偏壓隧道的施工方法

趙明亮ZHAO Ming-liang

（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，西安 710021）

（The 4th Engineering Co.，Ltd.of China Railway 12th Bureau Group，Xi'an 710021，China）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)隧道施工工程提出了更高的要求。目前，國(guó)內(nèi)在隧道工程施工過程中，普遍采用礦山法、新奧法；在巖土隧道施工中，主要采用鉆爆法掘進(jìn)，以及掘進(jìn)機(jī)施工，對(duì)于城市地下等淺埋隧道，在施工過程中，采用明挖或蓋挖法進(jìn)行施工，同時(shí)使用地下連續(xù)墻，暗挖時(shí)采用盾構(gòu)法和淺埋暗挖法等較高技術(shù)含量的施工法。淺埋偏壓鐵路隧道在隧道施工中是難度較大的一種隧道。

1 工程概況

白塔寺隧道位于重慶市萬盛區(qū)境內(nèi)，穿越一脊?fàn)钌搅?，進(jìn)口里程D1K24+690，出口里程為D1K27+547，中心里程D1K26+118.5，全長(zhǎng)2857m，最大埋深206m。本部負(fù)責(zé)施工白塔寺隧道出口段，里程為D1K26+160 至D1K27+547。其中包括車站大斷面Ⅴ級(jí)圍巖152m，Ⅳ級(jí)圍巖75m，Ⅲ級(jí)圍巖320m，明洞5m，共552m；單線小斷面Ⅴ級(jí)圍巖30m，Ⅳ級(jí)圍巖400m，Ⅲ級(jí)圍巖405m，共835m。

隧道出口端淺埋段穿越突出山脊，屬于地形偏壓，出口覆蓋2～6m 碎石層，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)雷口坡組中厚層狀泥灰?guī)r夾頁(yè)巖，巖層傾角50～60°，巖層走向與線路走向一致。D1K27+390～D1K27+542 段屬于淺埋、地形嚴(yán)重偏壓地段。

2 隧道偏壓原因及判斷方法

2.1 隧道偏壓的起因 對(duì)于偏壓隧道，通常情況下，受各種原因的影響和制約，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致圍巖壓力出現(xiàn)不均勻性，從而使隧道支護(hù)受偏壓荷載的作用。主要原因包括：

2.1.1 施工原因 在施工過程中，因施工方法選擇不當(dāng)，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致開挖斷面發(fā)生局部的坍塌，從而影響圍巖壓力的穩(wěn)定性，使得應(yīng)力過于集中，進(jìn)一步造成隧道偏壓。如果對(duì)其進(jìn)行正確的處理，正常施工一般不會(huì)受到影響。

2.1.2 地質(zhì)原因 圍巖形狀發(fā)生傾斜，節(jié)理發(fā)育，其間存在軟弱結(jié)構(gòu)面，以及滑動(dòng)面等，在一定程度上弱化了自穩(wěn)能力，在施工過程中一旦受到擾動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致巖體沿著層理面發(fā)生滑動(dòng)。

2.1.3 地形原因 隧道依傍山體，地面明顯傾斜，進(jìn)一步增加了側(cè)壓力，并且隧道埋深比較淺。

2.2 判斷偏壓隧道 在判別隧道偏壓方面，由地形引起的偏壓圍巖類別、地面坡度以及覆蓋層厚度是3 個(gè)重要的因素。當(dāng)隧道外側(cè)拱肩至地表面的垂直距離t 值等于或小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值時(shí)，應(yīng)視為偏壓隧道。

3 施工方法及順序

3.1 上半部分的斷面施工 埋深大于3m 段，設(shè)置108mm×6mm 的大管棚。管棚長(zhǎng)度為40m，角度控制為2°，環(huán)向間距為40cm。與一般隧道設(shè)計(jì)的大管棚相比，由于40m 大管棚比較長(zhǎng)，在施作大管棚前，首先設(shè)置導(dǎo)向管。采用長(zhǎng)為2m、φ140mm 的鋼管對(duì)導(dǎo)向管進(jìn)行處理，通過全站儀進(jìn)行精確定位，在鋼護(hù)拱上焊牢。導(dǎo)向管的間距控制在40cm，仰角為2°。然后進(jìn)行超前預(yù)注漿，漿液采用1:1 水泥砂漿，水泥采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥。

3.2 開挖及加固邊坡 在開挖嚴(yán)重偏壓、淺埋隧道的過程中，容易擾動(dòng)圍巖，進(jìn)而在一定程度上直接威脅到施工的安全性。在開挖的過程中，盡量減少開挖的規(guī)模，并及時(shí)做好加固、防護(hù)工作，進(jìn)一步降低圍巖擾動(dòng)造成的自重應(yīng)力和施工時(shí)引起的偏壓影響。開挖后，在坡面上需要立即施作φ25 中空注漿錨桿，錨桿長(zhǎng)度為4m，間距為1.0m，并按照梅花形進(jìn)行布置，增強(qiáng)開挖山體邊坡的穩(wěn)定性。打入新鮮巖體的錨桿應(yīng)不小于3m，同時(shí)需要掛設(shè)20cm×20cm、φ6 鋼筋網(wǎng)，并噴射C25 混凝土進(jìn)行防護(hù)處理。

