淺埋偏壓隧道施工對策

寧殿晶 桂 剛

陜西省交通建設集團公司

淺埋偏壓隧道施工對策

寧殿晶 桂 剛

陜西省交通建設集團公司

芭蕉隧道出口淺埋偏壓段未進行專門設計，受降雨、施工等因素影響，隧道貫通后出現邊仰坡蠕動，初期支護開裂等病害，對其補勘后，采取洞內注漿、洞外抗滑樁等方案，有效的控制了病害的發展，保證了運營安全，為類似工況隧道的設計與施工提供參考。

隧道；淺埋；偏壓；方案

1　引言

隨著我國交通事業建設的大力發展，在山區高等級公路、鐵路客運專線的大量修建，為保證線性指標，隧道洞口往往與坡體斜交，洞口段淺埋偏壓影響，出現了不同程度的病害，個別隧道甚至存在嚴重的安全隱患。如何安全、經濟、快速通過淺埋偏壓段，具有重要的實際價值。

2　工程概況

芭蕉隧道位于包茂高速安康至毛壩段的為分離式隧道，左洞總長3014m，起訖樁號ZK271+624～ZK274+638；右洞總長2996m，起訖樁號YK271+636～YK274+632。隧道呈北東～南南西向展布（走向方位約246°），為分離式隧道，單洞洞室凈空10.25×5.0m。

隧址區位于大巴山斜歪背斜南翼，高灘-兵房街褶皺束之次級雞鳴坡寬緩向斜南西翼，地層巖性覆蓋層主要由上覆殘坡積（Qedl）含碎石角礫粉質粘土、崩坡積（Qedl）碎塊石、滾石夾粉質粘土構成，下伏基巖地層由志留系下統陡山溝組（S1ds）絹云母板巖等構成，洞口地形見圖1。

圖1　右洞洞口及外側坡體

3　病害狀況

隧道施工順序為右洞，后左洞，左右洞貫通，右洞已完成大部分襯砌施工，左洞已完成初期支護施工時出現病害：YK274+ 500～YK274+550段襯砌施工完畢后5個月份襯砌出現環向開裂；ZK274+540～ZK274+580初支施工半個月出現支護開裂，拱架變形現象；左洞相應段落仰拱開始施工后不久，右洞YK274+ 500～YK274+550段襯砌開裂加劇，且YK274+550左側附近段落開裂處出現襯砌混凝土剝落，二襯鋼筋外露，橫向出現2cm以上的位移，山頂明顯出現開裂，并呈現加劇趨勢。

4　原因分析

4.1地質補勘

施工階段補充做了斜坡穩定性專題勘察，結果表明：出口段斜坡表面雖有崩坡積層分布，但其厚度較小，屬基巖表面風化崩落堆積形成的自然斜坡。斜坡區覆蓋層厚度不大，勘探未揭露滑帶或連續貫通的軟弱結構面（夾層）。下伏基巖巖層產狀與坡面構成反向結構，地質調查未見基巖變形開裂現象，自然斜坡整體處于穩定狀態。斜坡前緣在強降雨條件下產生了局部坍滑破壞現象，其范圍局限于人工斷面附近的淺部土層。原因是工程切腳改變了斜坡原始應力分布狀態使其穩定性降低，在強降雨飽水軟化作用下，誘發臨空坡體坍滑破壞。因此，工程活動及強降雨是影響斜坡穩定的重要因素。

勘察結論：天然狀態下，斜坡整體穩定性較好，無變形破壞的危險；飽水狀態下，處于基本穩定狀態；而前緣臨空土體具有發生坍滑破壞危險；飽水+地震狀態下，具有發生滑動破壞危險。

4.2病害原因

造成洞內襯砌與支護以及地表的開裂原因有以下幾點：①出口段偏壓作用及雨水作用，是出現病害的內在關鍵因素；②施工順序不當，對于偏壓隧道先施工內側，再施工外側洞內，外側洞身圍巖穩定過程中，必然引起內側隧道襯砌或支護變形；③施工臺階過長；④ 出口段未進行反壓。

隧道開挖、洞內變形、地表變位和洞內襯砌開裂幾方面互為因果，相互影響。隧道的開挖（含施工便道開挖等）影響了覆蓋層的整體穩定性，出現地表開裂、錯臺和位移現象，而地表變位使得巖體內部結構變化，出現應力重分布，隧道內某些地段的圍巖荷載加大，致使洞內坍方和二次混凝土襯砌開裂。隧道出口坡體開裂是由于隧道開挖地形、地質偏壓引起較大變形產生的，判斷為坡體蠕動變形，如不及時處治，勢必會導致隧道出口山體失穩。

5　處理方案

結合以上分析原因，方案如下：洞內采用周壁注漿加固。采用長6m、φ50×4鋼花管，間距1.2m×1.0m，每環18、19根交錯布設對洞身周圍巖體加固；淺埋偏壓段地表采用回填M7.5漿砌片石處理。外采用抗滑樁支擋（見圖2）。斷面采用3.0m×2.0m，共18根，靠洞口NO.1～NO.4根長30m，其余均為20米。NO.1～NO.5抗滑樁需懸挑出來，其它伸入地表內，懸挑的抗滑樁間設置斜向現澆砼肋板穩固回填漿砌片石。采用以上方案，經歷3個雨季為出現異常，該隧道運營狀態良好。

圖2　抗滑樁布置圖

6　結語

淺埋偏壓隧道首先在設計階段不容忽視，須詳細勘察、專門設計，進行隧道開挖時，對隧道洞體邊坡的巖體結構特征及穩定性進行全面評價，當穩定性較低時，加固山體確保山體穩定后，采取適當的施工方法；其次須遵循先外后內，短進尺、強支護，及時封閉，二次襯砌采用鋼筋混凝土；再次后施工隧道施工時，加強先施工洞室的監測，出現異常，停止施工，及時采取措施。

［1］JTGD70—2004公路隧道設計規范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］湖北省神龍地質工程勘察院.芭蕉隧道出口斜坡工程施工補充勘察研究報告［R］.2008.

［3］李彬.偏壓隧道病害特征及其控制措施［J］，鐵道科學與工程學報，2011，12：59—63.

［4］劉小軍，張永興.淺埋偏壓隧道洞口段合理開挖工序及受力特征分析［J］，巖石力學與工程學報，2011，5：3067—3073.