分析浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术

陈虎

【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。现在采取超前支护、钢架、径向锚杆，网喷混凝土等快速有效的支护措施，有效增强了围岩的自稳能力，大大加快了施工进度，同时安全、质量也得到强有力的保障。当前国内外各行业除施工方法、技术手段有较大进步外，隧道施工中越来越重视地质超前预报工作。除常规的超前钻孔外，近年来还大量应用物探的方法，如地震扳射波法、声波反射法等进行施工期间的地质预测预报，但是这些还远远不够，需要我们继续研究更好的施工技术。

【关键词】浅埋偏压软弱围岩；隧道；施工技术

浅埋偏压软弱围岩隧道的施工，七十年代以前，国内基本上沿用传统的上导坑、上下导坑和导坑棚架等分部开挖方法，木支撑是主要的临时支护手段，导坑采用框架式支撑，拱部扩大采用扇形支撑，先拱后墙法施工衬砌，这种施工方法安全威胁大，拱圈下沉、开裂等质量问题较多，进度缓慢。网喷混凝土等快速有效的支护措施，增强围岩自稳能力，大大加快了施工进度，同时安全、质量也得到强有力的保障。

1、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。因此浅埋偏压软弱围岩隧道施工一直是隧道施工过程中需要面临和解决的重要课题之一。

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超前支護

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。

2.1.2注浆

浅埋偏压软弱围岩隧道的显著特点就是地下水对施工的影响。这类隧道地下水发育，除裂隙水外，往往与地表水串通，形成补给通道。近年来，在浅埋偏压软弱围岩隧道施工中探索出许多行之有效的办法，使这些隧道的施工得以正常进行，并加快了施工进度，提高了工程质量，保障了施工安全。

浅埋偏压软弱围岩隧道处理地下水原则一般是以堵截为主，捧引为辅.堵截地下水的方法主要有两类：一类是整段进行注浆止水，并加圆松散岩体，这种办法是将整段岩层结构通过高压注浆进行调整，相当于提高围岩等级，使围岩在原有基础上整个综合指标得以改善，主要措施有深孔劈裂、挤压注浆。另一类是对隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形成止水帷幕，防止或减小地下水进入开挖工作面。这种办法并不能改变开挖段的岩体结构.主要措施有浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆、中空锚杆注浆以及目前正处于研究阶段的水平旋喷注浆技术等。

2.2隧道开挖

在软弱围岩地段，为了防止坍方，必须采取正确的开挖方法。如短台阶法、分部开挖法等。在隧道开挖过程中，突然遇到了较大的涌水、流沙、溶洞、断层及破碎带时，必须及时改变施工方法，增强支护参数，以及其他的必要的技术处理手段。施工前应充分考虑了地质和施工条件、埋深和断面尺寸、围岩级别、坡面情况、地下水及气候条件、施工进度与围岩承载拱形式的关系等因素，进行方案论证。并通过多种方案进行比选确定，洞口段施工主要采用正向施工法和反向施工法。

2.2.1正向施工法

正向施工法包括台阶法和分部分区法。台阶法适用于Ⅳ、V级围岩且含软弱夹层带或节理发育地段，配置有简易开挖台架、支架式风钻、小型运输设备.特点是：随着台阶长度的缩短，拱顶位移、地表沉降等明显减小，根据围岩破碎程度，可调整台阶长度。留核心土法由台阶法变化而来，上台阶超前2倍洞跨，主要应用在采用短台阶法开挖遇到土质、涌水、掌子面坍塌等段落.特点是：施工调整不大，在遇到短距离围岩变化时可优先采用，能较快提高施工的安全性，但工序增多，进尺较短（一般不超过lm）。

2.2.2反向施工法

适用于桥隧相连处或洞口为外悬于岩陡坎段，无施工场地且边仰坡覆盖层极度破碎的隧道（如聋潭隧道出口、内昆线油房头隧道进口和阴山隧道进口）.为尽早完成洞口段工程，在进行洞口段地表预加固和施工相临桥台的同时，反向挑开洞口。特点是：可以与边仰坡封闭、桥台施工同时进行，避免直接接触破碎的边仰坡。选择合理的开挖方法和支护方法对隧道洞口段的施工是极为重要的，不但可以增加洞口段施工的安全性，并且可以有效的提高施工效率，减少投入，增加效益.并且能够减少对原来地层的扰动，增强运营的地质灾害，降低运营的工务投入，美化洞口的环境。

2.3监控量测

现场（监控）量测的首要部分是在隧道开挖过程中，对围岩一支护系统变形过程进行的量测，叫做围岩变形量测。只有施工中进行的围岩变形量测，才能获得有效地进行观测与控制围岩稳定性所需的关键性的宏观信息。因此，隧道工程最大限度地实现安全性和经济性统一的关键，就是以围岩变形监测为主的信息技术。

隧道量测通常分为施工前和施工中两个阶段，隧道开挖前的量测主要是通过地质调查、直接剪切试验、现场实验等手段来掌握围岩的特征（构造、物理力学性质、初应力状态等）的。围岩内松弛范围的量测；支护结构与围岩间的接触应力的量测；支护结构内应力的量测等。

通过对现场量测结果的分析，可以正确地判断围岩的稳定状态，控制施工顺序以及支护结构的承载能力等。大量工程实践证明，量测手段配合其他量测工作，能使设计、施工达到更满意的效果，对提高工效、降低成本、保证安全均有非常重要的作用。因此，在现代隧道施工中量测作业是必不可少的。

2.4隧道防排水

从大量施工总结技术资料反映，对于软弱破碎地质隧道，一般采取以堵为主，防排相结合的防水原则，堵水措施主要采用注浆止水技术，防水技术主要采用结构自防水和在初期支护与二次衬砌之间铺设防水层。选择原则：材料多选择防水膜等卷材，为工业定型产品，具有质量可靠、施工方便、对环境无污染等特点。良好的经济性等.防水层的施工中需要注意基面的处理和接缝的处理。

3、结束语

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

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