成噴射混凝土環(huán)向的裂紋。

4.3 處理措施

①由于拱架承受較大荷載，為防止拱架進(jìn)一步出現(xiàn)較大變形，決定洞口15m采用增加一層拱架（共兩層拱架，拱架間距0.5m）進(jìn)行加固處理。

②采用兩排1000kN（L=40m）預(yù)應(yīng)力錨索，共8束，每排4束，間排距4m，第一排位于拱頂5m，第二排位于拱頂9m，自隧道中線向左側(cè)（線路前進(jìn)方向）布置;錨索與隧道中線呈45°左右?jiàn)A角，與水平面呈0～10°向下傾角。

③由于處于雨季，雨水較多，對(duì)仰坡開(kāi)挖線外地面裂縫進(jìn)行回填粘土處理，表面進(jìn)行覆蓋塑料薄膜，防止雨水進(jìn)入裂縫，加劇圍巖失穩(wěn)。

處理措施見(jiàn)“隧道出口錨索加固處理圖”。

4.4 處理效果

針對(duì)裂縫進(jìn)行針對(duì)性處理，完成第二層拱架的施工，從而有效控制拱架變形。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)圍巖節(jié)理存在裂隙發(fā)育。在隧道恢復(fù)開(kāi)挖施工以后，支護(hù)沒(méi)有出現(xiàn)明顯變形，相應(yīng)的裂縫沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)育，因此隧道施工得以順利進(jìn)行。

5 ?進(jìn)口偏壓處理

進(jìn)口隧道側(cè)向埋深最下只有4.21m，而且對(duì)應(yīng)位置的偏壓也比較嚴(yán)重，分析發(fā)現(xiàn)，圍巖節(jié)理存在裂隙。這種情況下，實(shí)施隧道開(kāi)挖施工以后，很容易導(dǎo)致巖體發(fā)生移動(dòng)，如果控制不到位就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的山體垮塌，造成嚴(yán)重的安全事故。針對(duì)這種情況，在施工過(guò)程中，為了確保施工安全，決定在邊仰坡位置實(shí)施加固。

加固施工過(guò)程中，使用預(yù)應(yīng)力錨索配合噴錨支護(hù)，處理完后才進(jìn)行洞身開(kāi)挖施工。實(shí)踐表明，經(jīng)過(guò)上述處理后，地表沉降較小，隧道開(kāi)挖實(shí)現(xiàn)了安全進(jìn)洞。

處理措施見(jiàn)“隧道進(jìn)口錨索加固處理圖”。

6 ?結(jié)束語(yǔ)

①分析發(fā)現(xiàn)，隧道所在位置處于偏壓淺埋地段，對(duì)應(yīng)的圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)破碎。基于此，為了確保施工的順利進(jìn)行和施工安全，需要在施工過(guò)程中做好監(jiān)測(cè)工作。在實(shí)踐過(guò)程中，要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做好相應(yīng)監(jiān)測(cè)工作，具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括地表下沉、洞內(nèi)拱頂、凈空收斂等。通過(guò)監(jiān)控工作，準(zhǔn)確掌握施工現(xiàn)場(chǎng)整體情況，為施工的順利進(jìn)行提供支持，確保施工安全性。

②隧道出口采用鋼筋樁的處理方法，實(shí)踐結(jié)果顯示，這種處理方法未能取得理想效果，這是因?yàn)楫?dāng)?shù)貒鷰r自身穩(wěn)定性較差，而且圍巖面積很大，導(dǎo)致鋼筋樁難以發(fā)揮其積極作用。在后續(xù)施工過(guò)程中，采用錨索平衡措施，為隧道順利施工提供支撐。

③隧道進(jìn)口位置充分考慮到圍巖自身的節(jié)理情況，在施工過(guò)程中注重做好邊坡加固支護(hù)，具體方法為預(yù)應(yīng)力錨索配合噴錨支護(hù)。結(jié)果顯示，支護(hù)效果良好，確保了山體的穩(wěn)定性，為隧道施工打下基礎(chǔ)。

④框格梁常配合預(yù)應(yīng)力錨索用于邊坡加固，它使錨索能夠整體作用，并擴(kuò)大錨索作用范圍，是一個(gè)很好的配合輔助措施。

⑤雖然進(jìn)行了邊坡加固處理，但是隧道開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“管超前、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則，確保施工安全。

⑥淺埋偏壓地段需要做好相應(yīng)處理。在隧道施工過(guò)程中，隧道洞口往往位于淺埋偏壓地段，基于此，在施工過(guò)程中，需要注意當(dāng)?shù)貒鷰r狀態(tài)，并做好相應(yīng)的處理施工，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展后續(xù)的隧道施工，避免影響到工程的整體穩(wěn)定性和安全性。

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作者簡(jiǎn)介：董紅兵（1977-），男，湖北潛江人，工程師，本科，研究方向?yàn)樗淼拦こ獭?/p>