淺埋偏壓隧道施工技術研究

霍 建 忠

(山西路橋建設集團有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000)

1 淺埋偏壓隧道概述

在高速公路通過山嶺地區時，圍巖破碎的淺埋傍山隧道和黃土隧道易出現偏壓。偏壓容易造成隧道支護結構變形，侵入凈空，進一步引起很多次生病害。在隧道設計與施工中，必須采取有效措施對隧道偏壓進行處治，減少隧道變形，提高施工的安全性。隧道偏壓處治不當，會引發隧道病害，甚至導致塌方事故，造成工期延誤，帶來較大的經濟損失，也對人身安全造成威脅。

1.1 淺埋偏壓隧道工程特點

淺埋隧道產生偏壓主要是由于在施工中很難形成承載拱。由于受到地形、圍巖和工程地質等條件的影響，淺埋隧道在開挖后極易出現拱頂下沉、隧道襯砌凈空收斂增大和原地面下沉等問題，施工中甚至出現掌子面失穩的情況。

埋深淺，隧道開挖后覆蓋層穩定性差。很多淺埋隧道施工中其覆蓋層僅有幾米厚，穩定性極差，很容易造成塌方事故。尤其在隧道洞口處往往圍巖破碎，風化嚴重，常規隧道的支護結構很難形成穩定的結構。當埋設較大時，容易形成承載拱，可以將隧道的變形控制在一定范圍內，而淺埋隧道沒有形成承載拱，容易產生很大的變形。

施工難度大，必須采取專項施工方案。為了保證淺埋隧道施工安全及施工質量，在施工中要對支護結構做一定的調整，并采取超前支護，提高隧道圍巖的穩定性，可有效處治偏壓。

1.2 隧道偏壓產生的原因

1.2.1地形原因

在傍山隧道和淺埋洞口段，由于隧道洞身兩側所承受的圍巖壓力不對稱，極易造成偏壓。傍山隧道靠近河谷一側的圍巖荷載小于另一側圍巖，使隧道襯砌出現了較大的主動壓力區，由于隧道襯砌所受到的荷載不相等而產生偏壓。隧道淺埋段最容易出現偏壓，尤其是隧道洞口處于淺埋破損圍巖地區，普遍存在偏壓現象。

1.2.2地質原因

地質原因引起隧道產生偏壓主要是由于隧道圍巖穩定性差，存在滑動面或軟弱結構層，或者是隧道位于巖溶地區，圍巖內存在大量溶洞，影響隧道的穩定性。由于隧道開挖破壞了圍巖自身的穩定性，使隧道圍巖產生滑動，破壞。溶洞內含有大量的水、泥沙，容易破壞隧道的穩定性，引起隧道偏壓。

1.2.3施工原因

在隧道施工過程中，由于開挖方法不當或支護不及時等都會造成隧道圍巖變形或失穩，造成應力集中，產生偏壓。在對隧道開挖時，應采用短臺階、小斷面開挖，不可以采用大進尺、大斷面開挖，否則容易造成隧道圍巖變形失穩，導致坍塌。支護參數應根據施工現場的實際情況進行施工，不得私自改變支護參數，并應按規定施作超前支護。

2 淺埋偏壓隧道施工方法

2.1 短臺階法

短臺階法是在掌子面開挖時采用松動爆破，將開挖下來的洞渣通過機械運送至下臺階，再完成裝車出渣的方法。這種方法開挖臺階短，隧道穩定性好。由于上臺階較短，下臺階和仰拱閉合時間短，隧道襯砌結構很快封閉成環，可有效降低隧道偏壓。這種方法可以盡快施作襯砌邊墻和仰拱，縮短隧道襯砌閉合成環的時間，減少隧道襯砌和圍巖的變形，提高隧道施工的安全性。當這種方法由于上導坑臺階較短，出渣速度慢，且上下導坑施工相互影響，施工速度慢。

2.2 雙側壁導坑法

雙側壁導坑法適用于圍巖破碎嚴重的Ⅴ～Ⅵ圍巖隧道開挖，通常被用于無法采用臺階法進行開挖的大斷面隧道施工。由于進行大斷面隧道開挖穩定性差，必須采取降低隧道的開挖斷面的方法來保證圍巖穩定，降低隧道偏壓。雙側壁導坑法采用邊開挖邊支護的方法，將整個隧道斷面分割成幾個小斷面進行施工，在每個小斷面開挖后即進行支護，穩定后再進行其他部分的開挖。

