隧道工程浅埋偏压软弱围岩段施工技术分析

于晓杰

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 顺义 101300）

0 引言

在隧道工程施工中，浅埋偏压软弱围岩不仅直接影响施工周期和工程质量，更对施工安全产生极大的威胁。为解决浅埋偏压软弱围岩带来的问题，近年来涌现出各种加固技术，如锚杆支护、喷射混凝土、预拓爆破等。这些技术能有效增强软弱围岩的稳定性，保证施工过程中的安全性和工程质量，为隧道工程的施工提供更好的技术支持。

兴杆公路上坪隧道浅埋偏压软弱围岩段施工中存在的隧道变形过大、边坡失稳、渗水等问题，对于隧道施工过程及后期的使用影响十分严重。因此必须选择合适的围岩施工方法进行处理，通过边坡施工、地表和冲沟注浆加固处理、反压墙施工等施工技术的应用，避免对隧道施工造成更大的影响。

1 工程概况

兴杆公路上坪隧道位于柳州市融水苗族自治县境内，为一座单洞双向公路隧道，全长1455m，起讫桩号为K33+390～K34+845。该隧道主洞设计最大开挖宽度为10.6m，最大开挖高度为8.3m（含仰拱），内轮廓采用三心圆形式，曲中墙，隧道建筑限界净宽10.0m，净高5.0m，洞口进出口型式均为端墙式[1]。

2 隧道浅埋偏压软弱围岩施工存在的问题

上坪隧道出口段隧道（里程K34+835～K34+780）遭遇浅埋偏压软弱围岩，围岩结构受力复杂，一旦相应的施工措施出现误差，势必会引发隧道变形过大、边坡失稳、坍塌等问题，因而针对该隧道围岩施工方法的选取十分重要。对该段隧道周边地形条件、埋深情况等进行详细勘测，并根据设计图纸分析后可知，隧道浅埋偏压软弱围岩施工主要存在如下问题：

（1）兴杆公路上坪隧道出口段埋深仅为0～12.82m，属于浅埋隧道。此外，上坪隧道出口段所覆地层的地质以砂类土层、风化堆积碎石土层等为主，同时隧道的一侧山体覆盖土层厚度太薄，造成隧道结构两面荷载不对称，容易出现边坡失稳、水平位移。

（2）隧道洞身围岩上部地层主要为碎石土、强风化层，厚度不均，风化不均，处于节理裂隙发育密集带，围岩自稳性差，开挖过程中容易出现隧道拱顶坍塌、变形。

（3）隧道区属构造剥蚀、侵蚀丘陵低山地貌，山涧沟谷发育，冲沟切割较深，为节理裂隙密集带导水、储水构造，隧道下穿多处冲沟底部，其中一处隧道开挖线距离冲沟底仅为1.9m，雨季施工隧道易产生突水、涌水、突泥等工程地质问题[2]。

兴杆公路上坪隧道施工中存在的相隧道变形过大、边坡失稳、渗水等问题对隧道施工过程及后期的使用影响十分严重。因此必须选择合适的围岩施工方法进行处理，避免对隧道施工造成更大的影响[3]。

3 隧道浅埋偏压软弱围岩段施工技术的应用

3.1 边坡施工

浅埋隧道的围岩一般较为软弱，因此需要采取有效的坡顶减压及支护措施，以确保施工安全和隧道的稳定性。上坪隧道出口段共55m的围岩属于Ⅴ级，层理、节理之间全部填充着湿润的黏土，整体性差，且自稳性及裂隙水非常发育。洞身开挖前需对边仰坡进行锚喷支护，同时进行防排水施工，在支护过程中，应符合下列要求：

（1）边坡按照2级台阶1∶0.5比例进行放坡，从上至下逐层开挖并施工防护；

（2）开挖后应及时封闭临空面，在24h内完成C25喷射混凝土面层初喷；

（3）初喷完成后进行Φ22 药包锚杆施工，锚杆按照1m×1m 梅花形布置，长度4m，孔口处安装150mm×150mm×14mm锚垫板，并同板面加强筋锚杆焊接至一起，使坡面防护的整体性得到加强；

