浅埋偏压破碎围岩隧道施工技术研究

任 佳 鹏

(山西太旧高速管理有限责任公司，山西 晋中 030600)

浅埋偏压破碎围岩隧道施工技术研究

任 佳 鹏

(山西太旧高速管理有限责任公司，山西 晋中 030600)

从地形、地质、外力作用三个角度入手，探讨了偏压隧道的成因以及特点，并结合具体的施工实例，分析了偏压隧道在施工过程中存在的问题及其具体的解决措施，以提高浅埋偏压破碎围岩隧道的施工水平。

偏压破碎围岩，隧道，施工

浅埋的偏压隧道是偏压隧道的一种，虽然具有偏压隧道的基本特征，但是同时也因为浅埋的特殊性，增加了施工的难度，所以常常被视为一种特殊的工程。需要对其特性进行总结与分析，掌握其施工过程中的难题，进而为隧道施工提供科学的指导，确保工程施工的安全性。

1 浅埋偏压隧道的成因

通常来讲围岩的压力具有明显的不对称性的隧道工程，均可以称之为偏压隧道，这类隧道因为支护结构会受到偏压荷载的影响，所以在施工建设的过程中具有较大的困难性，而造成这种现象的原因包括地形地质因素的影响，也包括了外力因素的作用。

1)地形因素的作用。在傍山的隧道或者是隧道的洞口地段，地面的横坡基本都比较陡峭，且隧道的深度也比较浅，所以在不对称的荷载力的作用下，隧道初砌一侧会形成压力较大的主动压力区域，而另一侧则是压力较小的被动压力区域，这种侧压力不均等的状况大多数存在于浅埋的隧道之中，并且具有一定的规律。

2)地质原因的影响。隧道周围的围岩产状的倾斜或者是节理的发育都会使得岩层中间的软弱结构面或者是滑动面在施工扰动的作用下出现滑动，同时岩溶作用的存在，也会使得施工的过程中遇到较不稳定的结构，出现隧道的偏压。

3)外力作用的影响。这种作用主要指的是施工方法不当以及支护结构架设不正确等现象的存在使得隧道一侧的围岩发生坍塌，而另一侧出现了应力集中的现象，由于不是岩层本身的问题，所以这种情况经过施工技术调整与改进之后便基本可以得到解决。

不同影响因素造成的偏压情况见图1。

2 偏压隧道的问题与处理

2.1 案例介绍

本文选取了某隧道左线出口的偏压隧道的处理过程作为论证的案例，希望能够通过对该隧道建设过程中的问题分析与解决来阐明浅埋隧道施工过程中常见的问题以及其相应的处理办法。

该隧道工程位于河流的右岸，预计的施工高程为河床上7 m，出口处的边坡走向为48°左右，周边的地形坡度比较陡峭，可以达到40°左右的斜坡，出露出来的岩石为青白口系，节理发育明显，风化效果显著，岩体为破碎～较破碎之间的凝灰岩。隧道横断面的分析结果显示，隧道的洞室存在着一定的偏压，在施工过程中出现的问题包括：

1)开挖面“冒顶”。该隧道工程因为覆盖面厚度比较小，并且存在着冲沟斜交，在开挖至掌子面也就是与隧道的暗挖起点距离为20 m的时候，拱顶的上方地表出现了小范围的坍塌现象。

土方坍塌情况见图2。

2)隧道变形。左线的出口在开挖的过程中，出现了左拱腰内移、右边的拱腰外移以及拱顶下沉的现象，致使断面出现了明显的右倾趋势，个别严重的变形地段出现了整体右倾的现象，并且在山体的一侧出现了明显的偏压变形。

3)隧道初支、边坡裂缝及拱脚破碎。偏压力的存在与影响使得隧道结构内部的初期支护结构出现了多处的裂缝以及混凝土剥落的现象，尤其是在靠近山体的侧拱腰部位以及洞口的套拱部位出现了特别大的裂缝，在套拱右侧拱脚处的混凝土出现了局部的压碎现象，而在边仰坡以及洞顶的截水沟则出现了严重的开裂现象，同时洞顶也出现了落石现象，对施工人员的人身安全造成了威胁。

2.2 隧道施工过程中问题处理的总体原则

为了减少偏压力对隧道结构的影响与破坏，需要对隧道进行严密的检测，进而使得支护数据发生异常的时候能够及时的得到解决，通过采取必要的措施来降低事故的损失。如果是在已经建成并且投入使用的隧道工程，事故造成的损失将更大，也将更加难以解决，所以隧道在施工的过程中就需要注意偏压问题的存在，将预防工作作为减少事故几率的主要措施。

