淺埋隧道不同圍巖受力分析設計及施工要點

徐子良

（浙江佳途勘測設計有限公司，浙江麗水323000）

淺埋隧道不同圍巖受力分析設計及施工要點

徐子良

（浙江佳途勘測設計有限公司，浙江麗水323000）

近幾年，我國公路建設越來越重視環境保護，大填大挖現象盡量避免，部分深挖路段都采取淺埋隧道的方案，且隧道設計越來越重視“早進洞、晚出洞”的理念。為此，淺埋隧道或者隧道淺埋段則成為隧道設計不可缺少的一部分。以浙江省麗水市一條普通國省道公路中的一段淺埋隧道為例，分析其淺埋段圍巖受力情況，并提出了施工要點，以期為其他淺埋隧道工程設計、施工提供一些建議。

淺埋隧道；圍巖；受力分析；施工要點

隧道其實有淺埋和深埋2種方式，無論是在計算方式、開挖方法方面，還是在施工注意事項方面，這2種方式都有很大的不同。這是因為深埋和淺埋的受力不同，計算中的方程式或取值都大不一樣。因此，在施工時，為了確保萬無一失，保證施工人員的人身安全，必須精確計算出受力值。

1 淺埋隧道不同圍巖受力分析

本文主要是以浙江省公路中某段淺埋隧道的施工為例展開討論，為的是從個性得出共性。

浙江省地形復雜，山地和丘陵占70.4%之多，這也就意味著在修建公路鐵路的時候很容易面臨隧道開挖。本文舉出的一例正是浙江省西南部的某段公路，隧址區地形屬于構造剝蝕中低山地貌，起伏較大，層理較清晰，結構簡單，沒有發現斷裂活動的跡象；無區域性的大斷層及滑坡、泥石流等不良地質現象，整段地層穩定性相對較高，可用于修建隧道。這里通過集中不同埋深程度的模型加以比較，以求得出最適宜的淺埋深度。埋深分別是35 m、40 m、45 m和50 m，這4個不同埋深的隧道模型的挖掘長度一樣，隧道的尺寸和類型也都一樣。但是，本文并不一一分析，取埋深為50 m的模型加以分析[1]。這個埋深50 m的隧道為5級圍巖，且隧道平均埋深為50 m。經過觀察發現，該區域的隧道并沒有明顯的偏壓情況，整個隧道屬于對稱結構，因此在分析其受力情況的時候，可選擇一部分或一半隧道作為研究對象，一方面節省時間和精力，另一方面也便于更快得出受力結果。圖1為預應力錨桿加固后水平位移云圖，表1為各級圍巖的物理力學指標標準值，表2為各類圍巖的物理力學指標。

2 淺埋隧道圍巖施工要點

通過分析淺埋隧道圍巖的受力情況，筆者結合自身的經驗，提出了一些施工方面的注意點和要點。

圖1 預應力錨桿加固后水平位移云圖

表1 各級圍巖的物理力學指標標準值

2.1 淺埋深度和位置確認

通過受力分析可知，最大豎向壓應力出現在隧道側壁的拱腰部分。同時，圍巖的豎向最大拉應力出現在隧道的拱頂部和隧道底部，隧道的頂部和底部極易出現張拉破壞。埋深越大，豎向應力越大，這說明在選擇埋深時，不能只根據地形或經驗，還要注意分析不同埋深隧道各方位所受的力，在結合受力分析數值結果的基礎上確認埋深位置和深度。

表2 各類圍巖的物理力學指標

2.2 格外關注錨桿懸吊

在隧道開挖過程中，錨桿的作用不容忽視。錨桿能夠穩定圍巖，它發揮這個作用主要依靠的是其懸吊作用，在受到拉力的時候，錨桿接近隧道的部位承受主要壓力。因此，錨桿代替隧道承受了一些應力，能有效阻止圍巖變形位移現象出現。此外，拱頂襯砌在阻止圍巖變形方面也是功不可沒的，施工人員要注意建設好拱頂襯砌部分，通過隧道側壁襯砌的建設能夠有效阻止圍巖的下滑，保證圍巖的穩定和堅固。

2.3 二次襯砌閉合

根據圍巖級別、圍巖自穩能力不同及初期支護襯砌情況分別進行了二次襯砌設計。二次襯砌采用防滲標號不低于S8的C25模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土。由于目前采用初支＋二襯共同承載的設計方法，適時進行二次襯砌對安全施工十分重要，根據有關要求：Ⅳ級圍巖二襯距掌子面距離不大于90 m，V級、Ⅵ級不大于70 m，這些經驗數據是十分重要的，現場必須嚴格執行。

在隧道仰拱施作之前基底浮渣應清理干凈，除去浮土和淤泥，露出開挖基巖（或初期襯砌）表面，方可澆筑仰拱混凝土（仰拱開挖長度不大于3 m）。初期支護仰拱（臨時仰拱）及時閉合極其重要，閉合成環后，結構的承載能力提高了，從而可有效地控制變形、避免坍方。

3 結束語

淺埋隧道開挖有一定的難度，對于施工單位和施工人員來說，都是一個不小的挑戰，他們必須基于自身豐富的經驗，并且要抱著絕對仔細和認真的態度進行受力分析，并根據受力分析結果設計最為科學的開挖角度和方式。隧道開挖如果沒有做好受力分析，并根據受力情況繪制方案，那么在施工中很容易出現安全事故。因此，為了保證施工人員的人身安全，也為了確保隧道工程的順利進行，施工單位必須做好前期準備工作，計算出最為精準的受力情況，并采取合適的施工方案。

［1］靳曉光，劉偉，鄭學貴，等.小凈距偏壓公路隧道開挖順序優化［J］.公路交通科技，2015，22（8）：61-64.

［2］周玉宏，趙燕明，程崇國.偏壓連拱隧道施工過程的優化研究［J］.巖石力學與工程學報，2015（5）：679-683.

［3］晏啟祥，何川，姚勇.軟巖小凈距隧道施工力學效應研究［J］.地下空間與工程學報，2015（5）：693-697.

〔編輯：劉曉芳〕

U455.7

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.067

2095－6835（2017）16－0067－02