隧道洞身浅埋偏压段处理方案浅析

王鹏

【摘 要】 随着我国隧道建设事业的不断发展，研究其洞身浅埋偏压段的处理方案凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了隧道浅埋偏压机理。在探讨隧道洞身浅埋偏压段的施工方法及顺序的基础上，研究了洞身处理方案。

【关键词】 隧道洞身；浅埋偏压段；处理方案

一、前言

作为一种需要充分考虑实际建造环境的工程项目，隧道建设在近期得到了长足的发展。研究隧道洞身浅埋偏压段的处理方案，能够更好地控制隧道建设的实际效果，优化洞身施工质量。本文从概述相关内容着手本课题的相关研究。

二、概述

我国的地质环境千变万化，而交通路线贯穿大江南北。其中会出现许多交通路线需要开挖隧道的情况。而在丘陵或者山地环境中，有一些隧道开挖地点，洞口会出现偏压和浅埋的情况。这些情况给工程施工带来了一定的难度，给施工和后期工程的使用带来了一定的安全问题。所以，在施工的时候就需要全面考虑，结合实际，科学妥善的处理好偏压和浅埋问题。

在各种不利条件中，偏压对隧道施工潜在的威胁最大。偏压会造成隧道的不平衡受力，轻则可使隧道净空轮廓变形，重则破坏隧道整体结构。该隧道的偏压来自左右两侧山体不对称，洞口左侧冲沟发育，相对右侧边坡较高，由于隧道不适合明挖，为确保进洞施工安全，首先加固边坡及抑坡；其次在左侧增加了扩大基础挡墙减少山体侧向推力，并在挡墙后拱顶部位回填土，以增加结构重量，加强平衡稳定；进洞前再次施工超前长管棚，以形成加固承载环，加强开挖面围岩稳定。

隧道浅埋段，土层在施工扰动后很难形成稳定受力圈，地表先沉降，辅助施工处理不好很容易造成塌方事故。考虑该隧道进口岩体主要为细角砾土，自身稳定性差，采用地表注浆加固边仰坡；进洞时采用套拱法进洞，施做超前管棚并注浆，使破碎岩体粘结为整体，增强其自稳能力，减少塌方几率，增大安全系数。

三、隧道浅埋偏压机理

1.隧道偏压原因

隧道偏压是指由于各种原因引起围岩压力呈明显的不均匀性，从而使支护受偏压荷载的隧道。主要有以下几个方面原因：

（一）施工原因，因施工方法不当引起开挖断面局部坍塌，从而改变了围岩压力的相对稳定性，造成应力集中而引起隧道偏压。如处理得当，一般不会影响正常施工。

（二）地质原因，围岩产状倾斜，节理发育，其间又有软弱结构面或滑动面，自稳能力极差，施工中一旦受到干扰，岩体就会沿层理面出现滑动。

（三）地形原因，隧道傍山，地面显著倾斜，侧压力较大，且隧道埋深较浅。

2.隧道浅埋偏压判断

（一）施工原因引起的偏压，由于开挖不当或支护不及时引起一侧围岩发生局部坍塌，或回填不实造成不稳定土体，人为造成了偏压的地质构造。

（二）地质构造引起的偏压，地质构造常在多裂隙围岩（以Ⅲ、Ⅳ级较为突出）中引起隧道偏壓，其压力分布主要与下列因素有关：①围岩的工程地质条件及控制性裂隙、节理或层理（统称为软弱面）的产状及其与隧道轴线的组合关系：②围岩扰动范围；③控制性软弱面的强度以及作用在软弱面上的法向力大小等；④隧道一侧受2个倾斜的软弱面（倾角为α）及一组节理面所切割时，会形成不稳定块体，当围岩的内摩擦角?小于弱面倾角α时，岩层将沿弱面滑动并产生偏压。

（三）地形引起的偏压中围岩类别、地面坡度和覆盖层厚度是判别隧道偏压的三个重要因素。当隧道外侧拱肩至地表面的垂直距离t值等于或小于下表所列数值时，应视为偏压隧道。

四、隧道洞身浅埋偏压段的施工方法及顺序

1.钻孔

采用钻机钻孔。为保障施工安全，确保施工质量和进度，钻孔的总体施工安排是；“由上向下，由两头向中间”。即钻机首先搬运至施工范围的两端，并由偏压侧最高点向下布置，由两端同时向中间推进。每台钻机一次施工两排，先施工偏压一侧的钻孔，然后施工另一排钻孔。钻孔采用小循环钻进施工方法，钻至设计标高后，需对孔内泥浆进行洗孔，然后下入钢花管。

