浅埋偏压软弱围岩高铁隧道施工技术探索

2021-04-03陶文龙

建筑与装饰 2021年7期

陶文龙

深圳铁路投资建设集团有限公司广东深圳 518000

引言

软弱围岩的稳定性较差，容易引发塌方事故的发生，但是施工技术的不合理，也会对隧道施工的质量造成影响，所以需要对地质情况进行详细的勘察分析的基础上，选用合适的施工技术，增强围岩的稳定性，以提高施工的安全和保障隧道结构的稳定、施工的效率以及安全性。

1 病害常见表现

围岩条件和地层的偏压会导致隧道变形、坍塌，隧道如果处于严重偏压的状态，甚至隧道结构会发生病害和失稳。喷射混凝土会产生开裂、掉的快的情况，严重的话，也会发生坍塌。针对浅埋偏压软弱围岩隧道施工，传统的施工技术方法，是把木支撑作为临时的支护手段，运用上下导坑、上导坑、导坑棚架等方式进行开挖，但是这种施工下，拱圈容易下沉开裂，有一定的施工风险，而且施工质量无法得到保障，实际施工进度也较为缓慢。

2 产生病害的原因

产生偏压的主要原因有三点，第一点是由于地形的不对称，第二点是地质岩层，第三点是施工的原因。产生的偏压也有所不同，一种是由于地形因素造成的地形偏压，还有施工方法和施工顺序造成的施工偏压。而且本身浅埋隧道在开挖的过程中，由于有软弱围岩、风化带等各种影响因素，与深埋隧道相比，更容易在开挖工程中以及开挖完成之后发生拱顶下沉、隧道净空收缩等情况。比如浅埋隧道的掌子面前方会先行下沉，造成地表下沉，所以需要采取相关的施工措施，以保证前方地层的稳定、施工的安全。

3 相关施工技术

（1）预支护加固。由于浅埋偏压软弱围岩没有很强的承载力、稳定性较差，所以需要进行超前预支护和预加固，可以增强围岩的稳定性，加快施工的进度，也能保障施工的安全以及质量。

超前小导管注浆加固，主要是沿着隧道拱部轮廓外侧布置超前小导管，选用焊接钢管或者无缝钢管作为超前小导管，长度应该大于循环进尺的两倍。小导管从钢格栅的腹部穿过，后端支承在钢格栅上并焊接牢固，前端镶嵌在地层中。把小导管的端头制成锥状并进行封闭，尾端设置钢筋加强箍，管身布置溢浆孔。在小导管加固底层的时候，应根据现场试验和地质情况确定注浆浆液，并根据浆液的类型，确定注浆压力和注浆设备。

深孔注浆加固的注浆孔的位置、角度和深度应符合要求，注浆段的长度应该考虑地层、地下水和钻孔设备的情况，并预留一定的止浆墙厚度。浆液的材料和类型应该现场试验确定，而且也要考虑地质、地下水和周边条件等因素。

（2）开挖隧道。根据浅埋偏压软弱围岩隧道工程的情况，需要在开挖之前运用合理的开挖技术，并且进行围岩的承载情况、施工进度、质量等多因素考虑，从而选用合适的开挖方法。

台阶法比较适用于土质比较好或者软弱围岩的施工，运用台阶法进行开挖，主要是把断面分成两个以上的工作面，比如上下两个，或者多个，进行分步地开挖。台阶法主要由正台阶、中隔壁台阶法等组成。虽然台阶法施工比较迅速、简单，而且适用性较强、拥有足够的作业空间，但是台阶数不能太多，而且需要注意台阶的长度。

预留核心土开挖方法上部有核心土支撑开挖面，再进行拱部的初次支护，开挖面也较为稳定[1]。主要是利用掘进机进行拱部的开挖，架钢支撑挂钢筋网，并喷射混凝土。根据变形情况，也能安排二次衬砌。和台阶法相比，由于有拱部的初次支护的保护，在此基础上进行核心土和下部的开挖，安全性较高。虽然开挖面由于有核心土，所以较为稳定，施工也较为安全，台阶的长度也可以加长，机械化程度相对较高，施工进度较快。但是由于开挖过程中，围岩要多次受到扰动，而且分的断面较多，可能造成围岩变形的增大，所以也需要对开挖面和前方岩体辅助预支护或者预加固。

CD中隔壁法，可以运用在地层质量较差、但是沉降要求高的工程中。CRD交叉中隔壁法，比CD法多了临时增加的仰拱，但是施工过程中也需要严格遵守正台阶法的施工要点，快速进行开挖工作，工作面留有核心土或者用混凝土喷射进行封闭，以减少工作面的沉降。虽然CRD法配合初期支护能够满足要求，但是随着施工步骤的增多，对围岩造成的扰动次数增多，初期支护虽然承担了一定的应力，也会因为步骤的增多，应力分布变得复杂，所以在实际开挖的过程中，需要结合地质、水文以及周边情况等多种因素，采用稳定性高、效率高的开挖方式，并配合各种强支护来控制围岩的变形。

（3）监控测量。在隧道施工的过程中，需要对围岩进行准确的测量，以了解围岩的动态，判断围岩的稳定性，所以在施工前和施工过程中需要对围岩进行测量，也根据测量的数据结果，对支护的参数进行调整，以保证支护的效果。也可以根据测量的数据，判断围岩的稳定，在发生事故之前，及时采取相关措施[2]。测量的项目包括地表的沉降、隧道净空收敛量等，从而判断围岩是否稳固。在测量的仪器选择上，根据测量的对象围岩、衬砌、钢拱架等，测量的部位地表、初期支护等，测量的类型位移等，计算出误差的范围、估算物理量的变化范围，根据测量的重要度来确定测试仪器和测量仪器。

（4）隧道防排水。主要是以堵为主，进行防水和排水的结合，堵水指的是采用注浆止水，防水是在初期支护和二次衬砌之间设置防水层。在初期支护基本稳定且衬砌合格之后，进行防水层施工，防水卷材固定在初期的衬砌之上，采用专用的热合机进行焊接。二次衬砌是由下向上进行浇筑并振捣密实，振捣器不接触防水层，并处理好施工缝。