公路隧道偏壓淺埋斷層破碎帶地段關鍵施工技術研究

伍志堅

湖北交投十巫高速公路有限公司 湖北 十堰 442000

目前主要針對某一工程進行了相應的探究，此工程的公路隧道長度為425m，在隧道的洞口處存在偏壓現象，并且洞身位于斷層破碎帶低段，同時局部還存在淺埋的問題，從工程的地質條件進行分析，可以明確隧道區域內的內部構造，以及斷層破碎帶區域對整個工程施工會產生一定的影響，同時附近的巖性破碎，富含大量的裂隙水，而且隧道局部出現淺埋極有可能導致塌頂問題，所以必須要對其特殊地段的施工關鍵技術進行分析。整個隧道的巖石層為V級，并且隧道的進口地段，穿越了整個活動的斷層，總體的巖性相對較軟，而且埋深較大的地段還存在圍巖變形的問題。

1 淺埋偏壓斷層破碎段地段的受力變形問題分析

1.1 偏壓隧道部分的受力變形分析

首先根據相關工程的具體特征，對偏壓隧道地段的受力變形問題進行分析，按照傳統的工程施工經驗來說，在進行研究的過程中，主要將偏壓隧道的受力狀況，即變形發展情況分為不同的三個階段，第一個階段是首先在隧道開挖，前期需要進行支護操作，在支護操作施工時，圍巖可能會對隧道內部產生一定的壓力，進而使隧道內部出現收斂變形問題，同時東西兩側的主動土壓力也會對其造成一定的變形影響，對靠山側的壓力值進行探測可以明確，其內部的壓力數值的變化速度要高于圍巖內破裂面形成的速度。所以這可能會造成隧道的洞頂部位土方進行初步施工的過程中可能會出現下滑的趨勢。

第二個階段是在針對圍巖進行施工的過程中，可能會出現不斷松弛的現象，因為巖體內部的凝聚力越來越低，所以導致圍巖側邊的壓力在不斷增加，因此在山體側壓力數值將會明顯高于外側的壓力數值，進而形成了擠出的發展趨勢，導致外側的圍巖在受力的過程中由主動土壓力，逐漸轉換為被動土壓力。而在洞頂位置的土方進行施工的過程中，因為其松弛和下滑的趨勢不斷增加，所以導致在和對稱的淺埋隧道進行對比時，其偏壓隧道的側壓力值相對較高。

第三個階段是如果在實際施工的過程中，初期沒有采取合理的支護措施，或者支護不及時將會導致隧道圍巖的變形問題得不到相應的約束，進而因為隧道圍巖自身的強度無法滿足后期的壓力支撐要求，從而使外側的圍巖出現變形問題。由于外側圍巖剛度和強度不斷下降，所以導致靠山側圍巖出現較為嚴重的變形問題，并且此變形的趨勢在急速的拓展，進而導致形成了相應的破裂面，而是整個靠山側的圍巖失去穩固性能。

1.2 偏壓隧道的結構性能破壞性狀分析

由于在實際施工過程中針對淺埋偏壓隧道進行施工時，其兩側的壓力可能會出現不對稱的現象，進而導致整個隧道在前期進行支護的過程中，內側拱橋的位置受到徑向應力和環向應力的數值都相對較小，進而使整個結構出現了受拉的狀態。而對于隧道外側的拱橋部位進行分析可以明確，其受到的徑向壓力和環向壓力的數值都要比對稱淺埋隧道受到的壓力數值要高很多，因此，導致在偏壓隧道受力分析的過程中，因為兩側的受力不對稱，而導致偏壓隧道的結構受到破壞。同時因為其受力不均勻問題，還會導致前來偏壓隧道的受力破壞程度更加明顯，進而與普通的淺埋隧道出現較大的差別。

在針對靠山側的邊墻位置進行受拉力分析的過程中，可以明確其相關結構的受拉強度已經達不到后期使用的強度要求，進而產生了相應的破壞性狀，其破壞性主要體現為錯臺破壞和縱向裂縫，而針對外側的邊墻位置進行受力分析時，因為其承受的壓力相對較大，所以也會對其結構產生一定的破壞作用。在受到壓力越來越大的情況下，可能會導致拱架出現變形問題，或者混凝土結構出現壓裂及掉塊問題。