雙側壁導坑法采取小斷面開挖，大大提高了隧道圍巖的穩定性，但其施工速度慢，不便于出渣運輸，容易造成工期延誤，施工效率低。

2.3 環形開挖留核心土法

環形開挖留核心土法是在隧道開挖中保留核心土，只進行拱部的環形開挖，并進行初期支護，然后再開挖核心土并進行下部施工的方法。這種方法由于保留了掌子面的核心土，最大限度的提高了隧道掌子面的穩定性。由于只對拱部進行環形開挖，開挖斷面小，開挖后隧道圍巖穩定。

3 淺埋偏壓隧道施工技術

3.1 偏壓隧道施工案例

某淺埋偏壓隧道圍巖為千枚巖，且偏壓嚴重。隧道覆蓋層淺，圍巖穩定性差，且存在雨淋型地下水。由于千枚巖自穩能力差，必須在開挖過程中對隧道圍巖進行加固，提高其穩定性。

3.2 進洞施工技術

3.2.1施工前進行地質勘查與地質鉆孔

為了準確掌握淺埋隧道圍巖情況，采用地質勘查與地質鉆孔的形式對未開挖段的隧道圍巖進行調查。通過地質勘查與地質鉆孔可以準確掌握隧道圍巖的破碎情況、風化情況、圍巖的巖性，對圍巖的分層、走向、地層厚度、覆蓋層厚度等分析，驗證設計的超前支護與支護方式是否能夠保證施工要求。通過地質勘查與地質鉆孔資料，可以對設計文件進行修正，對超前支護的方式與襯砌參數進行調整。同時，通過地質勘查與地質鉆孔，還可以確定原地面是否需要采取措施進行加固，或現階段設計的加固方法是否符合要求，必要時進行修正。

3.2.2采取超前支護措施

考慮到淺埋偏壓隧道圍巖破碎、穩定性差，常采用超前支護對隧道圍巖進行加固。常采用超前長管棚、超前小導管的超前支護方式，對地面可采用超前鉆孔預注漿或砂漿錨桿支護的方式。超前支護可以有效提高圍巖的穩定性，提高隧道開挖的安全性。

3.2.3進行監控量測，掌握圍巖和襯砌的變形情況

根據隧道的偏壓情況，在隧道線路上的地表、拱頂和襯砌等設置監控量測樁點，進行地表下沉、拱頂下沉等項目的監測，進行靜態數據分析，掌握隧道圍巖和襯砌的變形情況，以便于及時采取措施進行處治。

3.3 隧道開挖施工技術

3.3.1超前支護方法的選擇

隧道洞口上部覆蓋層較薄，松散破碎，不易成洞。為了保證隧道施工安全，防止隧道拱頂坍塌，采用超前管棚支護。設計管棚直徑為108 mm，壁厚為6 mm，管棚設計長度為30 m。為了保證隧道洞口段施工安全，施工前制定專項施工方案。

3.3.2開挖施工方法的選擇

施工中選取環形開挖預留核心土法進行隧道開挖，并根據施工現場實際情況對開挖工序進行調整，以保證隧道圍巖開挖的穩定性，及時進行支護，盡快成環，并進行監控量測掌握圍巖的變形情況。

3.3.3爆破方法及參數的選擇

由于隧道內圍巖破碎，且存在軟硬巖變化頻繁、軟弱夾層，以及圍巖內水分分布不均勻等情況，采取光面爆破和預裂爆破的開挖方法。在隧道開挖施工中，上導坑開挖采用光面爆破，下導坑和仰拱開挖采用預裂爆破。施工中嚴格控制裝藥量，以防止造成塌方事故。

4 結語

淺埋偏壓隧道由于受到圍巖變形荷載的作用，存在很大的安全隱患，必須采取有效措施進行處治。文章對淺埋偏壓隧道的工程特點進行分析，結合隧道圍巖情況和開挖斷面大小選取施工方法，并著重介紹施工技術。通過合理選擇施工方法對隧道偏壓進行處治，有效解決了偏壓隧道施工中常見的問題，取得了較好的效果。

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