淺埋偏壓破碎圍巖隧道施工技術(shù)研究

任 佳 鵬

(山西太舊高速管理有限責任公司，山西 晉中 030600)

淺埋偏壓破碎圍巖隧道施工技術(shù)研究

任 佳 鵬

(山西太舊高速管理有限責任公司，山西 晉中 030600)

從地形、地質(zhì)、外力作用三個角度入手，探討了偏壓隧道的成因以及特點，并結(jié)合具體的施工實例，分析了偏壓隧道在施工過程中存在的問題及其具體的解決措施，以提高淺埋偏壓破碎圍巖隧道的施工水平。

偏壓破碎圍巖，隧道，施工

淺埋的偏壓隧道是偏壓隧道的一種，雖然具有偏壓隧道的基本特征，但是同時也因為淺埋的特殊性，增加了施工的難度，所以常常被視為一種特殊的工程。需要對其特性進行總結(jié)與分析，掌握其施工過程中的難題，進而為隧道施工提供科學的指導，確保工程施工的安全性。

1 淺埋偏壓隧道的成因

通常來講圍巖的壓力具有明顯的不對稱性的隧道工程，均可以稱之為偏壓隧道，這類隧道因為支護結(jié)構(gòu)會受到偏壓荷載的影響，所以在施工建設(shè)的過程中具有較大的困難性，而造成這種現(xiàn)象的原因包括地形地質(zhì)因素的影響，也包括了外力因素的作用。

1)地形因素的作用。在傍山的隧道或者是隧道的洞口地段，地面的橫坡基本都比較陡峭，且隧道的深度也比較淺，所以在不對稱的荷載力的作用下，隧道初砌一側(cè)會形成壓力較大的主動壓力區(qū)域，而另一側(cè)則是壓力較小的被動壓力區(qū)域，這種側(cè)壓力不均等的狀況大多數(shù)存在于淺埋的隧道之中，并且具有一定的規(guī)律。

2)地質(zhì)原因的影響。隧道周圍的圍巖產(chǎn)狀的傾斜或者是節(jié)理的發(fā)育都會使得巖層中間的軟弱結(jié)構(gòu)面或者是滑動面在施工擾動的作用下出現(xiàn)滑動，同時巖溶作用的存在，也會使得施工的過程中遇到較不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)隧道的偏壓。

3)外力作用的影響。這種作用主要指的是施工方法不當以及支護結(jié)構(gòu)架設(shè)不正確等現(xiàn)象的存在使得隧道一側(cè)的圍巖發(fā)生坍塌，而另一側(cè)出現(xiàn)了應力集中的現(xiàn)象，由于不是巖層本身的問題，所以這種情況經(jīng)過施工技術(shù)調(diào)整與改進之后便基本可以得到解決。

不同影響因素造成的偏壓情況見圖1。

2 偏壓隧道的問題與處理

2.1 案例介紹

本文選取了某隧道左線出口的偏壓隧道的處理過程作為論證的案例，希望能夠通過對該隧道建設(shè)過程中的問題分析與解決來闡明淺埋隧道施工過程中常見的問題以及其相應的處理辦法。

該隧道工程位于河流的右岸，預計的施工高程為河床上7 m，出口處的邊坡走向為48°左右，周邊的地形坡度比較陡峭，可以達到40°左右的斜坡，出露出來的巖石為青白口系，節(jié)理發(fā)育明顯，風化效果顯著，巖體為破碎～較破碎之間的凝灰?guī)r。隧道橫斷面的分析結(jié)果顯示，隧道的洞室存在著一定的偏壓，在施工過程中出現(xiàn)的問題包括：

1)開挖面“冒頂”。該隧道工程因為覆蓋面厚度比較小，并且存在著沖溝斜交，在開挖至掌子面也就是與隧道的暗挖起點距離為20 m的時候，拱頂?shù)纳戏降乇沓霈F(xiàn)了小范圍的坍塌現(xiàn)象。

土方坍塌情況見圖2。

2)隧道變形。左線的出口在開挖的過程中，出現(xiàn)了左拱腰內(nèi)移、右邊的拱腰外移以及拱頂下沉的現(xiàn)象，致使斷面出現(xiàn)了明顯的右傾趨勢，個別嚴重的變形地段出現(xiàn)了整體右傾的現(xiàn)象，并且在山體的一側(cè)出現(xiàn)了明顯的偏壓變形。

3)隧道初支、邊坡裂縫及拱腳破碎。偏壓力的存在與影響使得隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的初期支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了多處的裂縫以及混凝土剝落的現(xiàn)象，尤其是在靠近山體的側(cè)拱腰部位以及洞口的套拱部位出現(xiàn)了特別大的裂縫，在套拱右側(cè)拱腳處的混凝土出現(xiàn)了局部的壓碎現(xiàn)象，而在邊仰坡以及洞頂?shù)慕厮疁蟿t出現(xiàn)了嚴重的開裂現(xiàn)象，同時洞頂也出現(xiàn)了落石現(xiàn)象，對施工人員的人身安全造成了威脅。

