浅埋偏压隧道施工对策

宁殿晶 桂 刚

陕西省交通建设集团公司

浅埋偏压隧道施工对策

宁殿晶 桂 刚

陕西省交通建设集团公司

芭蕉隧道出口浅埋偏压段未进行专门设计，受降雨、施工等因素影响，隧道贯通后出现边仰坡蠕动，初期支护开裂等病害，对其补勘后，采取洞内注浆、洞外抗滑桩等方案，有效的控制了病害的发展，保证了运营安全，为类似工况隧道的设计与施工提供参考。

隧道；浅埋；偏压；方案

1　引言

随着我国交通事业建设的大力发展，在山区高等级公路、铁路客运专线的大量修建，为保证线性指标，隧道洞口往往与坡体斜交，洞口段浅埋偏压影响，出现了不同程度的病害，个别隧道甚至存在严重的安全隐患。如何安全、经济、快速通过浅埋偏压段，具有重要的实际价值。

2　工程概况

芭蕉隧道位于包茂高速安康至毛坝段的为分离式隧道，左洞总长3014m，起讫桩号ZK271+624～ZK274+638；右洞总长2996m，起讫桩号YK271+636～YK274+632。隧道呈北东～南南西向展布（走向方位约246°），为分离式隧道，单洞洞室净空10.25×5.0m。

隧址区位于大巴山斜歪背斜南翼，高滩-兵房街褶皱束之次级鸡鸣坡宽缓向斜南西翼，地层岩性覆盖层主要由上覆残坡积（Qedl）含碎石角砾粉质粘土、崩坡积（Qedl）碎块石、滚石夹粉质粘土构成，下伏基岩地层由志留系下统陡山沟组（S1ds）绢云母板岩等构成，洞口地形见图1。

图1　右洞洞口及外侧坡体

3　病害状况

隧道施工顺序为右洞，后左洞，左右洞贯通，右洞已完成大部分衬砌施工，左洞已完成初期支护施工时出现病害：YK274+ 500～YK274+550段衬砌施工完毕后5个月份衬砌出现环向开裂；ZK274+540～ZK274+580初支施工半个月出现支护开裂，拱架变形现象；左洞相应段落仰拱开始施工后不久，右洞YK274+ 500～YK274+550段衬砌开裂加剧，且YK274+550左侧附近段落开裂处出现衬砌混凝土剥落，二衬钢筋外露，横向出现2cm以上的位移，山顶明显出现开裂，并呈现加剧趋势。

4　原因分析

4.1地质补勘

施工阶段补充做了斜坡稳定性专题勘察，结果表明：出口段斜坡表面虽有崩坡积层分布，但其厚度较小，属基岩表面风化崩落堆积形成的自然斜坡。斜坡区覆盖层厚度不大，勘探未揭露滑带或连续贯通的软弱结构面（夹层）。下伏基岩岩层产状与坡面构成反向结构，地质调查未见基岩变形开裂现象，自然斜坡整体处于稳定状态。斜坡前缘在强降雨条件下产生了局部坍滑破坏现象，其范围局限于人工断面附近的浅部土层。原因是工程切脚改变了斜坡原始应力分布状态使其稳定性降低，在强降雨饱水软化作用下，诱发临空坡体坍滑破坏。因此，工程活动及强降雨是影响斜坡稳定的重要因素。

勘察结论：天然状态下，斜坡整体稳定性较好，无变形破坏的危险；饱水状态下，处于基本稳定状态；而前缘临空土体具有发生坍滑破坏危险；饱水+地震状态下，具有发生滑动破坏危险。

4.2病害原因

造成洞内衬砌与支护以及地表的开裂原因有以下几点：①出口段偏压作用及雨水作用，是出现病害的内在关键因素；②施工顺序不当，对于偏压隧道先施工内侧，再施工外侧洞内，外侧洞身围岩稳定过程中，必然引起内侧隧道衬砌或支护变形；③施工台阶过长；④ 出口段未进行反压。

隧道开挖、洞内变形、地表变位和洞内衬砌开裂几方面互为因果，相互影响。隧道的开挖（含施工便道开挖等）影响了覆盖层的整体稳定性，出现地表开裂、错台和位移现象，而地表变位使得岩体内部结构变化，出现应力重分布，隧道内某些地段的围岩荷载加大，致使洞内坍方和二次混凝土衬砌开裂。隧道出口坡体开裂是由于隧道开挖地形、地质偏压引起较大变形产生的，判断为坡体蠕动变形，如不及时处治，势必会导致隧道出口山体失稳。

5　处理方案

结合以上分析原因，方案如下：洞内采用周壁注浆加固。采用长6m、φ50×4钢花管，间距1.2m×1.0m，每环18、19根交错布设对洞身周围岩体加固；浅埋偏压段地表采用回填M7.5浆砌片石处理。外采用抗滑桩支挡（见图2）。断面采用3.0m×2.0m，共18根，靠洞口NO.1～NO.4根长30m，其余均为20米。NO.1～NO.5抗滑桩需悬挑出来，其它伸入地表内，悬挑的抗滑桩间设置斜向现浇砼肋板稳固回填浆砌片石。采用以上方案，经历3个雨季为出现异常，该隧道运营状态良好。

图2　抗滑桩布置图

6　结语

浅埋偏压隧道首先在设计阶段不容忽视，须详细勘察、专门设计，进行隧道开挖时，对隧道洞体边坡的岩体结构特征及稳定性进行全面评价，当稳定性较低时，加固山体确保山体稳定后，采取适当的施工方法；其次须遵循先外后内，短进尺、强支护，及时封闭，二次衬砌采用钢筋混凝土；再次后施工隧道施工时，加强先施工洞室的监测，出现异常，停止施工，及时采取措施。

［1］JTGD70—2004公路隧道设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］湖北省神龙地质工程勘察院.芭蕉隧道出口斜坡工程施工补充勘察研究报告［R］.2008.

［3］李彬.偏压隧道病害特征及其控制措施［J］，铁道科学与工程学报，2011，12：59—63.

［4］刘小军，张永兴.浅埋偏压隧道洞口段合理开挖工序及受力特征分析［J］，岩石力学与工程学报，2011，5：3067—3073.