大斷面軟弱圍巖偏壓隧道洞口施工技術

摘要：在隧道工程施工過程中，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)定性差等不良地質情況，導致施工難度增加，為了保證施工的安全、質量、進度等目標，需要根據(jù)工程的現(xiàn)場情況采取相應的施工技術。本文以實際工程為背景，通過采用合理的施工技術措施，順利地解決了隧道洞口不良地質的施工難點，對大斷面軟弱圍巖偏壓隧道洞口施工具有一定的參考價值。

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

中圖分類號：U455.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：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，且多為風化較嚴重的圍巖或土體，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，而且受力相對復雜，這也為施工建設增加了難度。在施工過程中，如果控制不當，容易產(chǎn)生各種災害，不僅影響到施工的進度，也會危及施工人員人身安全。

因此，在隧道洞口施工過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。

1 ?工程概況

兩河口水電站為典型的V級圍巖，隧道長度為542m，其中圍巖主要由粉砂質板巖和絹云母板巖組成，巖體存在嚴重風化。地下水含量較少，主要來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，隧道開挖前，沒有對山體采取超前加固措施，且在施工過程中出現(xiàn)多次圍巖變形，對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，進洞前對洞口的邊仰坡進行處理，對洞身范圍松散堆積體進行加固。

為防止山體失穩(wěn)、整體滑坡、洞身開挖坍塌，塌頂防止安全事故，選擇最經(jīng)濟且便利的超前小導管施工方案;通過小導管超前預支付及預加固，改善松散堆積土體的力學性能，提高圍巖的自承能力，在隧道開挖輪廓線外形成2～3m厚較連續(xù)的受力拱圈后，通過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 隧道出口變形開裂情況

隧道的出口便道在施工過程中其難度較小，但是路基開挖過程中具有較大的挖方量，在施工過程中，要結合當?shù)貙嶋H做好支護工作。本次案例中選擇實施仰坡支護，支護工作完成以后進行洞口施工。采用上下臺階施工，也就是說，施工過程中先完成上臺階開挖，然后實施下臺階施工。

隧道開挖過程中，到達一定距離以后，右側1m仰坡出現(xiàn)裂縫，由于裂縫最大寬度達到15mm，對正常隧道開挖工作具有嚴重影響，因此暫停施工。結合裂縫實際情況進行處理，使用相應的鋼筋束進行加固。

繼續(xù)隧道挖掘施工，在原有裂縫右側4米出現(xiàn)裂縫，其寬度達到20mm，不僅如此，在對應位置初期支護施工過程中噴射的混凝土位置出現(xiàn)環(huán)向裂紋。為了避免對施工產(chǎn)生嚴重影響，對裂縫和裂紋進行處理。

4.2 裂縫原因分析

仰坡開挖后造成卸荷，隨著隧道洞身的開挖，圍巖應力重新分布，受偏壓地形、巖石破碎、雨水侵入及爆破震動等因素的影響，圍巖自穩(wěn)性差，造成巖體向左側偏移，雖然進行了仰坡支護，但仰坡支護為淺表層支護（仰坡開挖坡率為1：0.5，仰坡分臺階進行了開挖支護。支護為：？準22砂漿錨桿，長4.5m，間排距2×2m;設單層鋼筋網(wǎng)（？準6.5，鋼筋間距25×25cm）;噴射C20砼厚度為12cm），造成仰坡右側及仰坡開挖線外出現(xiàn)裂縫。同時由于拱頂破碎，無法自穩(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）進行加固處理。

②采用兩排1000kN（L=40m）預應力錨索，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（線路前進方向）布置;錨索與隧道中線呈45°左右夾角，與水平面呈0～10°向下傾角。

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

處理措施見“隧道出口錨索加固處理圖”。

4.4 處理效果

針對裂縫進行針對性處理，完成第二層拱架的施工，從而有效控制拱架變形。在進行預應力錨索施工的過程中，發(fā)現(xiàn)圍巖節(jié)理存在裂隙發(fā)育。在隧道恢復開挖施工以后，支護沒有出現(xiàn)明顯變形，相應的裂縫沒有進一步發(fā)育，因此隧道施工得以順利進行。

5 ?進口偏壓處理

進口隧道側向埋深最下只有4.21m，而且對應位置的偏壓也比較嚴重，分析發(fā)現(xiàn)，圍巖節(jié)理存在裂隙。這種情況下，實施隧道開挖施工以后，很容易導致巖體發(fā)生移動，如果控制不到位就會引發(fā)嚴重的山體垮塌，造成嚴重的安全事故。針對這種情況，在施工過程中，為了確保施工安全，決定在邊仰坡位置實施加固。

加固施工過程中，使用預應力錨索配合噴錨支護，處理完后才進行洞身開挖施工。實踐表明，經(jīng)過上述處理后，地表沉降較小，隧道開挖實現(xiàn)了安全進洞。

處理措施見“隧道進口錨索加固處理圖”。

6 ?結束語

①分析發(fā)現(xiàn)，隧道所在位置處于偏壓淺埋地段，對應的圍巖結構穩(wěn)定性較差，在施工過程中容易出現(xiàn)破碎。基于此，為了確保施工的順利進行和施工安全，需要在施工過程中做好監(jiān)測工作。在實踐過程中，要根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況做好相應監(jiān)測工作，具體監(jiān)測內(nèi)容包括地表下沉、洞內(nèi)拱頂、凈空收斂等。通過監(jiān)控工作，準確掌握施工現(xiàn)場整體情況，為施工的順利進行提供支持，確保施工安全性。

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

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

④框格梁常配合預應力錨索用于邊坡加固，它使錨索能夠整體作用，并擴大錨索作用范圍，是一個很好的配合輔助措施。

⑤雖然進行了邊坡加固處理，但是隧道開挖應嚴格執(zhí)行“管超前、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”的原則，確保施工安全。

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

參考文獻：

[1]劉會.偏壓淺埋隧道洞口施工技術[J].現(xiàn)代隧道技術，2008（2）：44-47.

[2]劉海平，雍金柱，樵海國.山嶺地區(qū)土石堆積松散體隧道施工技術[J].隧道工程，2012（3）：204-207.

[3]宋志榮.公路隧道穿越淺埋偏壓大范圍松散堆積體進洞施工技術[J].鐵道建筑技術，2015（2）：38-41.

[4]肖春墻.淺埋偏壓松散堆積體隧道洞口施工技術[J].軌道建筑，2016（2）：67-70.

作者簡介：董紅兵（1977-），男，湖北潛江人，工程師，本科，研究方向為隧道工程。