公路隧道偏壓淺埋斷層破碎帶地段關(guān)鍵施工技術(shù)研究

伍志堅(jiān)

湖北交投十巫高速公路有限公司 湖北 十堰 442000

目前主要針對(duì)某一工程進(jìn)行了相應(yīng)的探究，此工程的公路隧道長(zhǎng)度為425m，在隧道的洞口處存在偏壓現(xiàn)象，并且洞身位于斷層破碎帶低段，同時(shí)局部還存在淺埋的問(wèn)題，從工程的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，可以明確隧道區(qū)域內(nèi)的內(nèi)部構(gòu)造，以及斷層破碎帶區(qū)域?qū)φ麄€(gè)工程施工會(huì)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)附近的巖性破碎，富含大量的裂隙水，而且隧道局部出現(xiàn)淺埋極有可能導(dǎo)致塌頂問(wèn)題，所以必須要對(duì)其特殊地段的施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。整個(gè)隧道的巖石層為V級(jí)，并且隧道的進(jìn)口地段，穿越了整個(gè)活動(dòng)的斷層，總體的巖性相對(duì)較軟，而且埋深較大的地段還存在圍巖變形的問(wèn)題。

1 淺埋偏壓斷層破碎段地段的受力變形問(wèn)題分析

1.1 偏壓隧道部分的受力變形分析

首先根據(jù)相關(guān)工程的具體特征，對(duì)偏壓隧道地段的受力變形問(wèn)題進(jìn)行分析，按照傳統(tǒng)的工程施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行研究的過(guò)程中，主要將偏壓隧道的受力狀況，即變形發(fā)展情況分為不同的三個(gè)階段，第一個(gè)階段是首先在隧道開(kāi)挖，前期需要進(jìn)行支護(hù)操作，在支護(hù)操作施工時(shí)，圍巖可能會(huì)對(duì)隧道內(nèi)部產(chǎn)生一定的壓力，進(jìn)而使隧道內(nèi)部出現(xiàn)收斂變形問(wèn)題，同時(shí)東西兩側(cè)的主動(dòng)土壓力也會(huì)對(duì)其造成一定的變形影響，對(duì)靠山側(cè)的壓力值進(jìn)行探測(cè)可以明確，其內(nèi)部的壓力數(shù)值的變化速度要高于圍巖內(nèi)破裂面形成的速度。所以這可能會(huì)造成隧道的洞頂部位土方進(jìn)行初步施工的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)下滑的趨勢(shì)。

第二個(gè)階段是在針對(duì)圍巖進(jìn)行施工的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)不斷松弛的現(xiàn)象，因?yàn)閹r體內(nèi)部的凝聚力越來(lái)越低，所以導(dǎo)致圍巖側(cè)邊的壓力在不斷增加，因此在山體側(cè)壓力數(shù)值將會(huì)明顯高于外側(cè)的壓力數(shù)值，進(jìn)而形成了擠出的發(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)致外側(cè)的圍巖在受力的過(guò)程中由主動(dòng)土壓力，逐漸轉(zhuǎn)換為被動(dòng)土壓力。而在洞頂位置的土方進(jìn)行施工的過(guò)程中，因?yàn)槠渌沙诤拖禄内厔?shì)不斷增加，所以導(dǎo)致在和對(duì)稱的淺埋隧道進(jìn)行對(duì)比時(shí)，其偏壓隧道的側(cè)壓力值相對(duì)較高。

第三個(gè)階段是如果在實(shí)際施工的過(guò)程中，初期沒(méi)有采取合理的支護(hù)措施，或者支護(hù)不及時(shí)將會(huì)導(dǎo)致隧道圍巖的變形問(wèn)題得不到相應(yīng)的約束，進(jìn)而因?yàn)樗淼绹鷰r自身的強(qiáng)度無(wú)法滿足后期的壓力支撐要求，從而使外側(cè)的圍巖出現(xiàn)變形問(wèn)題。由于外側(cè)圍巖剛度和強(qiáng)度不斷下降，所以導(dǎo)致靠山側(cè)圍巖出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形問(wèn)題，并且此變形的趨勢(shì)在急速的拓展，進(jìn)而導(dǎo)致形成了相應(yīng)的破裂面，而是整個(gè)靠山側(cè)的圍巖失去穩(wěn)固性能。

