大断面软岩浅埋偏压隧道施工技术构建

2021-04-12

智能城市 2021年5期

（四川交投建设工程股份有限公司隧道工程分公司，四川成都 610000）

在我国的铁路、隧道及公路的施工工程中，大断面软岩浅埋偏压隧道施工是比较常见的施工类型。目前在大断面软岩浅埋偏压隧道施工过程中存在许多问题，主要由于施工方法不合理或保护措施不当，如塌方、换拱等问题，阻碍了工程施工进度，对施工安全造成了严重威胁[1]。因此，为了确保隧道施工工程安全顺利开展，应加强对浅埋偏压隧道施工技术的研究，促使施工技术和施工流程具有合理性、科学性，提升施工效率，为我国隧道建设事业健康稳定发展奠定坚实的基础。

1 工程项目概况

该隧道建设项目位于剥蚀低山区，坡度范围25°～35°。隧道的部分区域具有山势陡峭的特征，坡面上植物茂盛，通过对地面情况的分析，可以发现地面表层主要由碎石土、黏土夹碎石和全风化晶屑凝灰岩三层结构组成。此工程项目属于孔隙潜水的地下水类型，雨季时地面水得到补给，水量比较丰富。风化晶屑凝灰岩位于地下水下面，具有节理缝隙发育表现特征，且岩质具有较好的密实性及硬度。在隧道设计工作中，受到实际情况的影响，隧道穿行距离较长，导致在隧道的进口段两侧发生偏压的情况，影响隧道的正常施工，应及时采取有效措施予以解决。

2 施工难点分析

2.1 隧道底部的承载力较差

隧道进口处的围岩类型主要为软塑状粉质黏土夹碎石和碎石土。工程正式开展后，根据地质勘查得到的数据信息可知，隧道进口的明洞段存在隧道底部晶屑凝灰岩风化严重的情况，增加了全风化层的厚度。风化层遇到水后软化，承载力发生变化，与具体的要求标准不相符。通过实际测算后得知实际承载力为230 kPa，与设计过程中明确规定的300 kPa不符，无法满足要求。

地表的相关沉降观测点的设置工作在暗洞施工流程开展后进行，在暗洞内布设大量的观测点，用以观察拱顶沉降情况，顺利开展相应的测量工作。分析测量数据可以发现，地表沉降累计值为175 mm，拱顶沉降累计值为190 mm。以上条件不具备合适的稳定性，会对正常施工造成严重影响，且具有隧道下沉的风险。

2.2 隧道发生横向位移现象

在较长的一段距离内，隧道会沿着坡脚穿行，受实际情况的限制，且此段地形复杂，不同厚度的覆盖层分布于隧道两侧，会对侧压力造成直接影响。在进口段，隧道覆盖层厚度范围为4～25 m，主要土质为坡积土，在施工的过程中存在发生变形或塌方的风险。因此，应加强监测工作，结合工程自身特点与隧道偏压情况进行分析，并以此为依据观测隧道横向位移情况，结果表明90 d横向位移累计值为34 mm，对隧道横向的稳定性进行判断，分析可知其稳定性情况，且具有出现横向位移的可能性。

2.3 围岩自稳能力较差

在施工过程中发现，隧道中存在一定数量的洞穴，洞穴形状各异、大小不一，对其深度的测算工作具有一定难度，对这些洞穴的直径进行估算，大约在0.4～1.4 m之间。原因主要是一定量的块石存在坡积土层中，块石受到外界因素的影响，出现滑落现象，且当石块滑落时互相间会出现搭架的情况，最后形成空洞[2]。土体中会有地表水渗入，在此基础上会形成相应的空穴水路，如果受到扰动会出现坍塌和变形，围岩的自稳能力较差。

2.4 围岩处于饱和软化状态

在进行施工的过程中，土体中存在较大的水量，对其进行取样分析，根据分析结果得知，土体中含水量为20%～25%。进行进口明洞段的三个断面的地质勘查工作后，钻孔处存在地下水外涌的情况。土层中存在较大的水量，会对围岩产生一定作用，促进围岩向软化和饱和状态发展，对土体的自稳能力造成影响，进而引起坍塌。