2 隧道偏壓淺埋斷層破碎帶關鍵施工技術分析

2.1 偏壓隧道洞口段的支護與開挖技術分析

首先對偏壓隧道洞口段的開挖技術和支護技術進行分析，在洞口段的實際施工之前，首先要嚴格設計相應的開挖方案和支護方案，在邊坡進行開挖之前，要保證能夠在其開挖線的5m范圍以外進行截水天溝的設計。這樣能夠保證阻止地表水流入到施工現場的同時，還要針對邊坡進行坡面的防護操作，在邊仰坡操作完成以后再針對護工進行施工，需要沿著隧道進行開挖，并且要保證能夠事先設置超前的小導管，小導管的材質選擇直徑為42mm的鋼花管。在小導管中要注入標準質量和配合比的砂漿，進而保證能夠對隧道周圍的圍巖起到預加固作用，保證圍巖能夠提高自身的穩定性能。

然后對其洞口的偏壓段進行施工，在此段施工的過程中應該盡量減少仰坡開挖操作，并且要盡量的增加偏壓式明洞的長度，這樣在回填的過程中能夠保證通過暗洞作業提高整體的施工質量，在針對洞口進行施工時還要使用機械設備進行開挖，在開挖的過程中土石方的開挖順序應該是自上而下，并且按照橫向分區，豎向分區或者縱向分段的方式進行挖掘，為了保證能夠提高穩固性能，在后面應該緊跟著進行坡面的支護操作，邊坡的坡面不能太大，這樣可能會影響后期的開挖穩定性。

最后是需要對洞口和邊仰坡進行支護操作，在針對已經清理好的坡面進行操作的過程中，需要使用直徑為22mm的錨桿，長度為3m，保證錨桿之間的間距為1.5m，并且使用梅花形布置的方式。然后是需要對明洞位置和路基位置進行開挖，要保證在明暗交接的位置能夠預留出相應的核心土，這樣在后期施工的過程中可以更加便捷，同時在標高的過程中最好使用仰拱底標高的方式，這樣能夠保證在動身開挖時不會對下面的拱基底造成擾動。

2.2 淺埋斷層破碎帶的支護與開挖技術分析

然后對淺埋斷層破碎帶進行開挖和支護技術的分析，由于淺埋斷層破碎帶的受力情況相對較為特殊，而圍巖的自身穩定性能較差，所以必須要針對圍巖和支護結構兩側受力不均勻和不對稱等問題進行進一步的分析和預防，當前如果圍巖和支護結構的應力較為集中，將會使巖體整體的穩定性能受到破壞，并且導致其出現破裂和變形現象，所以必須要保證能夠針對此問題采取合理的應對措施，為了防止造成工程事故或者工程病害，在針對斷裂破碎帶的圍巖進行施工的過程中，要保證能夠提高其粘聚力，所以這就需要在開挖時，盡量降低對淺埋斷層破碎帶造成的損傷。

同時因為不對稱應力的影響，可能會導致破碎帶出現快速的變形現象，進而使隧道工程發生坍塌事故，所以在針對偏壓隧道進行圍巖變形和應力水平控制的過程中，必須要選擇合理的施工方法，首先要針對不同工程的圍巖級別進行分析，本次工程主要使用了三臺階七步的開挖方法，通過這種開挖方法能夠有效的控制二次襯砌和掌子面之間的距離，并且要保證此距離的長度不會大于開挖跨度的二倍，這樣能夠使前期的各個施工流程更加流暢。在使用三臺階七步開挖方法進行開挖操作的過程中，要保證能夠將三個不同的臺階劃分為7個工作面，然后按照7個不同的位置進行錯開式的開挖，同時在每一段開挖完成以后都需要及時進行支護操作，進而保證能夠在7個工作面上形成整體的支護系統，這樣能夠有效的縮短作業的時間。

3 隧道偏壓淺埋斷層破碎帶風險控制措施

在針對破碎帶施工風險進行控制的過程中，可以采取以下幾個措施，首先在前期支護操作的過程中可以采取相應的加固措施，為了保證能夠提高初期的支護強度，需要采取合理的支護措施，進而保證能夠使圍巖的剛度和強度性能得到相應的改善，所以這就需要首先控制好支護操作的時間，在前期盡量使用鋼管混凝土支護的方式，保證圍巖不會出現變形現象，同時還要對隧道中的圍巖進行預加固操作，并且注入相應的壓力漿，這樣能夠提高圍巖的自身穩定性。然后是還要針對山體的滑坡現象，采取合理的治理措施，首先是針對一些質地相對較軟的圍巖地段，必須要保證能夠注入相應的加固漿液，在滑坡形成以后，要通過采用坡腳修筑反壓擋墻的方式，減少滑坡造成的危害。

4 結束語

綜上所述，現階段在針對我國公路隧道工程進行施工的過程中，因為經常會遇到偏壓淺埋斷層破碎地段，所以必須要針對時間段采取合理的施工措施，進而保證能夠提高整個圍巖的穩固性能，確保公路隧道工程能夠順利竣工。