（4）待药包锚杆施工完成后，进行挂网喷混凝土施工。钢筋网片采用直径8mm光圆钢筋，网格间距10cm×10cm，喷10cm厚C25混凝土；

（5）上一层边坡支护完成后，应至少间隔48h方可允许开挖下一层；

（6）施工期间坡顶应严格按照设计要求控制施工荷载，并测量水平位移偏距；

（7）两层边坡之间台阶应设置排水沟、截水沟等用于边坡排水，排水沟和截水沟宜用浆砌片石并用砂浆抹面；

（8）施工过程中严格按照规范要求进行施工，并做好施工记录。

3.2 地表和冲沟注浆加固处理

在洞身开挖前应对隧道洞身埋深较浅段进行地表注水泥浆，对地表进行加固处理，减少洞身开挖时出现的地面沉降及扰动。隧道穿越冲沟段在上游处设置拦水坝，并通过3根直径1.5m波纹管引流至下游处，保证隧道穿越冲沟段无水环境，并注双液浆加固地表。注浆的加固范围需超过隧道开挖轮廓线外3m。注浆过程中应注意以下要求：

（1）注浆管采用外径42mm、厚4mm的热轧无缝钢管，长度为0.5～8m，0.9m×0.9m梅花形布置，为便于注浆管插入地表，钢管前段宜做成尖锥状，并在管身上开直径8mm注浆孔，以保证浆液扩散至周围地表[4]，起到加固作用（见图1所示），注浆管平面展开示意图见图2所示。

图1 注浆管大样图

图2 注浆管平面展开示意图

（2）灌水泥净浆技术参数：水灰比w/c=1，水泥含量不小于1200kg/m³；灌浆压力P=0.5～2.5MPa；注浆材料采用P·O42.5水泥。

（3）双液浆技术参数：P·O42.5 水泥-水玻璃双液浆（水∶水泥∶水玻璃=1∶1∶0.7），水玻璃浓度35°Be’，模数3.2，浆液凝胶时间在20s之内。

（4）成孔后用空压机通过管道输送高压空气进行吹孔，输送风压不小于0.3MPa，将孔内粉尘及泥浆吹扫干净。

（5）注浆前应先抽样做试验，测定区域的沉淀值；钻孔及注浆应隔孔施工，且应成孔即注浆，不应钻孔完成后才进行注浆；注浆之前做好地面及周边建筑物的变形监测，实时观测周边环境变化，且严格控制注浆压力，如周边建筑物及地形有明显变化，应立刻停止注浆；注浆过程中做好现场影像资料及注浆记录表，事后及时整理分析归档；注浆结束后通过安装地表沉降监测点，监测地表沉降数据，并及时采取相应措施，以避免发生较大影响。

3.3 反压墙施工

在隧道施工中，偏压作用容易导致围岩发生塑性变形或者破坏，导致围岩失去稳定性，进而出现滑坡、坍塌等事故；还容易引起地面沉降，会对周边的建筑物和管线等设施产生影响。针对该问题，将上坪隧道出口明洞反压墙进行顺延40m，反压墙基础嵌入到稳定的基岩之中，深度在2m以上，由此确保消除偏压作用对隧道施工及线路周边既有建筑物的影响。反压墙施工现场效果见图3所示。

图3 反压墙施工现场效果

4 结束语

综上所述，隧道工程遭遇浅埋偏压软弱围岩施工时，会对周围环境和隧道结构产生影响，因此需要采取相应措施来缓解其影响。加强边坡支护、地表注浆和合理设置反压墙是有效的解决方法。通过这些措施的综合运用，可以提高隧道施工的安全性和效率，同时减小对周围环境的影响。根据上坪隧道现场施工的效果反馈，在隧道出口端浅埋偏压段施工过程中，山体水平位移、地表沉降及隧道洞内沉降观测均符合设计规范要求，隧道施工顺利安全，这有力地证明了相关技术措施的有效性，可作为类似工程的参考。