隧道工程淺埋偏壓軟弱圍巖段施工技術分析

于曉杰

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 順義 101300）

0 引言

在隧道工程施工中，淺埋偏壓軟弱圍巖不僅直接影響施工周期和工程質量，更對施工安全產生極大的威脅。為解決淺埋偏壓軟弱圍巖帶來的問題，近年來涌現出各種加固技術，如錨桿支護、噴射混凝土、預拓爆破等。這些技術能有效增強軟弱圍巖的穩定性，保證施工過程中的安全性和工程質量，為隧道工程的施工提供更好的技術支持。

興桿公路上坪隧道淺埋偏壓軟弱圍巖段施工中存在的隧道變形過大、邊坡失穩、滲水等問題，對于隧道施工過程及后期的使用影響十分嚴重。因此必須選擇合適的圍巖施工方法進行處理，通過邊坡施工、地表和沖溝注漿加固處理、反壓墻施工等施工技術的應用，避免對隧道施工造成更大的影響。

1 工程概況

興桿公路上坪隧道位于柳州市融水苗族自治縣境內，為一座單洞雙向公路隧道，全長1455m，起訖樁號為K33+390～K34+845。該隧道主洞設計最大開挖寬度為10.6m，最大開挖高度為8.3m（含仰拱），內輪廓采用三心圓形式，曲中墻，隧道建筑限界凈寬10.0m，凈高5.0m，洞口進出口型式均為端墻式[1]。

2 隧道淺埋偏壓軟弱圍巖施工存在的問題

上坪隧道出口段隧道（里程K34+835～K34+780）遭遇淺埋偏壓軟弱圍巖，圍巖結構受力復雜，一旦相應的施工措施出現誤差，勢必會引發隧道變形過大、邊坡失穩、坍塌等問題，因而針對該隧道圍巖施工方法的選取十分重要。對該段隧道周邊地形條件、埋深情況等進行詳細勘測，并根據設計圖紙分析后可知，隧道淺埋偏壓軟弱圍巖施工主要存在如下問題：

（1）興桿公路上坪隧道出口段埋深僅為0～12.82m，屬于淺埋隧道。此外，上坪隧道出口段所覆地層的地質以砂類土層、風化堆積碎石土層等為主，同時隧道的一側山體覆蓋土層厚度太薄，造成隧道結構兩面荷載不對稱，容易出現邊坡失穩、水平位移。

（2）隧道洞身圍巖上部地層主要為碎石土、強風化層，厚度不均，風化不均，處于節理裂隙發育密集帶，圍巖自穩性差，開挖過程中容易出現隧道拱頂坍塌、變形。

（3）隧道區屬構造剝蝕、侵蝕丘陵低山地貌，山澗溝谷發育，沖溝切割較深，為節理裂隙密集帶導水、儲水構造，隧道下穿多處沖溝底部，其中一處隧道開挖線距離沖溝底僅為1.9m，雨季施工隧道易產生突水、涌水、突泥等工程地質問題[2]。

興桿公路上坪隧道施工中存在的相隧道變形過大、邊坡失穩、滲水等問題對隧道施工過程及后期的使用影響十分嚴重。因此必須選擇合適的圍巖施工方法進行處理，避免對隧道施工造成更大的影響[3]。

3 隧道淺埋偏壓軟弱圍巖段施工技術的應用

3.1 邊坡施工

淺埋隧道的圍巖一般較為軟弱，因此需要采取有效的坡頂減壓及支護措施，以確保施工安全和隧道的穩定性。上坪隧道出口段共55m的圍巖屬于Ⅴ級，層理、節理之間全部填充著濕潤的黏土，整體性差，且自穩性及裂隙水非常發育。洞身開挖前需對邊仰坡進行錨噴支護，同時進行防排水施工，在支護過程中，應符合下列要求：

（1）邊坡按照2級臺階1∶0.5比例進行放坡，從上至下逐層開挖并施工防護；

（2）開挖后應及時封閉臨空面，在24h內完成C25噴射混凝土面層初噴；

（3）初噴完成后進行Φ22 藥包錨桿施工，錨桿按照1m×1m 梅花形布置，長度4m，孔口處安裝150mm×150mm×14mm錨墊板，并同板面加強筋錨桿焊接至一起，使坡面防護的整體性得到加強；

