淺埋偏壓隧道施工技術

曾艷輝

（江西有色建設集團有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

近年來，我國交通運輸事業的不斷發展與完善，也對基礎設施建設質量提出了更高的要求。由于隧道工程常遇到復雜地形，導致施工難度更大、容易影響施工進度。其中，淺埋偏壓隧道的跨度較大、圍巖較為松散破碎，且斷面較小，因此在施工過程中很容易出現失穩問題，影響項目施工的安全性。為進一步保障保證隧道施工質量，對淺埋偏壓隧道施工技術進行研究。

1 淺埋偏壓隧道形成原因

鐵路、公路施工過程中遭遇淺埋偏壓隧道的原因主要如下：

首先，部分施工單位對工程質量管理的重視程度不夠，導致工程建設質量受損，施工完成后容易出現偏壓問題，進而引發一系列安全事故。

其次，隧道施工主要在山區進行，易受外部自然環境因素的影響。若施工團隊在施工前未對周邊巖石層結構進行監測，隧道建成后荷載分布可能不均勻，從而引發偏壓問題。

最后，部分隧道施工、技術人員的專業素養不足，缺乏相關經驗和技術，這種情況也容易影響隧道施工質量，導致隧道出現淺埋偏壓方面的問題[1]。

2 工程概述

徐家壩隧道布設于白沙鎮后側，所在區域主要為山地，穿越一座山包，隧道出口有道路可達，進口無直達道路，交通較為不便。隧道穿越區地層以三疊系中統巴東組（T2b）泥灰巖、礫巖及灰巖為主，屬構造剝蝕中低山地貌，地形起伏較大。入口段斜坡坡度為25°～35°，出口段斜坡坡度為18°～26°。

2.1 地質水文條件分析

根據地質調繪及鉆孔揭露，擬建隧道區范圍內主要地層情況如下：

第一，第四系崩坡積層（Q4coll+dl）塊石土、碎石土、含礫碎石土（單元層代號①）：褐色，松散—稍密，含少量風化碎石、角礫，主要分布于隧道斜坡地表，厚度為0～7m。

第二，三疊系中統巴東組（T2b）巖體。

泥灰巖（單元層代號為②）：多呈灰褐色，局部呈灰黑色，隱晶質結構，薄—中厚層狀構造，多呈強—中風化產出，其主要礦物成分為碳酸鹽類礦物，含少量泥質礦物、質軟，屬于強風化帶裂隙發育，多呈土狀或土夾石狀；中風化帶巖石多呈小塊碎裂鑲嵌狀，局部呈大塊碎裂鑲嵌狀；局部地段裂隙中充填少量黏性土。原巖結構破壞嚴重，巖層產狀雖整體較為規律，但巖體整體較為破碎，且破碎程度不均勻，屬典型的不均勻地基。該巖層為隧址區的主要巖層之一，與灰巖多呈互層狀產出。

灰巖（單元層代號為③）：灰黑色—灰褐色，隱晶質結構，為薄—中厚—厚層狀構造，多呈強—中風化產出，主要礦物成分為碳酸鹽類礦物、質較堅。其強風化帶裂隙發育，多呈土狀或土夾石狀，強風化僅限于地表，有少量發育，整體厚度較小；中風化帶巖石多呈小塊碎裂鑲嵌狀，局部呈大塊碎裂鑲嵌狀，局部地段裂隙中充填少量黏性土。原巖結構破壞嚴重，偶見較完整的巖體。該巖層為隧址區的主要巖層之一，主要分布于隧道起點段。

第三，礫巖（單元層代號為④）：多呈灰黑色，局部呈暗紫紅色，礫狀結構，為薄—厚層狀構造，多呈強風化—中風化產出，強風化僅限于地表，有少量發育，整體厚度較小；中風化帶巖石多呈小塊碎裂鑲嵌狀，局部地段裂隙中充填少量黏性土。原巖結構破壞嚴重，偶見較完整巖體，在隧址區多呈夾層狀產出。