3.3 加固圍巖及反壓回填 在施工過程中，針對(duì)隧道存在的嚴(yán)重偏壓、淺埋特點(diǎn)，通過反壓回填的方式對(duì)偏壓側(cè)地質(zhì)較軟的位置進(jìn)行相應(yīng)的處理，同時(shí)用打夯機(jī)進(jìn)行分層夯實(shí)，并對(duì)空洞進(jìn)行填充處理。地表經(jīng)過夯實(shí)處理后，需要進(jìn)行深孔預(yù)注漿，注漿孔間距控制在3m，并按梅花形進(jìn)行布置，通過地質(zhì)鉆進(jìn)行成孔，孔徑為φ90mm。采用75mm×5mm 塑料管進(jìn)行注漿，在注漿深度方面不超過半斷面的開挖線，寬度超過隧道開挖輪廓線3-4m。

3.4 隧道下半部分?jǐn)嗝媸┕?完成上半斷面施工后，采用拉中槽、跳馬口開挖的方案對(duì)下半斷面進(jìn)行開挖處理。如果采用弱爆破或者下爆破，需要采用挖掘機(jī)同時(shí)配合人工進(jìn)行修整成形。在開挖過程中，需要對(duì)循環(huán)進(jìn)尺進(jìn)行嚴(yán)格的控制。開挖成形后，立即用C25 混凝土對(duì)開挖面初噴4cm，架設(shè)鋼拱架，打錨桿、并對(duì)混凝土進(jìn)行多次復(fù)噴，復(fù)噴厚度達(dá)到25cm，開花超過30m 即開始仰拱旋工，使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)。

3.5 支護(hù)施工 在施工過程中，通過聯(lián)合錨桿、網(wǎng)噴、鋼拱架等，采用φ25 中空錨桿注漿支護(hù)對(duì)圍巖進(jìn)行加固。錨扦長(zhǎng)度控制在4.0m，間距控制在1.0m×0.6m，在鋼拱架上，焊牢拱墻處錨桿的尾端。拱架采用I20a 工宇鋼進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，間距控制在60cm，用中φ20mm 鋼筋沿環(huán)向按間距1.0m 進(jìn)行聯(lián)合構(gòu)成整體。架設(shè)過程中，需要將10cm×20cm×32cm 的C20 混凝土墊塊鋪設(shè)在鋼拱底部，進(jìn)而在一定程度上防止鋼拱架出現(xiàn)下沉，同時(shí)將兩排φ20 鎖腳錨桿設(shè)置在鋼拱架的兩惻，其長(zhǎng)度為4m。C25 混凝土的噴射厚度控制在25cm，確保噴射混凝土的密實(shí)性。

3.6 仰拱施工 在開挖作業(yè)后，進(jìn)行仰拱施工，對(duì)于仰拱部分的圍巖，如果采用弱爆破，在這種情況下需要借助挖掘機(jī)，同時(shí)配合人工進(jìn)行修整。

3.7 襯砌施工 在對(duì)隧道進(jìn)行施工的過程中，對(duì)于嚴(yán)重偏壓、淺埋隧道來說，其圍巖特點(diǎn)表現(xiàn)為：內(nèi)應(yīng)力高、變形量大等，在襯砌施工時(shí)間方面有著嚴(yán)格的要求。如果襯砌施工時(shí)間過早，容易破壞襯砌結(jié)構(gòu)；如果襯砌施工時(shí)間過晚，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

3.8 監(jiān)控測(cè)量 在隧道施工過程中，通過監(jiān)控測(cè)量工作，可以進(jìn)一步了解圍巖的變形情況，以及山體的位移情況，進(jìn)而在一定程度上分析圍巖變形，進(jìn)而對(duì)最終的變形量、初砌施作最佳時(shí)間進(jìn)行確定。

3.9 施工管理 在施工過程中，需要做好工序間的銜接工作。完成開挖后，需要及時(shí)處理欠挖、危石等，同時(shí)架設(shè)鋼拱架、掛網(wǎng)等，進(jìn)而在一定程度上避免變形過大，造成隧道發(fā)生坍塌。

4 結(jié)束語(yǔ)

在施工過程中，對(duì)淺埋、偏壓隧道進(jìn)行施工，施工前，需要全面分析偏壓產(chǎn)生的原因，以及嚴(yán)重程度等，同時(shí)對(duì)各種影響因素進(jìn)行綜合考慮，確保制定的施工方案具有一定的可行性，同時(shí)確保施工的安全性。選擇的開挖方法要科學(xué)、合理，按照“超前支護(hù)、弱爆破、短進(jìn)尺、勤量測(cè)、強(qiáng)支護(hù)”的原則進(jìn)行開挖。準(zhǔn)備齊全各種施工用材料、設(shè)備等，快速、及時(shí)地進(jìn)行初期支護(hù)。在施工過程中，有效分析圍巖變形量測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)而對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的修改，同時(shí)采取恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施。

[1]馬燁.偏壓隧道半明半暗進(jìn)洞施工技術(shù)[J].建筑工程,2010（05）.

[2]楊帆.隧道淺埋段地表回填注漿及開挖支護(hù)施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007(5).

[3]黃波.巴灑老寨3 號(hào)偏壓隧道施工及病害處治技術(shù)[J].山西建筑,2009(28).