1.2 偏壓隧道的結(jié)構(gòu)性能破壞性狀分析

由于在實(shí)際施工過(guò)程中針對(duì)淺埋偏壓隧道進(jìn)行施工時(shí)，其兩側(cè)的壓力可能會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)隧道在前期進(jìn)行支護(hù)的過(guò)程中，內(nèi)側(cè)拱橋的位置受到徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力的數(shù)值都相對(duì)較小，進(jìn)而使整個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了受拉的狀態(tài)。而對(duì)于隧道外側(cè)的拱橋部位進(jìn)行分析可以明確，其受到的徑向壓力和環(huán)向壓力的數(shù)值都要比對(duì)稱淺埋隧道受到的壓力數(shù)值要高很多，因此，導(dǎo)致在偏壓隧道受力分析的過(guò)程中，因?yàn)閮蓚?cè)的受力不對(duì)稱，而導(dǎo)致偏壓隧道的結(jié)構(gòu)受到破壞。同時(shí)因?yàn)槠涫芰Σ痪鶆騿?wèn)題，還會(huì)導(dǎo)致前來(lái)偏壓隧道的受力破壞程度更加明顯，進(jìn)而與普通的淺埋隧道出現(xiàn)較大的差別。

在針對(duì)靠山側(cè)的邊墻位置進(jìn)行受拉力分析的過(guò)程中，可以明確其相關(guān)結(jié)構(gòu)的受拉強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)不到后期使用的強(qiáng)度要求，進(jìn)而產(chǎn)生了相應(yīng)的破壞性狀，其破壞性主要體現(xiàn)為錯(cuò)臺(tái)破壞和縱向裂縫，而針對(duì)外側(cè)的邊墻位置進(jìn)行受力分析時(shí)，因?yàn)槠涑惺艿膲毫ο鄬?duì)較大，所以也會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞作用。在受到壓力越來(lái)越大的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致拱架出現(xiàn)變形問(wèn)題，或者混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)壓裂及掉塊問(wèn)題。

2 隧道偏壓淺埋斷層破碎帶關(guān)鍵施工技術(shù)分析

2.1 偏壓隧道洞口段的支護(hù)與開(kāi)挖技術(shù)分析

首先對(duì)偏壓隧道洞口段的開(kāi)挖技術(shù)和支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析，在洞口段的實(shí)際施工之前，首先要嚴(yán)格設(shè)計(jì)相應(yīng)的開(kāi)挖方案和支護(hù)方案，在邊坡進(jìn)行開(kāi)挖之前，要保證能夠在其開(kāi)挖線的5m范圍以外進(jìn)行截水天溝的設(shè)計(jì)。這樣能夠保證阻止地表水流入到施工現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)，還要針對(duì)邊坡進(jìn)行坡面的防護(hù)操作，在邊仰坡操作完成以后再針對(duì)護(hù)工進(jìn)行施工，需要沿著隧道進(jìn)行開(kāi)挖，并且要保證能夠事先設(shè)置超前的小導(dǎo)管，小導(dǎo)管的材質(zhì)選擇直徑為42mm的鋼花管。在小導(dǎo)管中要注入標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和配合比的砂漿，進(jìn)而保證能夠?qū)λ淼乐車(chē)膰鷰r起到預(yù)加固作用，保證圍巖能夠提高自身的穩(wěn)定性能。

然后對(duì)其洞口的偏壓段進(jìn)行施工，在此段施工的過(guò)程中應(yīng)該盡量減少仰坡開(kāi)挖操作，并且要盡量的增加偏壓式明洞的長(zhǎng)度，這樣在回填的過(guò)程中能夠保證通過(guò)暗洞作業(yè)提高整體的施工質(zhì)量，在針對(duì)洞口進(jìn)行施工時(shí)還要使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開(kāi)挖，在開(kāi)挖的過(guò)程中土石方的開(kāi)挖順序應(yīng)該是自上而下，并且按照橫向分區(qū)，豎向分區(qū)或者縱向分段的方式進(jìn)行挖掘，為了保證能夠提高穩(wěn)固性能，在后面應(yīng)該緊跟著進(jìn)行坡面的支護(hù)操作，邊坡的坡面不能太大，這樣可能會(huì)影響后期的開(kāi)挖穩(wěn)定性。

最后是需要對(duì)洞口和邊仰坡進(jìn)行支護(hù)操作，在針對(duì)已經(jīng)清理好的坡面進(jìn)行操作的過(guò)程中，需要使用直徑為22mm的錨桿，長(zhǎng)度為3m，保證錨桿之間的間距為1.5m，并且使用梅花形布置的方式。然后是需要對(duì)明洞位置和路基位置進(jìn)行開(kāi)挖，要保證在明暗交接的位置能夠預(yù)留出相應(yīng)的核心土，這樣在后期施工的過(guò)程中可以更加便捷，同時(shí)在標(biāo)高的過(guò)程中最好使用仰拱底標(biāo)高的方式，這樣能夠保證在動(dòng)身開(kāi)挖時(shí)不會(huì)對(duì)下面的拱基底造成擾動(dòng)。

