浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术

浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术陈杰摘要：在我国的铁路、公路、市政、水电等工程建设中，经常会遇到浅埋偏压软弱围岩隧道。浅埋偏压软弱围岩隧道地质条件差，施工中需结合新奥法原理和工程地质条件，选择合适时机进洞，采取必要的加固措施，从而安全顺利进洞。本文以某工程为例，探讨了其安全进洞采取的措施。关键词：浅埋偏压；进洞；支护一、工程概况某隧道是一座双连拱隧道，隧道起讫桩号K62+610~K62+930。开挖断面宽度12m，高8.60m，设计时速80km/h，纵面线型为单向i=+2.8%。此隧道所在段山体左侧为挖方路基，右侧山体对隧道产生偏压较严重；右幅洞室承受山体的自重荷载较大，自重荷载对隧道产生较大的剪应力作用；造成整个隧道受到单向力作用，易造成整个隧道失稳营。正是由于该隧道的地理地势如此复杂，在进行施工过程中应该结合隧道实际情况制定科学合理的施工方法，只有这样才能保证工程的顺利实施。二、浅埋偏压隧道的特点浅埋隧道与深埋隧道相比，主要是难以形成承载拱．浅埋隧道多数有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地形、地质问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等，有时也会出现掌子面失稳,所以，在这种情况下，要采取掌子面稳定措施和控制地表下沉措施。浅埋隧道掌子面前方的先行下沉很大，会造成很大的地表下沉，因此，研究前方地层的改善、管棚、水平高压旋喷等辅助方法是必要的。在浅埋偏压软弱围岩隧道施工时，为了保证安全及工程质量，节约投资、加快进度和保证运营期间的安全，必须采用一定的技术措施，包括正确的施工方法，合理的支护形式等。三、浅埋偏压软弱围岩隧道进洞技术（一）地表处理1、地表换填隧道进口段中线左右各30m地表覆盖层均为厚度为0.5～1.0m的粉质粘土，采用挖掘机将地表浮土清除1.2m，用压路机压实。回填土石方材料选用夯填土石，碎石的最大粒径不得超过15cm。回填厚度为1.2m，分4层回填，每层厚度30cm，每层填充完成后先用推土机推平，平地机刮平，使表面平整，以免压路机碾轮下陷，然后用压路机进行压实。压路机压实填方时，时速不得超过2km/h，碾压6～8遍。2、重新配载隧道进口地段为偏压状态，需进行重新配载后方可进行洞身开挖，配载材料选用夯填土石，可视为岩石类Ⅳ级围岩。配载选用碎石土总厚度为2.4m，分8层填充，每层厚度30cm，每层填充完成后先用推土机推平，平地机刮平，使表面平整，以免压路机碾轮下陷，然后用压路机进行压实。压路机压实填方时，时速不得超过2km/h，碾压6～8遍。3、地表加固根据施工经验及成本方面考虑，该地段地表加固选用M10浆砌片石进行加固，厚度50cm。（二）边仰坡防护1、边仰坡开挖隧道进口视现场围岩实际情况采用机械开挖或爆破开挖。开挖线外10m设截水天沟，截水天沟采用M15浆砌片石水沟。按设计对暗洞口位置进行测量复核、边仰坡测量放线，做好临时排水系统，然后采用挖掘机沿测量组指定开挖线开挖，开挖时采用分层开挖，每层2m，配备专人密切注意观测原状土的动态，一旦出现滑塌趋势，立即停止开挖对边坡进行组织防护，同时挖机刷坡时，必须边挖边用抓背拍实确保开挖施工安全。2、边坡防护进口临时边仰坡坡面加固采用锚喷挂网支护，锚杆长采用φ22螺纹钢制作，长3m，间距1.2m×1.2m,梅花状布置；φ8钢筋网片，网格间距25cm×25cm；防护至上而下，随开挖分层及时施作，喷射砼施工前清除表面浮土、松石，并将较大裂缝、凹坑嵌补牢实、平整，喷砼分两次进行。