2.2 區域地質構造

該工程場地區域位于揚子準地臺北緣，其東北部為秦嶺褶皺南緣，其間被大巴山斷裂帶切開。被切開后的地殼塊體相互間活動不均衡，直接影響各地殼塊體上的地質建造。大巴山斷裂帶的西南塊體（即本工程場地所在區域）是相對穩定區，由陸屑建造、碳酸巖建造組成，巖相變化小、厚度不大，變質十分輕微，無火成巖活動，屬地臺范疇。大巴山斷裂東北塊體為活動區，由火山巖建造、碧石建造及類復理石建造組成，厚度大、變化迅速，多呈線狀分布，褶皺及斷裂發育，變質深，晚期巖漿侵入活動顯著，屬地槽范疇。區內總的褶皺軸線及斷裂線的方向受地臺基底輪廓控制，輪廓沿揚子準地臺彎轉，東部大致為北西向，中部為西北—東南向，西部為北西向。工程區域是早古生代的一個極窄的深坳陷帶，區內褶皺緊密細長，脊線起伏并一致向南東傾伏，軸面向北東傾斜，中部向南倒轉。在萬源一帶褶皺漸寬展，呈短軸向背斜作雁列行排列，并向另一構造區過渡。

綜上，隧址區所在位置位于揚子準地臺北緣，大巴山斷裂帶南西側，所在揚子準地臺為相對穩定區，隧址區所處區域穩定性較好。

3 淺埋偏壓隧道現階段施工問題

3.1 會對隧道洞口仰坡產生影響

如果在隧道施工過程中，偏壓超出額定限制，則隧道周圍的巖石結構極易出現移動或松散等情況[2]。長此以往，隧道洞口將會出現變形或塌陷。如果隧道本身受仰坡山體位移的影響，隧道周圍圍巖的穩定性和強度會大幅度下降，若遭遇極端暴雨天氣，隧道仰坡很容易出現滑坡情況，極大地加重隧道偏壓現象，最終影響隧道施工的正常推進。

在這一過程中，隧道內部上方的巖石層結構也會遭受破壞，隧道深處會出現較為嚴重的偏壓推力，最終擠壓隧道外層的圍巖，隧道襯砌和地表也會逐漸出現明顯的裂縫[3]。

此外，若仰坡地質中存在碎石或軟黃土層，對邊坡產生的負面影響會更大。因此，技術人員需要采取更具針對性的防護措施，解決偏壓問題。

3.2 會使隧道洞口襯砌出現裂縫

隧道出現淺埋偏壓方面的問題，兩側襯砌所受壓力將呈現顯著差異。在此情況下，若技術人員未能及時采取糾正和干預措施，隧道襯砌容易出現破壞或剪切方面的問題，進而加劇偏壓現象，甚至影響隧道的穩定性。

此外，在傳統隧道施工模式下，隧道洞口處的襯砌很容易出現裂縫，偏壓現象越明顯裂縫越大，會直接影響隧道施工質量。

3.3 影響隧道施工安全

隧道施工過程容易受外部環境因素和人為因素的影響。若隧道施工所處的外部環境不佳，隧道本身又發生偏壓問題，施工團隊將面臨更為嚴峻的挑戰。為保證隧道施工順利開展，必須制訂科學的防護措施，確保施工人員的安全不受威脅。然而，在隧道施工過程中，部分施工人員對隧道內外邊坡狀況的關注度不足，未能結合相關數據信息對邊坡實際狀況進行準確的分析與處理，容易導致隧道施工過程中出現安全事故。

4 淺埋偏壓隧道施工優化策略

4.1 運用超前支護方式

第一，加密超前錨桿支護方式。采用該方式施工時，需要選擇180 型鋼架，并將錨桿間距控制在0.5m左右。此外，進行隧道施工前，技術人員還需要對地下水壓進行監測，如果地下水壓超出額定標準，需要及時進行降壓處理，避免隧道支護施工過程中出現失穩問題。

