淺埋偏壓軟弱圍巖高鐵隧道施工技術探索

陶文龍

深圳鐵路投資建設集團有限公司 廣東 深圳 518000

引言

軟弱圍巖的穩定性較差，容易引發塌方事故的發生，但是施工技術的不合理，也會對隧道施工的質量造成影響，所以需要對地質情況進行詳細的勘察分析的基礎上，選用合適的施工技術，增強圍巖的穩定性，以提高施工的安全和保障隧道結構的穩定、施工的效率以及安全性。

1 病害常見表現

圍巖條件和地層的偏壓會導致隧道變形、坍塌，隧道如果處于嚴重偏壓的狀態，甚至隧道結構會發生病害和失穩。噴射混凝土會產生開裂、掉的快的情況，嚴重的話，也會發生坍塌。針對淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工，傳統的施工技術方法，是把木支撐作為臨時的支護手段，運用上下導坑、上導坑、導坑棚架等方式進行開挖，但是這種施工下，拱圈容易下沉開裂，有一定的施工風險，而且施工質量無法得到保障，實際施工進度也較為緩慢。

2 產生病害的原因

產生偏壓的主要原因有三點，第一點是由于地形的不對稱，第二點是地質巖層，第三點是施工的原因。產生的偏壓也有所不同，一種是由于地形因素造成的地形偏壓，還有施工方法和施工順序造成的施工偏壓。而且本身淺埋隧道在開挖的過程中，由于有軟弱圍巖、風化帶等各種影響因素，與深埋隧道相比，更容易在開挖工程中以及開挖完成之后發生拱頂下沉、隧道凈空收縮等情況。比如淺埋隧道的掌子面前方會先行下沉，造成地表下沉，所以需要采取相關的施工措施，以保證前方地層的穩定、施工的安全。

3 相關施工技術

（1）預支護加固。由于淺埋偏壓軟弱圍巖沒有很強的承載力、穩定性較差，所以需要進行超前預支護和預加固，可以增強圍巖的穩定性，加快施工的進度，也能保障施工的安全以及質量。

超前小導管注漿加固，主要是沿著隧道拱部輪廓外側布置超前小導管，選用焊接鋼管或者無縫鋼管作為超前小導管，長度應該大于循環進尺的兩倍。小導管從鋼格柵的腹部穿過，后端支承在鋼格柵上并焊接牢固，前端鑲嵌在地層中。把小導管的端頭制成錐狀并進行封閉，尾端設置鋼筋加強箍，管身布置溢漿孔。在小導管加固底層的時候，應根據現場試驗和地質情況確定注漿漿液，并根據漿液的類型，確定注漿壓力和注漿設備。

深孔注漿加固的注漿孔的位置、角度和深度應符合要求，注漿段的長度應該考慮地層、地下水和鉆孔設備的情況，并預留一定的止漿墻厚度。漿液的材料和類型應該現場試驗確定，而且也要考慮地質、地下水和周邊條件等因素。

（2）開挖隧道。根據淺埋偏壓軟弱圍巖隧道工程的情況，需要在開挖之前運用合理的開挖技術，并且進行圍巖的承載情況、施工進度、質量等多因素考慮，從而選用合適的開挖方法。

臺階法比較適用于土質比較好或者軟弱圍巖的施工，運用臺階法進行開挖，主要是把斷面分成兩個以上的工作面，比如上下兩個，或者多個，進行分步地開挖。臺階法主要由正臺階、中隔壁臺階法等組成。雖然臺階法施工比較迅速、簡單，而且適用性較強、擁有足夠的作業空間，但是臺階數不能太多，而且需要注意臺階的長度。

預留核心土開挖方法上部有核心土支撐開挖面，再進行拱部的初次支護，開挖面也較為穩定[1]。主要是利用掘進機進行拱部的開挖，架鋼支撐掛鋼筋網，并噴射混凝土。根據變形情況，也能安排二次襯砌。和臺階法相比，由于有拱部的初次支護的保護，在此基礎上進行核心土和下部的開挖，安全性較高。雖然開挖面由于有核心土，所以較為穩定，施工也較為安全，臺階的長度也可以加長，機械化程度相對較高，施工進度較快。但是由于開挖過程中，圍巖要多次受到擾動，而且分的斷面較多，可能造成圍巖變形的增大，所以也需要對開挖面和前方巖體輔助預支護或者預加固。

CD中隔壁法，可以運用在地層質量較差、但是沉降要求高的工程中。CRD交叉中隔壁法，比CD法多了臨時增加的仰拱，但是施工過程中也需要嚴格遵守正臺階法的施工要點，快速進行開挖工作，工作面留有核心土或者用混凝土噴射進行封閉，以減少工作面的沉降。雖然CRD法配合初期支護能夠滿足要求，但是隨著施工步驟的增多，對圍巖造成的擾動次數增多，初期支護雖然承擔了一定的應力，也會因為步驟的增多，應力分布變得復雜，所以在實際開挖的過程中，需要結合地質、水文以及周邊情況等多種因素，采用穩定性高、效率高的開挖方式，并配合各種強支護來控制圍巖的變形。

（3）監控測量。在隧道施工的過程中，需要對圍巖進行準確的測量，以了解圍巖的動態，判斷圍巖的穩定性，所以在施工前和施工過程中需要對圍巖進行測量，也根據測量的數據結果，對支護的參數進行調整，以保證支護的效果。也可以根據測量的數據，判斷圍巖的穩定，在發生事故之前，及時采取相關措施[2]。測量的項目包括地表的沉降、隧道凈空收斂量等，從而判斷圍巖是否穩固。在測量的儀器選擇上，根據測量的對象圍巖、襯砌、鋼拱架等，測量的部位地表、初期支護等，測量的類型位移等，計算出誤差的范圍、估算物理量的變化范圍，根據測量的重要度來確定測試儀器和測量儀器。

（4）隧道防排水。主要是以堵為主，進行防水和排水的結合，堵水指的是采用注漿止水，防水是在初期支護和二次襯砌之間設置防水層。在初期支護基本穩定且襯砌合格之后，進行防水層施工，防水卷材固定在初期的襯砌之上，采用專用的熱合機進行焊接。二次襯砌是由下向上進行澆筑并振搗密實，振搗器不接觸防水層，并處理好施工縫。

4 結束語

通過預支護等措施，提高圍巖的穩定性，在此基礎上，進行隧道的開挖，在此過程中，也需要做好觀測和防排水工作，從而讓整體工程的施工質量得到保證，并通過工程經驗的不斷總結以及工程施工技術的不斷改進，來真正提升高鐵隧道的施工技術。