而对于发生了事故的隧道来讲，无论是在建的还是已经运营使用的隧道工程，都需要对支护结构进行加固，对不利的变形进行控制，避免损害与破坏的进一步扩大；之后开展细致认真的调研工作，找准病害出现的原因，并且据此拟定出切实的方案，并且坚持经济科学的原则对病害进行处理。

2.3 处理的具体措施

1)加固岩顶面。这对于冒顶问题来讲是必需的处理措施，在出现了冒顶问题的隧道工程中，首先应该停止掌子面的作业，并且对危险的土体进行清理，对已经开挖的但是尚未进行支护的断面进行混凝土的喷施，在混凝土凝固之后，需要对坍塌的孔洞进行回填处理，并且使用小型的导管在孔洞内部进行岩土体的加固，根据坍塌孔洞周边的地质条件以及围岩可能发生的变形情况，以45°左右的角度将小导管打设在山体内。

2)坚固支护结构。首先对耳墙进行了加高处理，完成了明洞以及仰拱的封闭以及衬砌的二次施工后，再通过回填对明洞的荷载进行了平衡；同时使用了锚索的框架防护，加强了隧道洞口支护结构的坚实性，进而保证了后续施工的安全，为了强化山体固定的效果，在明洞的外侧也设置了抗滑桩。

桩柱的布置见图3。

3)灌注水泥砂浆。这对于裂缝的弥补工作有着显著的作用，首先需要在山顶的地表进行槽体的开挖以及夯实的封闭工作，之后对底部的裂缝进行水泥砂浆的灌注工作，紧接着使用灰土进行人工的夯填，直至回填的灰土层高于地表20 cm左右，最后便是对坡面排水设施的完善，减少水流的拉力作用对于山体的侵蚀，减少山体裂缝发生的几率。

如果隧道出现了较为严重的偏压破坏，除了对出现的裂缝进行弥补以及在松软的山体内部进行加固之外，也需要对围岩进行注浆，继而对围岩的物理力学特征进行改善，减弱与改变围岩的偏压荷载，需要注意的是在使用钢管进行注浆的过程中要控制好注浆的压力，避免人为对围岩稳定性的扰动。

4)平衡偏压的荷载。对于一些软质岩石面积较大以及横坡较广的施工区域来说，单一的结构补强将会耗费巨大的经济成本，也具有较高的施工难度，所以可以在实际的施工过程中采取削坡以及回填的措施来对荷载进行平衡，改善隧道两侧受力的不平衡状态。

5)加固初期支护。偏压的影响会使得隧道的初期支护结构出现持续的变形，支护结构的变形会使得山体出现滑动，增加围岩的压力，反过来继续加速支护结构的变形，陷入恶性循环中，所以必须在支护结构的检测数据出现问题的开始便对支护结构进行加固与调整，减少其变形的恶性影响，保证隧道结构的稳定性。

6)治理蠕变以及滑坡。隧道的开挖会使得山体出现蠕变甚至是滑坡，这时需要采取减载刷坡，进而对滑坡的下部堆载进行反压，改变隧道的受力情况；同时，还可以采取对岩层的地质进行地表注浆的办法来阻止山体的移动；此外，设置挡滑板或者是在滑坡的山体上打设锚索框架等防护形式也能够起到阻止山体移动的目的。

3 结语

浅埋偏压是一种比较特殊的偏压隧道难题，具有较高的施工难度，在施工的过程中需要结合隧道周边的地质与地形条件进行施工方法的设计以及施工技术的选择，保证施工安全性的同时提高施工的科学水平，进而促使隧道工程顺利完工。

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Study on construction technology of shallow-buried bias fragmentized surrounding rock tunnel

REN Jia-peng

(ShanxiTai-JiuHighwayAdministrationCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Starting from three aspects of morphology, geology and external force, the paper explores bias tunnel causes and its characteristics, and analyzes bias tunnel construction problems and specific solving measures by combining with construction examples, with a view to improve the construction level of shallow-buried bias fragmentized surrounding rock tunnel.

bias fragmentized surrounding rock, tunnel, construction

1009-6825(2014)28-0195-03

2014-07-31

任佳鹏(1982- )，男，工程师

U455

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