浅埋偏压隧道洞口施工稳定性探讨

翟春林 李智强

本文以昌赣铁路线上的雷家隧道与成昆铁路线上的吉尔吉斯南北越岭隧道工程为例，介绍了工程基本信息，分析了隧道隧洞施工过程中洞口施工的稳定性及其影响因素，对浅埋偏压隧道洞口施工提供了一定的参考意见。

隧道开挖是隧道工程施工重要部分之一，在山丘的河谷地段中表现较为明显，由于偏压作用的影响，在隧道施工过程中容易出现不对称变形现象，即浅埋偏压隧道。要求在工程施工过程中对此加以注意。

一、工程实例

1.工程概况

以雷家隧道为例进行研究，雷家隧道位于江西省新干县境内，隧道进出口位于金川镇桥头村。本隧道为新建南昌至赣州客运专线单洞双线铁路曲线隧道，曲线半径为6997.500m，设计时速为350km/h，出口里程为DK134+981，出口里程为DK136+037，隧道全长1056m。隧道进出口段均为浅埋偏压结构。隧道最大埋深65m。隧道穿越区地质较复杂，发育有一条断裂带、1处花岗岩侵入带、突泥突水段。

2.计算围岩压力

以P i 表示土条的不平衡推力，在施工过程中从-125.29kN变化为了1679.68kN，此时隧道所在土条状态则从稳定逐渐演变为不稳定状态，隧道整体向河侧移动这一观测结果印证了这一观测数据。见下图。

不平衡推力计算简图

不平衡推力计算表

运用规范计算方法具有更高的安全性，与改进法相比优势明显。运用改进法右拱脚处降低20%的安全系数，右墙脚处降低11%，拱顶处降低 45%，右边墙处降低54%。而在规范法计算过程，没有将边坡稳定性改变而出现的地层推力作用考虑进去，因此施工过程中一旦遇到暴雨或者人为施工等因素，可能显著增加隧道二衬所承受的荷载，此时得到的衬砌安全系数较不安全，规范设计的衬砌也将处于不安全的状态。在大雨过后，雨水渗入了雷家隧道边坡体内，降低了岩土隧道体的力学参数，影响了其稳定性，使得隧道衬砌开裂变形，拱部掉块。

二、偏压隧道洞口施工稳定性探讨

1.对比围岩压力

地层推力、规范计算出的围岩压力共同构成了围岩压力，对比两者之间的围岩压力数值可知，规范计算得到的围岩压力数值较小，结合地层压力之后，与实际数值计算之间较为接近。因此在围岩压力的计算过程中可以采用改进法方式进行计算。

2.对比支护结构安全性

与改进法得出的安全系数相比，运用数值模拟能够得出更高的安全系数，左拱腰处安全系数提升14%，拱顶处安全系数提升 19%，左拱脚处安全系数提升 38%，左边墙处安全系数提升 21%，工程施工中的其他部位则具有基本一致的安全系数。由于该隧道施工过程中土条左侧具有不平衡推力，导致支护结构左侧位置的安全系数出现了较大的变化。

3.位移分析

在隧洞完成开挖作业之后，释放了其应力，导洞出现了与水平地面一致的变形现象，围岩从破裂面方向上出现塌陷现象。应当看到主洞具有与导洞不一致的变形现象，围岩变形具有显著的规律，主要表现为拱部主要是水平位移，底板主要是竖向位移，与竖向位移相比，拱顶水平位移稍稍偏大。由于偏压现象的存在，与左侧拱部与边墙相比，边墙位移量值与右侧拱部位移量值较大。可见随着隧道开挖工程的进行，隧道变形表现为上方土体整体向坡脚剪出的特征，而不是仅仅只出现眼破裂面塌陷现象。

4.浅埋偏压隧道洞口施工工程边坡稳定性分析

在工程未进行之前，从属边坡具有一定的潜在滑动面，潜在滑动面之上即为主洞，潜在滑动面下方为导洞，边坡具有1.44安全系数。随着导洞开挖，滑动面出现了一定的变化，边坡具有1.31安全系数。主洞开挖完成对滑动面造成了较大的影响作用，贯通了坡脚剪出段，安全系数降低至 1.16。边坡的安全性受到极大威胁。要求在施工过程中加强隧道初期支护，并及时监测周边收敛与拱顶下沉现象，以做好及时的应对之策。

5.对浅埋偏压隧道洞口施工工程边坡稳定性分析的应对之策

在围岩计计算过程中要求考虑边坡稳定性改变而出现的地层推力作用，考虑降雨以及不利的施工工况对工程可能造成的影响，降低了边坡的稳定性。在支护设计时要求增加设计荷载，以此提升支护设计的安全性，以此来抵御不良施工工况的影响。吉尔吉斯斯坦越岭隧道浅埋偏压段，出现了大雪融化渗入边坡水体的现象，影响了岩土体的力学参数，对工程施工造成了一定的扰动现象，降低了边坡稳定性，因此要求隧道初支所受荷载应当大于设计荷载数值。

三、结语

本文分析了昌赣铁路线上的雷家隧道与成昆铁路线上的吉尔吉斯南北越岭隧道工程情况，分析了其边坡稳定性以及与外界因素的影响关系，并对促进工程边坡稳定性提供了一定的施工意见，保证了隧洞的稳定性与安全性。