隧道浅埋偏压段施工方法

隧道浅埋偏压段施工方法

王青超

中铁二十四局集团浙江工程有限公司浙江省杭州市310000

摘要：本文主要围绕着隧道浅埋偏压段施工展开分析，论述了施工的要点和施工的主要技术措施，以及可以为今后的相关施工工作提供参考。

关键词：隧道；浅埋偏压段；施工方法

一、前言

在隧道浅埋偏压段，施工工作必须要更加有效，必须要首先制定科学的施工方案，进而不断提升施工的水平，保证施工的质量，减少施工的错误出现。

二、引发隧道偏压的原因

隧道之所以会发生偏压是由于围岩因压力分布不均匀而导致支护受偏压荷载，究其根本原因是：

施工方法不当，导致开挖断面发生坍塌，使得围岩压力的稳定性受到破坏，最后因应力集中导致隧道偏压。要是采取适当的处理措施，才能确保施工的正常进行。

地质围岩发生产状倾斜，导致节理发育不良，其中的软弱结构面稳定性不够，一旦施工受到阻碍，就会导致岩体顺着层理面滑动。

隧道依山而建，所以，地面倾斜性大，产生很大的侧压力，隧道属于浅埋。

三、偏压隧道的研究方法

为了对偏压隧道提供设计依据及施工安全保障，针对各种场地的环境，中外学者和技术人员对此进行了多形式和多渠道的研究与探讨。对于偏压隧道的研究目前常使用以下几种途径：理论研究、模型试验以及数值模拟研究。

1、偏压隧道的理论研究现状

理论分析是从已有的结论出发，经过复杂的理论推导、证明，得出新的结论。鉴于地下工程应力场的复杂性，这种方法使用十分有限。

在这方面，安永林结合偏压隧道围岩压力的理论公式，分析了偏压隧道的围岩压力分布规律；吴红刚等提出了基于“隧道-边坡体系”概念的变形机理分析方法。

理论公式虽然有可靠的理论基础和无懈可击的推导过程，但往往由于预设过多假设，导致其考虑的因素较单一，形式较简单，只能为设计给出定性的指导。

2、偏压隧道的模型试验研究现状

模型试验是根据相似原理和相似准则，制造缩尺实物模型，用于预测原型工作性态，验证设计和计算结果的测试技术。通过物理模型试验方法来研究不同地质和地形条件下的偏压隧道能较好地反映实际情况。

在这方面，刘凤宣等从事了浅埋偏压软岩隧道的合理开挖方法及围岩的锚杆加固模型试验研究，根据试验研究结果，提出在浅埋偏压隧道的设计和施工中应遵循下述原则的建议：

钟新樵通过模型试验研究了土质隧道形成偏压的５大影响因素，即围岩状况、地表坡率、覆盖厚度、洞室尺寸及形状、施工方法。

李林等通过振动台模型试验研究了浅埋偏压洞口段隧道的地震响应特征。由于其局限性，工程上应用很少。

3、偏压隧道的数值模拟研究现状

模型试验方法虽能够比较真实地反映偏压状态下围岩力学性态变化特征，但模型试验方法往往耗时、耗力，仅适用大型工程。目前国内外学者主要采用数值模拟法进行研究。

开挖方法方面，唐明明等人采用三维建模对3种不同的开挖方式进行了数值模拟分析，提出了隧道深埋段采用三台阶法开挖，隧道浅埋段采用侧壁导坑开挖法以及全部采用上下台阶开挖法两种开挖方法；施工顺序方面，周玉宏等基于ANSYS有限元程序对云南某高速公路桥头隧道模拟了3种开挖顺序，分析得出了先行洞的优先原则，优化了其施工过程；围岩性状方面，王祥秋等基于动态监测与有限元数值分析，报道了某偏压隧道在施工过程中围岩位移的变化规律。