2.2 淺埋斷層破碎帶的支護(hù)與開(kāi)挖技術(shù)分析

然后對(duì)淺埋斷層破碎帶進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù)技術(shù)的分析，由于淺埋斷層破碎帶的受力情況相對(duì)較為特殊，而圍巖的自身穩(wěn)定性能較差，所以必須要針對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)受力不均勻和不對(duì)稱等問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的分析和預(yù)防，當(dāng)前如果圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力較為集中，將會(huì)使巖體整體的穩(wěn)定性能受到破壞，并且導(dǎo)致其出現(xiàn)破裂和變形現(xiàn)象，所以必須要保證能夠針對(duì)此問(wèn)題采取合理的應(yīng)對(duì)措施，為了防止造成工程事故或者工程病害，在針對(duì)斷裂破碎帶的圍巖進(jìn)行施工的過(guò)程中，要保證能夠提高其粘聚力，所以這就需要在開(kāi)挖時(shí)，盡量降低對(duì)淺埋斷層破碎帶造成的損傷。

同時(shí)因?yàn)椴粚?duì)稱應(yīng)力的影響，可能會(huì)導(dǎo)致破碎帶出現(xiàn)快速的變形現(xiàn)象，進(jìn)而使隧道工程發(fā)生坍塌事故，所以在針對(duì)偏壓隧道進(jìn)行圍巖變形和應(yīng)力水平控制的過(guò)程中，必須要選擇合理的施工方法，首先要針對(duì)不同工程的圍巖級(jí)別進(jìn)行分析，本次工程主要使用了三臺(tái)階七步的開(kāi)挖方法，通過(guò)這種開(kāi)挖方法能夠有效的控制二次襯砌和掌子面之間的距離，并且要保證此距離的長(zhǎng)度不會(huì)大于開(kāi)挖跨度的二倍，這樣能夠使前期的各個(gè)施工流程更加流暢。在使用三臺(tái)階七步開(kāi)挖方法進(jìn)行開(kāi)挖操作的過(guò)程中，要保證能夠?qū)⑷齻€(gè)不同的臺(tái)階劃分為7個(gè)工作面，然后按照7個(gè)不同的位置進(jìn)行錯(cuò)開(kāi)式的開(kāi)挖，同時(shí)在每一段開(kāi)挖完成以后都需要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)操作，進(jìn)而保證能夠在7個(gè)工作面上形成整體的支護(hù)系統(tǒng)，這樣能夠有效的縮短作業(yè)的時(shí)間。

3 隧道偏壓淺埋斷層破碎帶風(fēng)險(xiǎn)控制措施

在針對(duì)破碎帶施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制的過(guò)程中，可以采取以下幾個(gè)措施，首先在前期支護(hù)操作的過(guò)程中可以采取相應(yīng)的加固措施，為了保證能夠提高初期的支護(hù)強(qiáng)度，需要采取合理的支護(hù)措施，進(jìn)而保證能夠使圍巖的剛度和強(qiáng)度性能得到相應(yīng)的改善，所以這就需要首先控制好支護(hù)操作的時(shí)間，在前期盡量使用鋼管混凝土支護(hù)的方式，保證圍巖不會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，同時(shí)還要對(duì)隧道中的圍巖進(jìn)行預(yù)加固操作，并且注入相應(yīng)的壓力漿，這樣能夠提高圍巖的自身穩(wěn)定性。然后是還要針對(duì)山體的滑坡現(xiàn)象，采取合理的治理措施，首先是針對(duì)一些質(zhì)地相對(duì)較軟的圍巖地段，必須要保證能夠注入相應(yīng)的加固漿液，在滑坡形成以后，要通過(guò)采用坡腳修筑反壓擋墻的方式，減少滑坡造成的危害。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段在針對(duì)我國(guó)公路隧道工程進(jìn)行施工的過(guò)程中，因?yàn)榻?jīng)常會(huì)遇到偏壓淺埋斷層破碎地段，所以必須要針對(duì)時(shí)間段采取合理的施工措施，進(jìn)而保證能夠提高整個(gè)圍巖的穩(wěn)固性能，確保公路隧道工程能夠順利竣工。