淺埋偏壓軟弱圍巖高鐵隧道施工技術(shù)探索

陶文龍

深圳鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣東 深圳 518000

引言

軟弱圍巖的穩(wěn)定性較差，容易引發(fā)塌方事故的發(fā)生，但是施工技術(shù)的不合理，也會(huì)對(duì)隧道施工的質(zhì)量造成影響，所以需要對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察分析的基礎(chǔ)上，選用合適的施工技術(shù)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，以提高施工的安全和保障隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、施工的效率以及安全性。

1 病害常見(jiàn)表現(xiàn)

圍巖條件和地層的偏壓會(huì)導(dǎo)致隧道變形、坍塌，隧道如果處于嚴(yán)重偏壓的狀態(tài)，甚至隧道結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生病害和失穩(wěn)。噴射混凝土?xí)a(chǎn)生開(kāi)裂、掉的快的情況，嚴(yán)重的話，也會(huì)發(fā)生坍塌。針對(duì)淺埋偏壓軟弱圍巖隧道施工，傳統(tǒng)的施工技術(shù)方法，是把木支撐作為臨時(shí)的支護(hù)手段，運(yùn)用上下導(dǎo)坑、上導(dǎo)坑、導(dǎo)坑棚架等方式進(jìn)行開(kāi)挖，但是這種施工下，拱圈容易下沉開(kāi)裂，有一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，而且施工質(zhì)量無(wú)法得到保障，實(shí)際施工進(jìn)度也較為緩慢。

2 產(chǎn)生病害的原因

產(chǎn)生偏壓的主要原因有三點(diǎn)，第一點(diǎn)是由于地形的不對(duì)稱，第二點(diǎn)是地質(zhì)巖層，第三點(diǎn)是施工的原因。產(chǎn)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(kāi)挖的過(guò)程中，由于有軟弱圍巖、風(fēng)化帶等各種影響因素，與深埋隧道相比，更容易在開(kāi)挖工程中以及開(kāi)挖完成之后發(fā)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(huì)先行下沉，造成地表下沉，所以需要采取相關(guān)的施工措施，以保證前方地層的穩(wěn)定、施工的安全。

3 相關(guān)施工技術(shù)

（1）預(yù)支護(hù)加固。由于淺埋偏壓軟弱圍巖沒(méi)有很強(qiáng)的承載力、穩(wěn)定性較差，所以需要進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)和預(yù)加固，可以增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，加快施工的進(jìn)度，也能保障施工的安全以及質(zhì)量。

超前小導(dǎo)管注漿加固，主要是沿著隧道拱部輪廓外側(cè)布置超前小導(dǎo)管，選用焊接鋼管或者無(wú)縫鋼管作為超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)度應(yīng)該大于循環(huán)進(jìn)尺的兩倍。小導(dǎo)管從鋼格柵的腹部穿過(guò)，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(dǎo)管的端頭制成錐狀并進(jìn)行封閉，尾端設(shè)置鋼筋加強(qiáng)箍，管身布置溢漿孔。在小導(dǎo)管加固底層的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和地質(zhì)情況確定注漿漿液，并根據(jù)漿液的類型，確定注漿壓力和注漿設(shè)備。

深孔注漿加固的注漿孔的位置、角度和深度應(yīng)符合要求，注漿段的長(zhǎng)度應(yīng)該考慮地層、地下水和鉆孔設(shè)備的情況，并預(yù)留一定的止?jié){墻厚度。漿液的材料和類型應(yīng)該現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，而且也要考慮地質(zhì)、地下水和周邊條件等因素。

（2）開(kāi)挖隧道。根據(jù)淺埋偏壓軟弱圍巖隧道工程的情況，需要在開(kāi)挖之前運(yùn)用合理的開(kāi)挖技術(shù)，并且進(jìn)行圍巖的承載情況、施工進(jìn)度、質(zhì)量等多因素考慮，從而選用合適的開(kāi)挖方法。