2.2 隧道施工過程中問題處理的總體原則

為了減少偏壓力對隧道結(jié)構(gòu)的影響與破壞，需要對隧道進行嚴密的檢測，進而使得支護數(shù)據(jù)發(fā)生異常的時候能夠及時的得到解決，通過采取必要的措施來降低事故的損失。如果是在已經(jīng)建成并且投入使用的隧道工程，事故造成的損失將更大，也將更加難以解決，所以隧道在施工的過程中就需要注意偏壓問題的存在，將預防工作作為減少事故幾率的主要措施。

而對于發(fā)生了事故的隧道來講，無論是在建的還是已經(jīng)運營使用的隧道工程，都需要對支護結(jié)構(gòu)進行加固，對不利的變形進行控制，避免損害與破壞的進一步擴大；之后開展細致認真的調(diào)研工作，找準病害出現(xiàn)的原因，并且據(jù)此擬定出切實的方案，并且堅持經(jīng)濟科學的原則對病害進行處理。

2.3 處理的具體措施

1)加固巖頂面。這對于冒頂問題來講是必需的處理措施，在出現(xiàn)了冒頂問題的隧道工程中，首先應該停止掌子面的作業(yè)，并且對危險的土體進行清理，對已經(jīng)開挖的但是尚未進行支護的斷面進行混凝土的噴施，在混凝土凝固之后，需要對坍塌的孔洞進行回填處理，并且使用小型的導管在孔洞內(nèi)部進行巖土體的加固，根據(jù)坍塌孔洞周邊的地質(zhì)條件以及圍巖可能發(fā)生的變形情況，以45°左右的角度將小導管打設(shè)在山體內(nèi)。

2)堅固支護結(jié)構(gòu)。首先對耳墻進行了加高處理，完成了明洞以及仰拱的封閉以及襯砌的二次施工后，再通過回填對明洞的荷載進行了平衡；同時使用了錨索的框架防護，加強了隧道洞口支護結(jié)構(gòu)的堅實性，進而保證了后續(xù)施工的安全，為了強化山體固定的效果，在明洞的外側(cè)也設(shè)置了抗滑樁。

樁柱的布置見圖3。

3)灌注水泥砂漿。這對于裂縫的彌補工作有著顯著的作用，首先需要在山頂?shù)牡乇磉M行槽體的開挖以及夯實的封閉工作，之后對底部的裂縫進行水泥砂漿的灌注工作，緊接著使用灰土進行人工的夯填，直至回填的灰土層高于地表20 cm左右，最后便是對坡面排水設(shè)施的完善，減少水流的拉力作用對于山體的侵蝕，減少山體裂縫發(fā)生的幾率。

如果隧道出現(xiàn)了較為嚴重的偏壓破壞，除了對出現(xiàn)的裂縫進行彌補以及在松軟的山體內(nèi)部進行加固之外，也需要對圍巖進行注漿，繼而對圍巖的物理力學特征進行改善，減弱與改變圍巖的偏壓荷載，需要注意的是在使用鋼管進行注漿的過程中要控制好注漿的壓力，避免人為對圍巖穩(wěn)定性的擾動。

4)平衡偏壓的荷載。對于一些軟質(zhì)巖石面積較大以及橫坡較廣的施工區(qū)域來說，單一的結(jié)構(gòu)補強將會耗費巨大的經(jīng)濟成本，也具有較高的施工難度，所以可以在實際的施工過程中采取削坡以及回填的措施來對荷載進行平衡，改善隧道兩側(cè)受力的不平衡狀態(tài)。

5)加固初期支護。偏壓的影響會使得隧道的初期支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)持續(xù)的變形，支護結(jié)構(gòu)的變形會使得山體出現(xiàn)滑動，增加圍巖的壓力，反過來繼續(xù)加速支護結(jié)構(gòu)的變形，陷入惡性循環(huán)中，所以必須在支護結(jié)構(gòu)的檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題的開始便對支護結(jié)構(gòu)進行加固與調(diào)整，減少其變形的惡性影響，保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

6)治理蠕變以及滑坡。隧道的開挖會使得山體出現(xiàn)蠕變甚至是滑坡，這時需要采取減載刷坡，進而對滑坡的下部堆載進行反壓，改變隧道的受力情況；同時，還可以采取對巖層的地質(zhì)進行地表注漿的辦法來阻止山體的移動；此外，設(shè)置擋滑板或者是在滑坡的山體上打設(shè)錨索框架等防護形式也能夠起到阻止山體移動的目的。

3 結(jié)語

淺埋偏壓是一種比較特殊的偏壓隧道難題，具有較高的施工難度，在施工的過程中需要結(jié)合隧道周邊的地質(zhì)與地形條件進行施工方法的設(shè)計以及施工技術(shù)的選擇，保證施工安全性的同時提高施工的科學水平，進而促使隧道工程順利完工。

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Study on construction technology of shallow-buried bias fragmentized surrounding rock tunnel

REN Jia-peng

(ShanxiTai-JiuHighwayAdministrationCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Starting from three aspects of morphology, geology and external force, the paper explores bias tunnel causes and its characteristics, and analyzes bias tunnel construction problems and specific solving measures by combining with construction examples, with a view to improve the construction level of shallow-buried bias fragmentized surrounding rock tunnel.

bias fragmentized surrounding rock, tunnel, construction

1009-6825(2014)28-0195-03

2014-07-31

任佳鵬(1982- )，男，工程師

U455

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