浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术研究

程津根

（宜春市公路事业发展中心靖安分中心，江西宜春 330699）

0 引言

近年来，在经济不断发展的大背景下，我国对交通建设更为重视，便利的交通是我国经济稳定发展的基础。作为交通工程重要组成部分的隧道工程，在施工过程中存在较大局限，容易受到各种地质条件的影响，并且存在一些不可预知的影响因素，给隧道工程施工造成较大阻碍。浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术的应用可以有效解决这一难题，其在科学合理的工艺流程和施工技术条件下实施，大幅度提升了隧道工程的安全性和可靠性。

1 浅埋偏压软弱围岩隧道概述

1.1 形成原因

浅埋偏压软弱围岩隧道形成的主要原因是该地区围岩受外力严重影响，出现变形和不对称的情况，导致偏压荷载对支护产生影响。这类隧道的产生主要有三个方面的原因，即施工技术、地质和地形[1]。

1.1.1 施工技术原因

在工程施工过程中，会应用许多施工技术，这些技术的应用是否专业会影响到工程的质量。当前，部分工程项目在施工之前，并未将所采用的施工技术和方法提前进行合理规划和分析，导致在开挖过程中发生坍塌，降低围岩压力，使隧道受到的压力不均匀，形成严重的安全隐患。

1.1.2 地质方面原因

在实际施工过程中，浅埋偏压软弱围岩隧道受到地质条件影响，若地质条件与有关的标准和规范不符，在实际施工中，会产生严重的误差，导致隧道形态软弱，对整体稳定性造成影响。另外，岩体在隧道施工中，易出现滑动的情况，产生偏差，这些因素严重影响着隧道工程质量，降低了竣工后的应用性。

1.1.3 地形方面原因

地形条件也会对隧道施工造成影响，通常情况下，隧道都是依山而建，其与地面之间有着一定的倾斜度，形成侧压。隧道由于不同压岩层的压力而受到影响，因此造成隧道浅埋深度存在差异性，这也是隧道发生偏差的主要原因之一。

1.2 浅埋偏压软弱围岩隧道特点

深埋隧道会形成承载拱，而浅埋隧道则不会。在浅埋隧道开挖时会受到地形和地质因素影响，如软弱围岩、地形差异、表层软弱堆积物等。在浅埋隧道开挖过程中和结束后都会出现拱顶沉降加快、隧道内发生净空收缩、地表产生裂缝等问题，有些部位还有可能出现掌子面稳定性较差的情况[2]。为有效解决这些问题，首先是提升掌子面稳定性，或是通过有效措施解决地表沉降。地表下沉和埋入深度存在关联，若埋入较深，承载拱会出现在隧道横断面中，可以把开挖产生的沉降控制在隧道四周。若埋入较浅，则不会出现承载拱。

为避免发生支护沉降并提升支持力，需要施工人员利用合理的方式，结合各种辅助方法来进行施工，如垂直锚杆、液压压注等。隧道前方的先行沉降情况是较大的影响，会造成地表大面积沉降，需要施工人员在施工前对前方地层进行改良，采用如水平高压旋喷或管棚等辅助性施工措施。

另外，在施工前还应详细地对地质进行勘查和测量，及时把监测结果提供给施工人员，以此形成完整具体的地质报告，利用有效的施工技术避免在施工过程中发生坍塌、岩石爆裂等事故，使工程能够顺利开展。

同时，这种施工方法可以降低工程施工中发生安全事故的概率，降低了投资成本，为企业减少不必要的支出。因此，很多进行浅埋偏压软弱围岩隧道施工的企业都十分重视隧道的地质。在实际施工操作过程中，应尽可能采用早进晚出的方式进洞，确保施工操作的有序进行；同时，还需要对洞门的建设进行严格把控，降低其对山体的干扰，从而提升整体施工水平，最大程度地保障施工的安全性和可靠性[3]。