2.钢花管人孔安装

安装钢花管分两类：一类为混凝土盖板以外的部分，钢管高出地面或止浆塞顶面30cm。另一部分为混凝土盖板以内的部分，钢管高出混凝土顶面30cm。

3.施工记录

注浆要详细记录清楚每个孔、每个段次的注浆量、注浆压力、注浆时间，地表冒浆的位置、形状、冒浆量大小。

4.质量检查

专职质检员负责检查督促钻孔孔径、孔深，钢花管长度，焊接质量，胶带密封质量，注浆配合比、注浆压力、注浆量等要满足设计要求。

5.注浆方法

根据现场实验和经验总结，钢花管注浆方法是：在钢花管入孔时，用一根PVC软管随钢管伸入孔底，钢管下到孔底后，即进行第一次注浆。由于钻孔时孔底有残渣和水，水泥浆从孔底向上反向压浆，将残渣和水挤出孔外，使钢管与孔壁之间全部充填净水泥浆，从而保证钢管周围有一层水泥浆保护层，水泥浆凝固后便形成钢管水泥体复合群桩。当第一次注浆后10—l4h，即进行二次劈裂注浆，使钻孔周围的水泥浆进一步扩容增大，同时充填第一次注浆产生的收缩空隙，再一次增加土体的强度，劈裂注浆达到设计压力后即封孔。

6.注浆顺序

注浆顺序“先周围，后中间”，“间隔跳孔注浆”。其中有混凝土盖板部分的I类孔，在施工盖板前也要进行二次注浆。

7.注浆压力

第一次注浆为常压，第二次劈裂注浆压力1MPa左右。注浆压力与注浆量通常呈反向变化，即注浆压力大时，表明地层密实度高，注浆量则小；反之，地层松散时，注浆压力小，而注浆量大。当注浆压力始终在0.5MPa以下且注浆量异常时，要暂停注浆，查明原因再确定是否继续注浆。

五、洞身处理方案

1. CDR法施工

隧道洞身开挖方法工程一采用的是CDR法施工，CRD法开挖施工步骤是：第1步左侧上导坑开挖；第2步左侧上导坑初期支护和临时支护；第3步左侧中导坑开挖；第4步左侧中导坑初期支护和临时支护；第5步右侧上导坑开挖；第6步右侧上导坑初期支护和临时支护；第7步右侧中导坑开挖；第8步右侧中导坑初期支护和临时支护；第9步左侧下导坑开挖；第l0步左侧下导坑初期支护和临时支护；第11步右侧下导坑开挖；第12步右侧下导坑初期支护（包括初期支护仰拱部分）和临时支护。

按照正常的设计思维，要加强初期支护，只是对拱架的间距加密，型钢强度提高等级，喷射混凝土加强度，工程一中不仅使用了以上加强方法，还进一步优化了设计：每间隔一榀型钢，就用一榀格栅钢架，来增强抵抗围岩的突应力，并在使用格栅钢架的地方，把开挖半径调大，这样就加大了格栅钢架的喷射混凝土厚度，就像混凝土挡土墙一样，抵抗外部的侧应力和压应力，每部分开挖完成后，都立即支护与临时仰拱和临时中隔墙连接成环，起到及时封闭成环受力的作用。

2.调整施工方案

工程二的进洞施工采用了减小开挖断面、调整爆破方案、加快支护速度等手段。因洞口位于悬崖边缘，不具备采用侧壁导坑法的施工条件，采取了小断面三台阶法的开挖方案。隧道洞口围岩主要为软岩，但必须采用爆破开挖。常规的爆破设计是将掏槽眼居隧中布置，但在工程二中，隧道洞身左侧覆盖层厚度较小，且风化严重，为避免在爆破时造成隧道侧壁坍塌，无法进洞的局面，调整掏槽眼位置为偏离中线远离冲沟一侧，自掏槽眼至隧道开挖轮廓线按爆破原理逐环布置辅助眼，将爆破对洞身侧壁围岩的扰动减小到最小程度。

六、结束语

通过对隧道洞身浅埋偏压段处理方案的相关研究，我们可以发现，该项工作的顺利开展有赖于其施工方法的不断提升，有关人员应该从隧道建设的客观实际出发，充分比对隧道建设环境，研究制定最为优化合理的浅埋偏压段处理方案。

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