（4）待藥包錨桿施工完成后，進行掛網噴混凝土施工。鋼筋網片采用直徑8mm光圓鋼筋，網格間距10cm×10cm，噴10cm厚C25混凝土；

（5）上一層邊坡支護完成后，應至少間隔48h方可允許開挖下一層；

（6）施工期間坡頂應嚴格按照設計要求控制施工荷載，并測量水平位移偏距；

（7）兩層邊坡之間臺階應設置排水溝、截水溝等用于邊坡排水，排水溝和截水溝宜用漿砌片石并用砂漿抹面；

（8）施工過程中嚴格按照規范要求進行施工，并做好施工記錄。

3.2 地表和沖溝注漿加固處理

在洞身開挖前應對隧道洞身埋深較淺段進行地表注水泥漿，對地表進行加固處理，減少洞身開挖時出現的地面沉降及擾動。隧道穿越沖溝段在上游處設置攔水壩，并通過3根直徑1.5m波紋管引流至下游處，保證隧道穿越沖溝段無水環境，并注雙液漿加固地表。注漿的加固范圍需超過隧道開挖輪廓線外3m。注漿過程中應注意以下要求：

（1）注漿管采用外徑42mm、厚4mm的熱軋無縫鋼管，長度為0.5～8m，0.9m×0.9m梅花形布置，為便于注漿管插入地表，鋼管前段宜做成尖錐狀，并在管身上開直徑8mm注漿孔，以保證漿液擴散至周圍地表[4]，起到加固作用（見圖1所示），注漿管平面展開示意圖見圖2所示。

圖1 注漿管大樣圖

圖2 注漿管平面展開示意圖

（2）灌水泥凈漿技術參數：水灰比w/c=1，水泥含量不小于1200kg/m3；灌漿壓力P=0.5～2.5MPa；注漿材料采用P·O42.5水泥。

（3）雙液漿技術參數：P·O42.5 水泥-水玻璃雙液漿（水∶水泥∶水玻璃=1∶1∶0.7），水玻璃濃度35°Be’，模數3.2，漿液凝膠時間在20s之內。

（4）成孔后用空壓機通過管道輸送高壓空氣進行吹孔，輸送風壓不小于0.3MPa，將孔內粉塵及泥漿吹掃干凈。

（5）注漿前應先抽樣做試驗，測定區域的沉淀值；鉆孔及注漿應隔孔施工，且應成孔即注漿，不應鉆孔完成后才進行注漿；注漿之前做好地面及周邊建筑物的變形監測，實時觀測周邊環境變化，且嚴格控制注漿壓力，如周邊建筑物及地形有明顯變化，應立刻停止注漿；注漿過程中做好現場影像資料及注漿記錄表，事后及時整理分析歸檔；注漿結束后通過安裝地表沉降監測點，監測地表沉降數據，并及時采取相應措施，以避免發生較大影響。

3.3 反壓墻施工

在隧道施工中，偏壓作用容易導致圍巖發生塑性變形或者破壞，導致圍巖失去穩定性，進而出現滑坡、坍塌等事故；還容易引起地面沉降，會對周邊的建筑物和管線等設施產生影響。針對該問題，將上坪隧道出口明洞反壓墻進行順延40m，反壓墻基礎嵌入到穩定的基巖之中，深度在2m以上，由此確保消除偏壓作用對隧道施工及線路周邊既有建筑物的影響。反壓墻施工現場效果見圖3所示。

圖3 反壓墻施工現場效果

4 結束語

綜上所述，隧道工程遭遇淺埋偏壓軟弱圍巖施工時，會對周圍環境和隧道結構產生影響，因此需要采取相應措施來緩解其影響。加強邊坡支護、地表注漿和合理設置反壓墻是有效的解決方法。通過這些措施的綜合運用，可以提高隧道施工的安全性和效率，同時減小對周圍環境的影響。根據上坪隧道現場施工的效果反饋，在隧道出口端淺埋偏壓段施工過程中，山體水平位移、地表沉降及隧道洞內沉降觀測均符合設計規范要求，隧道施工順利安全，這有力地證明了相關技術措施的有效性，可作為類似工程的參考。