2 浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术

2.1 超前支护及预加固

2.1.1 超前支护

在软弱破碎地质隧道施工过程中，即使利用深孔注浆进行止水固结，但还会存在范围的限制，并且在地质上和注浆过程中存在一些不确定因素，为确保施工的顺利进行，需要在开挖前进行超前支护。通常情况下是利用超前锚杆和超前小导管来进行超前支护，而超前支护的效果直接影响着掌子面的稳定性。从作用成效来看，超前支护有三个方面的作用：

第一，梁效果，超前支护的结构可以看作一个顺着隧道纵方向的梁结构，起到一个刚性梁的效果。

第二，壳效果，超前支护在掌子面前方能够形成一个壳结构，掌子面和附近围岩通过其厚度和刚性来确保自身稳定性。

第三，改良效果，增加隧道周围围岩的强度，这是注浆法最主要的效果[4]。

2.1.2 套拱

这项技术主要应用于隧道洞口处的开挖施工，从洞口延伸到拱线处，使用钢筋进行纵向位置的串联。在挖掘过程中随着隧道的不断深入，所产生的截面会和隧道洞口形成一致的拱线，确保超前支护的顺利开展，增加了洞室轮廓的完整性。

2.1.3 注浆

地下水对浅埋偏压软弱围岩隧道施工具有较大影响，这类隧道中的地下水除裂隙水外，经常连通地表水，构成补给通道。近年来，经过不断探索和研究，提出许多在浅埋偏压软弱围岩隧道施工中的有效措施，保障隧道施工的正常开展和施工进度，确保施工质量，降低了发生安全事故的概率。通常情况下，采用以堵截为主、捧引为辅的原则来处理浅埋偏压软弱围岩隧道地下水，对地下水进行堵截的方式有两种：

一是利用高压注浆的方式来调整整段岩层的结构，即对整段进行注浆止水，并加固松散岩体，也就是对围岩等级进行提升，优化围岩整体指标，主要措施有深孔劈裂、挤压注浆等。

二是建立止水帷幕，即在隧道开挖轮廓线之外进行环形注浆，避免开挖工作面中流入地下水。这种方法对开挖段的岩体结构不会造成任何改变，主要有潜孔注浆、管棚注浆、小导管注浆、中空锚杆注浆以及正在研发的水平旋喷注浆技术等方式。

2.2 隧道开挖

为避免软弱围岩低端的坍塌，必须采用准确的开挖方法，如短台阶法、分布开发法等，进行开挖施工[5]。若在隧道开挖的过程中出现大量出水、流砂、溶洞、断层以及破碎带时，及时对施工方法作出调整，加强支护力，或者采用其他有效的技术来处理。在进行施工前，充分将各方面因素考虑齐全，如地质情况、施工实际情况、围岩等级、坡面实际情况、地下水以及气候因素等。详细分析和研究施工方案并将方案进行比对，从中选择最科学合理的方案施行。正向施工法和反向施工法是在洞口段施工中最主要的方法。

2.2.1 正向施工法

正向施工指的是在施工区域内通过科学分区法和台阶挖掘法进行隧道施工。科学分区法是对那些围岩变化较大的部分进行科学分区，不需要调整整个施工区域。科学分区法能够有效提升隧道施工的质量和效率，降低施工风险性。一些相对较复杂的施工环境可以应用分区法[6]。台阶法适用于软弱夹层的发育区，操作比较简单，并且效果显著，地表会随着台阶法的挖掘长度逐渐变短而产生降低情况，此时只要及时对台阶长度进行调整，就可以降低对围岩的破坏，确保自身的地质结构。

2.2.2 反向施工法

在隧道施工中不仅需要挖掘出隧道，还需要使其与桥梁相连。在对隧道和桥梁进行连接时，当前我国使用最多的是反向施工方式。施工人员可以从洞口处入手，进行加固，增加地标结构的稳定性。加固工作在施工过程中是非常重要的，对桥台和隧道连接的稳定性进行提升，才能更有效地保障隧道施工顺利进行，否则会导致隧道边仰坡的破损。这种施工方法适用于与桥隧相连的位置或者洞口为外悬与岩陡坎段。没有施工场地而且边仰坡覆盖层极度破碎的隧道，为尽快完成洞口段工程，可以在洞口段地表预加固和对桥台进行施工时，将洞口反向挑开。其特点在于可以边进行桥台施工，边进行封闭边仰坡，有效避免了直接和破碎的边仰坡接触。