3 大断面软岩浅埋偏压隧道施工技术分析

3.1 施工原则

首先，根据本隧道工程的具体地质特征及前期施工过程中发现的难点，研究观测资料，明确隧道施工加固处理工作的原则。在进行软弱围岩偏压情况较严重的隧道施工工作时，首先应提升围岩的自身稳定性，确保不发生隧道横向位移的情况，隧道底部围岩的承载能力满足设计的要求，可提升隧道施工的效率和安全性。

其次，在施工过程中应遵循快速开挖、减少扰动、快速支护等原则。

3.2 施工注意事项

在进行软弱围岩隧道施工过程中，应合理选择支护方式，支护方式主要包括超前支护、临时支护等，可有效促进施工的安全。隧道的上部位置一般下可使用超前支护，提升防护效果。临时支护一般应用在初期的支护变形阶段，可以起到控制作用，对防止回塌现象的发生有较大的帮助，且可促进隧道支撑能力的提升。待隧道开挖到下半段时，应加强钢筋焊接钢架和钢管的使用力度，加固小导管，保证导管设计长度的合理性，为确保隧道施工的安全，可增加锁脚锚杆的数量。

3.3 施工措施

（1）合理调整进口明洞段的长度，促使暗洞段覆盖层的厚度加大，并降低偏压的严重程度。比如，以往明洞段设计长度为3 m，但在实际的施工过程中，发现存在不合理的地方，经过现场勘察和分析后，可以将其调整到44 m，增加暗洞进口覆盖层的厚度。

（2）针对施工方法的选择，本隧道工程可以采取双侧壁导坑法，此方法对于容易出现浅埋偏压地段，可缩小开挖断面面积，可保证工作面的稳定性。

（3）为提高工作面围岩性质的稳定性，提升基底围岩的承载能力，应科学合理调整以往设计的预支护结构形式。在进行暗洞段施工时，可增加超前长管棚预支护，控制环向距离，再开展施工。

（4）对初期的支护结构进行调整，促使围岩稳定并减小围岩的压力。对于山侧边墙，将原来砂浆锚杆施工调整为带排气装备的中空注浆锚杆施工，并对环向和纵向距离进行合理调整，适当延长施工长度[3]。

（5）采用小导管进行注浆，在工作面开挖过程中，采用小导管注浆施工，对易发生坍塌的部位进行稳定操作。

（6）应加强工程的防水和排水工作，防止围岩的性质受到地下水的影响发生改变。具体措施是进行隧道沟渠的疏通和完善工作，排除雨水的工作可以利用排水装置完成。为防止出现雨水下渗的情况，应封闭空洞或裂缝，及时堵截流水的洞穴，可以采取集中排放和饮水归巢的方法，解决工作面渗水问题。

4 双侧壁导坑法施工应用分析

在大面积软弱围岩浅埋偏压施工过程中，可以根据隧道工作面的特点，科学采用双侧壁导坑法，合理调整施工工序，不断完善施工方案[4]。

首先，针对隧道进口段左侧偏压问题，可先对右导坑进行施工，以减少左导坑施工时的侧边压力。由于软弱围岩稳定的时间较短，应保证开挖的速度，减少作业的高度和坡度，可利用弧形方式进行施工，有效避免因开挖面出现下滑导致的安全事故[5]。进行下部分施工工程时，不可忽略上部结构的稳定性，减少支护和围岩受到的侵扰，在进行两侧错开施工时，应注意上部悬空的问题。

其次，须对拱脚进行加固，须做好对钢架的锁脚稳固处理工作。

再次，两侧的导坑和上部支护结束后，须通过监测点的设置，以监控拱顶、拱脚及中部隧道横向的位移情况，发现位移的速率过大时，须采取措施，对初期的支护进行及时封闭处理。

最后，需要拆除临时搭建的钢架，及时跟进二衬结构施工，完成并对其进行加固防护[6]。