浅埋隧道不同围岩受力分析设计及施工要点

徐子良

（浙江佳途勘测设计有限公司，浙江丽水323000）

浅埋隧道不同围岩受力分析设计及施工要点

徐子良

（浙江佳途勘测设计有限公司，浙江丽水323000）

近几年，我国公路建设越来越重视环境保护，大填大挖现象尽量避免，部分深挖路段都采取浅埋隧道的方案，且隧道设计越来越重视“早进洞、晚出洞”的理念。为此，浅埋隧道或者隧道浅埋段则成为隧道设计不可缺少的一部分。以浙江省丽水市一条普通国省道公路中的一段浅埋隧道为例，分析其浅埋段围岩受力情况，并提出了施工要点，以期为其他浅埋隧道工程设计、施工提供一些建议。

浅埋隧道；围岩；受力分析；施工要点

隧道其实有浅埋和深埋2种方式，无论是在计算方式、开挖方法方面，还是在施工注意事项方面，这2种方式都有很大的不同。这是因为深埋和浅埋的受力不同，计算中的方程式或取值都大不一样。因此，在施工时，为了确保万无一失，保证施工人员的人身安全，必须精确计算出受力值。

1 浅埋隧道不同围岩受力分析

本文主要是以浙江省公路中某段浅埋隧道的施工为例展开讨论，为的是从个性得出共性。

浙江省地形复杂，山地和丘陵占70.4%之多，这也就意味着在修建公路铁路的时候很容易面临隧道开挖。本文举出的一例正是浙江省西南部的某段公路，隧址区地形属于构造剥蚀中低山地貌，起伏较大，层理较清晰，结构简单，没有发现断裂活动的迹象；无区域性的大断层及滑坡、泥石流等不良地质现象，整段地层稳定性相对较高，可用于修建隧道。这里通过集中不同埋深程度的模型加以比较，以求得出最适宜的浅埋深度。埋深分别是35 m、40 m、45 m和50 m，这4个不同埋深的隧道模型的挖掘长度一样，隧道的尺寸和类型也都一样。但是，本文并不一一分析，取埋深为50 m的模型加以分析[1]。这个埋深50 m的隧道为5级围岩，且隧道平均埋深为50 m。经过观察发现，该区域的隧道并没有明显的偏压情况，整个隧道属于对称结构，因此在分析其受力情况的时候，可选择一部分或一半隧道作为研究对象，一方面节省时间和精力，另一方面也便于更快得出受力结果。图1为预应力锚杆加固后水平位移云图，表1为各级围岩的物理力学指标标准值，表2为各类围岩的物理力学指标。

2 浅埋隧道围岩施工要点

通过分析浅埋隧道围岩的受力情况，笔者结合自身的经验，提出了一些施工方面的注意点和要点。

图1 预应力锚杆加固后水平位移云图

表1 各级围岩的物理力学指标标准值

2.1 浅埋深度和位置确认

通过受力分析可知，最大竖向压应力出现在隧道侧壁的拱腰部分。同时，围岩的竖向最大拉应力出现在隧道的拱顶部和隧道底部，隧道的顶部和底部极易出现张拉破坏。埋深越大，竖向应力越大，这说明在选择埋深时，不能只根据地形或经验，还要注意分析不同埋深隧道各方位所受的力，在结合受力分析数值结果的基础上确认埋深位置和深度。

表2 各类围岩的物理力学指标

2.2 格外关注锚杆悬吊

在隧道开挖过程中，锚杆的作用不容忽视。锚杆能够稳定围岩，它发挥这个作用主要依靠的是其悬吊作用，在受到拉力的时候，锚杆接近隧道的部位承受主要压力。因此，锚杆代替隧道承受了一些应力，能有效阻止围岩变形位移现象出现。此外，拱顶衬砌在阻止围岩变形方面也是功不可没的，施工人员要注意建设好拱顶衬砌部分，通过隧道侧壁衬砌的建设能够有效阻止围岩的下滑，保证围岩的稳定和坚固。

2.3 二次衬砌闭合

根据围岩级别、围岩自稳能力不同及初期支护衬砌情况分别进行了二次衬砌设计。二次衬砌采用防渗标号不低于S8的C25模筑混凝土或模筑钢筋混凝土。由于目前采用初支＋二衬共同承载的设计方法，适时进行二次衬砌对安全施工十分重要，根据有关要求：Ⅳ级围岩二衬距掌子面距离不大于90 m，V级、Ⅵ级不大于70 m，这些经验数据是十分重要的，现场必须严格执行。

在隧道仰拱施作之前基底浮渣应清理干净，除去浮土和淤泥，露出开挖基岩（或初期衬砌）表面，方可浇筑仰拱混凝土（仰拱开挖长度不大于3 m）。初期支护仰拱（临时仰拱）及时闭合极其重要，闭合成环后，结构的承载能力提高了，从而可有效地控制变形、避免坍方。

3 结束语

浅埋隧道开挖有一定的难度，对于施工单位和施工人员来说，都是一个不小的挑战，他们必须基于自身丰富的经验，并且要抱着绝对仔细和认真的态度进行受力分析，并根据受力分析结果设计最为科学的开挖角度和方式。隧道开挖如果没有做好受力分析，并根据受力情况绘制方案，那么在施工中很容易出现安全事故。因此，为了保证施工人员的人身安全，也为了确保隧道工程的顺利进行，施工单位必须做好前期准备工作，计算出最为精准的受力情况，并采取合适的施工方案。

［1］靳晓光，刘伟，郑学贵，等.小净距偏压公路隧道开挖顺序优化［J］.公路交通科技，2015，22（8）：61-64.

［2］周玉宏，赵燕明，程崇国.偏压连拱隧道施工过程的优化研究［J］.岩石力学与工程学报，2015（5）：679-683.

［3］晏启祥，何川，姚勇.软岩小净距隧道施工力学效应研究［J］.地下空间与工程学报，2015（5）：693-697.

〔编辑：刘晓芳〕

U455.7

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.067

2095－6835（2017）16－0067－02