在隧道洞口段施工过程中，科学合理地选择适合的开挖方法和支护方法是至关重要的，不仅能够增强施工的安全性，还能够确保工程的质量和进度，避免不必要的资金投入，节约项目成本，提升效益[7]。同时，还可以降低对自身底层的侵扰，减少运营时可能发生的地质灾害，减少投入的运营工务，也美化了洞口的环境。

2.3 监控量测

监控量测也称作围岩变形量测，主要量测的对象是隧道开挖过程中围岩支护系统的变形过程，为获得进行观测和控制围岩稳定性所需的精准的关键性宏观信息，必须在施工中量测围岩变形情况。由此可以看出，以围岩变形监测为主的信息技术，是隧道工程最大程度实现安全性与经济性相统一的关键。通常情况下，主要针对施工前和施工中的隧道进行量测。施工前的量测主要通过调查地质、剪切试验、现场试验等方式对围岩的特征进行掌控[8]。量测围岩内松弛范围、量测支护结构和围岩间的接触应力、量测支护结构内应力都属于施工中的量测。

通过研究和分析量测结果，可以准确判断围岩稳定性，然后对施工顺序进行合理安排，并评估结构承载能力。通过分析和研究发现，在工程项目中，合理地把围岩变形量测手段和其他量测工作相结合，能够有效提高设计和施工效果、提升施工效率、缩减工程成本、提升施工的安全性，进行量测在现代隧道施工过程中是至关重要的。

2.4 隧道防排水

在隧道施工过程中，必须最大程度地保证隧道整体稳定性，利用“防、截、排、堵”的方式开展隧道防排水施工工作。始终以因地制宜与综合治理相结合为施工原则，进行科学合理的防排水施工。一部分隧道在施工过程中对水文环境的要求较高，必须把堵作为主要的目标，对排量进行限制，预防危害到隧道施工，最终达到提高防水效果的目的，增加工程经济性。洞外防排水和内部并不一样，施工人员可以在隧道进口处设置保温暗管，排出洞内的侧沟水。在进行洞内防排水时，需要将双层的盖板设置在洞内两边，以此来保证水沟的温度，采用保温材料，增强防排水的质量和效率。

3 浅埋偏压软弱围岩隧道施工中需要注意的问题

同一般隧道相比，在实际施工过程中，浅埋偏压软弱围岩隧道的难度会更大，所使用的相关施工技术更加专业[9]。为确保工程施工质量符合有关的要求标准，必须注意以下几点：

在隧道工程正式施工之前，先对施工现场的实际情况进行详细、认真的勘测和审查，在对实际情况有综合了解的情况下制订合理的施工方案，利用有效措施预防偏压问题对工程造成的各种影响，为施工的顺利开展提供保障。

要在超前支护、进尺短、弱爆破、多测量、重视排水和强支护为开挖原则的基础上进行工程开挖施工，为预防出现不必要的问题，影响工程的总体质量，在进行各项施工时需严格遵照有关规定和标准。

在施工过程中，需有效地将超前支护和锚喷支护作用在一起，将超长管棚、短管棚和型钢钢架相融合，从而最大化发挥联合支护的价值。同时，为保证施工的正常进行，需进行隧道仰拱的施工，最大程度发挥锚喷支护和钢架支护的应用价值。

在隧道施工过程中，排水工作也占据重要位置，及时对洞内积水进行排出，预防其侵蚀隧道。同时，严格按照相关规定和标准进行洞内的各项施工，最大程度地保障洞内施工安全性[10]。

4 结语

通过上述的分析研究发现，浅埋偏压软弱围岩隧道技术具有一定的特殊性和复杂性。在实际隧道施工过程中，需根据具体的地表形态和地质特点，制订科学合理的施工方案，在施工前要提前对施工区域的地质进行勘查和监测，最大程度地提升施工安全性。高质量的施工需要高技术的支撑，这要求在施工过程中利用适合的施工技术进行施工，从而建设出高质量的隧道工程，促进交通建设，推动经济发展。