第二，超前小導管注漿支護方式。施工前，需要明確標注出地質條件較差的施工區域。同時，技術人員需要對導管前端的封閉性進行檢查，并使用錐形尖狀導管、按梅花狀布置漿孔。將小導管插入孔中后，需及時使用速膠泥封堵導管的孔口。同時，需要及時封堵工作面上的其他裂縫，為避免出現壓裂工作面，需要及時控制注漿速度和注漿壓力，以確保超前支護工作質量達到理想效果[4]。

除上述兩種超前支護方式外，還可以使用超前長管棚法進行支護，以保障隧道施工安全。

4.2 防排水施工

在淺埋偏壓隧道施工過程中，技術人員需定期進行監控測量，并及時記錄測量結果，以保證隧道施工的開挖尺寸和其他各項信息數據符合標準。為了使隧道施工更加順利，技術人員需根據實際情況運用防排水技術，在噴射混凝土表面設置復合型防水板，提高防排水效果。

在此過程中，施工人員需要合理控制混凝土表面和復合型防水板之間的距離，距離越小則防排水效果越好。使用防排水技術時，還需要在每道施工縫隙中布設兩條止水帶，以進一步提高止水效果，確保隧道施工達到既定要求。

在防水施工階段，施工人員需要同時進行排水工程建設，順隧道縱向方向安裝軟式透水管，并在其外部增設排水板，保證施工過程中產生的水可以及時排出隧道[5]。

4.3 分步進行隧道開挖施工

在淺埋偏壓隧道施工過程中，技術人員需認真考量徐家壩隧道工程的外部環境條件，全面分析當地圍巖級別、地下水狀況及地質因素，以準確選擇施工技術，確保隧道開挖工程質量和成效達到預期標準。在具體的施工過程中，還需加強施工監測。

徐家壩隧道最初計劃采用CD 法進行開挖施工，但由于隧道內上下臺階較高，可能影響圍巖穩定性，若隔墻中存在孤石等堆積體，極易引發安全事故。因此，最終采用三臺階預留核心土開挖法（見圖1）。

圖1 三臺階預留核心土開挖法的使用圖示

此外，還可根據實際情況選擇使用反向施工或臺階施工法進行隧道開挖，以更好地滿足隧道施工要求。在施工過程中，除了要保證隧道開挖質量，還要完善支護工作細節，以更好地保證隧道施工安全性，降低隧道施工過程中的成本投入。

4.4 完善后續修復與檢測工作

在淺埋偏壓隧道施工過程中需做好技術規劃，按照既定方案策略選擇原材料并跟進所有施工環節[6]。隧道施工完成后，工程師需及時進行必要的檢測，以評估整體施工質量，隧道施工質量達到預定標準時方可投入使用。若評估結果不符合要求，施工人員需根據反饋對隧道進行必要的修復與完善。徐家壩隧道施工完成外觀如圖2 所示。

圖2 徐家壩隧道施工完成外觀圖

整體施工過程結束后，施工團隊還需要重視后續的定期檢測和養護工作，通過科學合理的檢測方法及時糾正隧道施工中存在的各類問題，能更大限度地降低隧道通行后的安全事故發生率。在后續養護過程中，可通過支護、灌注等手段提高作業斷面的穩定性和韌性，提升隧道使用階段的強度，創設更好的交通通行條件。

5 結語

總而言之，在淺埋偏壓隧道施工過程中，施工人員需重視對施工技術的優化運用，根據目標施工地點的實際情況制訂更具針對性、可行性的施工方案、優化施工技術，以有效降低隧道施工風險，提高隧道工程質量，為我國交通運輸事業的順利發展提供有力保障。未來的研究應更關注施工過程的智能化、自動化，推動新材料、新技術的研發與應用，有效應對淺埋偏壓隧道施工挑戰。