还有众多的工程技术人员，提出了大量的偏压隧道开挖、衬砌及支护等方面的工程技术措施。这些研究从不同侧面对偏压隧道结构稳定机理的揭示和修建技术的进步起到了有力的推动作用。但是由于其复杂性，从根本上解决问题还有许多工作要做。

四、工程概况

49省道东起温溪港，西止于船寮镇，施工里程约35公里，是青田县城链接周边城镇的重要通道。本项目起于拓宽改建的49省道青田鹤城至温溪段桩号K35+895处，路线自起点向西北前进，基本上与金丽温高速公路平行布线，设戈岙隧道至戈岙湾青田污水处理厂北边。

隧道按单洞双车道设计，速度按60Km/h设计；行车道W—2×3.50m；侧向宽度：L—1.5m；人行道：L—1.0m；总基本宽度：12.0m；戈岙隧道长330米，出口段（K36+850～K36+880）为浅埋偏压段，最小埋深不足5米；北面约50米是金丽温高速公路；西北侧约65米处是公墓；正西面约20米是待拆民房，南面约80米处是青田县污水处理厂，东面为在建的建筑群工地。

出口仰坡地表覆盖4米左右的残坡积含砂粉质粘土，下伏全-强风化花岗岩，厚约11米，开挖后坡体稳定性较差，属V级围岩。

五、隧道洞身开挖方法

施工应严格按照设计要求及新奥法原则施工，软弱地质段开挖应坚持：管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭的基本原则，确保施工及隧道结构安全。施工过程中，根据本段隧道结构类型和围岩类别，按以下方法进行施工：

1、开挖方法应考虑围岩并与支护衬砌相协调，应先超前支护后开挖，本段（30m范围）预支护采用“Ф108管棚+注浆”，开挖采用留核心环形开挖（台阶分部开挖法），人工挖掘或弱爆破。

2、环形开挖方法：

首先在拱部打超前长管棚+注浆，采用留核心土环形分部施工方法；环形的径间高度为2米，每次进尺控制在50—100cm，保留核心土。因为保留的核心土的作用非常大，可以当作业平台，更重要的是起到挡土作用，减少环形开挖后的临空面，有利于掌子面的稳定。开挖时主要以挖掘机为主，用人工挖除那些挖掘机挖不到的地方，如果遇到部分次坚石挖掘机难以挖动，则采用小炮预裂爆破法施工。洞身挖好后，经检查符合要求，再按设计要求安装钢拱架，钢拱架安装过程中注意安全防护，确保施工的安全。钢拱架安装好经检查符合设计及规范要求后，进行喷砼作业，喷砼时要控制喷层厚度。完成一个开挖、支护循环后，接着进行下一个循环施工。

3、施工工艺流程：

上部留核心土环形开挖→上部初期支护→核心土开挖→中部左（右）侧开挖（左右侧错开施工）→中部初期支护→仰拱开挖→仰拱初期支护

4、施工方法：

采用管棚超前支护，环向开挖保留核心土法开挖方法，上下台阶距离5～10米。开挖后立即初喷及挂网，然后架立18号工字钢拱架浅埋偏压地段铁路隧道保守设计I22工字钢（施作锁脚锚管）、锚杆支护、铺挂第二层钢筋网、复喷至设计厚度。

5、施工顺序：

先超前支护，后开挖并及时初期支护；开挖由上而下，衬砌由下而上的原则；开挖时应短进尺，弱爆破，平均每循环进尺0.5～1.0米，每天一个循环；每月平均进尺为25～30m。初期支护及砼施工应及时封闭。

六、结束语

综上所述，隧道浅埋偏压段施工只要按照科学的施工方案，提升施工的质量，就一定能够保证施工顺利进行，从而完善施工的各项工作，保证施工的有效果。

参考文献：

[1]陈建勋，姜久纯，罗彦斌.黄土隧道洞口段支护结构的力学特性分析[J].中国公路学报，2012，21（5）：75-80.

[2]徐建国，王复明，蕖迎春.隧道收敛变形监测及围岩特性参敷反演[J].中国公路学报，2013，21（3）：81-85.