初喷3～5cm用于及早封闭围岩，填平岩面，在布设锚杆、钢筋网后进行复喷，达到设计厚度15cm要求。（三）超前支护在软弱破碎地质隧道施工中，虽然采用深孔注浆达到了止水固结的目的，但固结范围有限，加上地质及注浆有些不确定因素，为保障施工万无一失，一般在开挖前均采取超前支护，超前支护一般采用超前锚杆或超前小导管。对掌子面稳定性起重要作用的超前支护，是确保掌子面前方稳定不可缺少的手段。从作用效果看，超前支护可有以下几方面作用：•梁效果：超前支护的结构可视为一个沿隧道纵方向的梁结构，发挥一个刚性梁的效果；•壳效果：超前支护可在掌子面前方形成一个壳结构，以其厚度和刚性来保证隧道掌子面及其周边围岩的稳定；•改良效果：把隧道周边围岩的强度加以改善，这是注浆法的主要效果。（四）开挖考虑处于偏压、浅埋及软弱围岩段，虽已进行超前支护，但也不能大意，因此,采用预留核心土开挖方法，即先沿隧道轮廓线开挖，每循环进尺0.5~1.0m，待锚喷支护达到一定强度后，再开挖核心土。开挖外轮廓时，采用风镐配合人工开挖，局部遇到坚石时，为减少对周边围岩的扰动，采用弱爆破将坚石震裂后用风镐开挖。核心土采用挖掘机开挖，局部坚石采用弱爆破将坚石震裂后用挖掘机开挖。（五）初期支护初期支护采用了常规的锚喷支护，即采用I16型钢钢架，间距50cm，用Ф22钢筋环向联接，钢筋间距1m；系统锚杆采用Ф22钢筋，长350cm，间距80cm，呈梅花型布置；钢筋网采用?8钢筋，间距20*20cm；喷射24cm厚C25混凝土。在施工过程中，因局部围岩变形，将围岩特软弱地段靠山体一侧的系统锚杆改为系统导管注水泥水玻璃双浆液，导管长450cm，注浆压力0.5~0.8Mpa，增强了支护效果。（六）增加临时支护措施为控制变形、防止塌方，现场采取了多种临时支护措施，取得了良好的效果。（1）在初支混凝土外侧增加临时套拱，临时套拱采用I20b工字钢，与该段初期支护钢拱架形成“拱对拱”支撑，套拱与初期支护之间用喷射混凝土喷平，使套拱受力可靠，也方便了以后拆除套拱。（2）为解决早期拱顶下沉严重的问题，在上台阶核心土上方逐榀设置竖撑，竖撑采用双拼I20b工字钢，下方采用16cm厚钢板铺垫在核心土上，上部与初支钢架进行焊接，有效的防止了在初支钢架未成环的情况下拱顶发生大量下沉。（3）在中台阶设置临时仰拱，使初期支护及早封闭成环。（4）为抵抗偏压的力量，在上台阶初支完成后，设置横撑，横撑一端顶在左侧上台阶拱脚，一端顶在核心土上面，在开挖中台阶后，拆除临时横撑，在临时仰拱上设置斜撑，斜撑顶在左侧上台阶。结语：总之，在浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工中，由于施工技术运用或处理不当，经常会造成较大面积的坍方。所以，我们要加紧研究隧道施工技术，采用更科学的方法，减少人员、经济损失。参考文献:[1]赵玉光,张焕新,林志远,肖林萍,申玉生,万友明,寥晓权.高速公路双连拱隧道施工信息化管理技术[J].岩石力学与工程学报.2004(S2)[2]申玉生,赵玉光,张焕新,郭维,林志远,万友明,张红旗,李植.双连拱隧道施工过程弹塑性有限元数值分析[J].岩石力学与工程学报.2004(S2)[3]蒯行成,潘兴,杨海朋.施工顺序对双联拱隧道围岩和支护结构力学行为的影响[J].中南公路工程.2006(06)[4]孙钧,潘晓明.隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特性研究[J].岩石力学与工程学报.2012(10)