臺(tái)階法比較適用于土質(zhì)比較好或者軟弱圍巖的施工，運(yùn)用臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖，主要是把斷面分成兩個(gè)以上的工作面，比如上下兩個(gè)，或者多個(gè)，進(jìn)行分步地開(kāi)挖。臺(tái)階法主要由正臺(tái)階、中隔壁臺(tái)階法等組成。雖然臺(tái)階法施工比較迅速、簡(jiǎn)單，而且適用性較強(qiáng)、擁有足夠的作業(yè)空間，但是臺(tái)階數(shù)不能太多，而且需要注意臺(tái)階的長(zhǎng)度。

預(yù)留核心土開(kāi)挖方法上部有核心土支撐開(kāi)挖面，再進(jìn)行拱部的初次支護(hù)，開(kāi)挖面也較為穩(wěn)定[1]。主要是利用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行拱部的開(kāi)挖，架鋼支撐掛鋼筋網(wǎng)，并噴射混凝土。根據(jù)變形情況，也能安排二次襯砌。和臺(tái)階法相比，由于有拱部的初次支護(hù)的保護(hù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行核心土和下部的開(kāi)挖，安全性較高。雖然開(kāi)挖面由于有核心土，所以較為穩(wěn)定，施工也較為安全，臺(tái)階的長(zhǎng)度也可以加長(zhǎng)，機(jī)械化程度相對(duì)較高，施工進(jìn)度較快。但是由于開(kāi)挖過(guò)程中，圍巖要多次受到擾動(dòng)，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(duì)開(kāi)挖面和前方巖體輔助預(yù)支護(hù)或者預(yù)加固。

CD中隔壁法，可以運(yùn)用在地層質(zhì)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(shí)增加的仰拱，但是施工過(guò)程中也需要嚴(yán)格遵守正臺(tái)階法的施工要點(diǎn)，快速進(jìn)行開(kāi)挖工作，工作面留有核心土或者用混凝土噴射進(jìn)行封閉，以減少工作面的沉降。雖然CRD法配合初期支護(hù)能夠滿足要求，但是隨著施工步驟的增多，對(duì)圍巖造成的擾動(dòng)次數(shù)增多，初期支護(hù)雖然承擔(dān)了一定的應(yīng)力，也會(huì)因?yàn)椴襟E的增多，應(yīng)力分布變得復(fù)雜，所以在實(shí)際開(kāi)挖的過(guò)程中，需要結(jié)合地質(zhì)、水文以及周邊情況等多種因素，采用穩(wěn)定性高、效率高的開(kāi)挖方式，并配合各種強(qiáng)支護(hù)來(lái)控制圍巖的變形。

（3）監(jiān)控測(cè)量。在隧道施工的過(guò)程中，需要對(duì)圍巖進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，以了解圍巖的動(dòng)態(tài)，判斷圍巖的穩(wěn)定性，所以在施工前和施工過(guò)程中需要對(duì)圍巖進(jìn)行測(cè)量，也根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)支護(hù)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證支護(hù)的效果。也可以根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，判斷圍巖的穩(wěn)定，在發(fā)生事故之前，及時(shí)采取相關(guān)措施[2]。測(cè)量的項(xiàng)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(wěn)固。在測(cè)量的儀器選擇上，根據(jù)測(cè)量的對(duì)象圍巖、襯砌、鋼拱架等，測(cè)量的部位地表、初期支護(hù)等，測(cè)量的類型位移等，計(jì)算出誤差的范圍、估算物理量的變化范圍，根據(jù)測(cè)量的重要度來(lái)確定測(cè)試儀器和測(cè)量?jī)x器。

（4）隧道防排水。主要是以堵為主，進(jìn)行防水和排水的結(jié)合，堵水指的是采用注漿止水，防水是在初期支護(hù)和二次襯砌之間設(shè)置防水層。在初期支護(hù)基本穩(wěn)定且襯砌合格之后，進(jìn)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(jī)進(jìn)行焊接。二次襯砌是由下向上進(jìn)行澆筑并振搗密實(shí)，振搗器不接觸防水層，并處理好施工縫。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)預(yù)支護(hù)等措施，提高圍巖的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行隧道的開(kāi)挖，在此過(guò)程中，也需要做好觀測(cè)和防排水工作，從而讓整體工程的施工質(zhì)量得到保證，并通過(guò)工程經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)以及工程施工技術(shù)的不斷改進(jìn)，來(lái)真正提升高鐵隧道的施工技術(shù)。