大断面软弱围岩偏压隧道洞口施工技术

摘要：在隧道工程施工过程中，受地形、地貌等环境因素的影响，许多隧道洞口存在浅埋、软弱围岩、偏压、稳定性差等不良地质情况，导致施工难度增加，为了保证施工的安全、质量、进度等目标，需要根据工程的现场情况采取相应的施工技术。本文以实际工程为背景，通过采用合理的施工技术措施，顺利地解决了隧道洞口不良地质的施工难点，对大断面软弱围岩偏压隧道洞口施工具有一定的参考价值。

Abstract： During the tunnel construction process， due to the influence of environmental factors such as topography and geomorphology， many tunnel openings have unfavorable geological conditions such as shallow burial， weak surrounding rock， bias pressure and poor stability， resulting in increased difficulty in construction. In order to ensure the quality， progress and other goals， it is necessary to adopt corresponding construction technology according to the site conditions of the project. This article takes the actual project as the background， and adopts reasonable construction technical measures to successfully solve the construction difficulties of the bad geological conditions at the tunnel entrance.

关键词：软弱围岩;偏压;加固处理

Key words： weak surrounding rock;bias pressure;reinforcement treatment

中图分类号：U455.4                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）15-0136-02

0  引言

隧道洞口段施工往往作为隧道工程的主要控制工程段。由于隧道洞口段覆盖层较薄，且多为风化较严重的围岩或土体，围岩情况一般情况下较差，且常为偏压地段，分析发现，这种地段自身稳定性较差，而且受力相对复杂，这也为施工建设增加了难度。在施工过程中，如果控制不当，容易产生各种灾害，不仅影响到施工的进度，也会危及施工人员人身安全。

因此，在隧道洞口施工过程中如何控制隧道洞口变形，提高隧道洞口整体稳定性，变得尤为重要。本文以两河口水电站的1#公路隧道洞口施工为依据，阐述了大断面软弱围岩偏压隧道洞口施工技术。

1  工程概况

两河口水电站为典型的V级围岩，隧道长度为542m，其中围岩主要由粉砂质板岩和绢云母板岩组成，岩体存在严重风化。地下水含量较少，主要来自基岩裂隙水和孔隙水。

2  围岩变形原因分析

该隧道出口段属于软弱围岩偏压且松散堆积体，整体性差，隧道开挖前，没有对山体采取超前加固措施，且在施工过程中出现多次围岩变形，对隧道出口段的偏压引起的变形积极采取了有效的加固处理，以确保工程安全。

3  洞口铺筑方案及措施

为了防止隧道出现滑坡、坍塌、塌顶，进洞前对洞口的边仰坡进行处理，对洞身范围松散堆积体进行加固。

为防止山体失稳、整体滑坡、洞身开挖坍塌，塌顶防止安全事故，选择最经济且便利的超前小导管施工方案;通过小导管超前预支付及预加固，改善松散堆积土体的力学性能，提高围岩的自承能力，在隧道开挖轮廓线外形成2～3m厚较连续的受力拱圈后，通过合理的施工方法成洞，且确保了自然边坡的稳定性。

4  偏压引起的隧道出口变形的处理

4.1 隧道出口变形开裂情况

隧道的出口便道在施工过程中其难度较小，但是路基开挖过程中具有较大的挖方量，在施工过程中，要结合当地实际做好支护工作。本次案例中选择实施仰坡支护，支护工作完成以后进行洞口施工。采用上下台阶施工，也就是说，施工过程中先完成上台阶开挖，然后实施下台阶施工。

隧道开挖过程中，到达一定距离以后，右侧1m仰坡出现裂缝，由于裂缝最大宽度达到15mm，对正常隧道开挖工作具有严重影响，因此暂停施工。结合裂缝实际情况进行处理，使用相应的钢筋束进行加固。

继续隧道挖掘施工，在原有裂缝右侧4米出现裂缝，其宽度达到20mm，不仅如此，在对应位置初期支护施工过程中喷射的混凝土位置出现环向裂纹。为了避免对施工产生严重影响，对裂缝和裂纹进行处理。

4.2 裂缝原因分析

仰坡开挖后造成卸荷，随着隧道洞身的開挖，围岩应力重新分布，受偏压地形、岩石破碎、雨水侵入及爆破震动等因素的影响，围岩自稳性差，造成岩体向左侧偏移，虽然进行了仰坡支护，但仰坡支护为浅表层支护（仰坡开挖坡率为1：0.5，仰坡分台阶进行了开挖支护。支护为：？准22砂浆锚杆，长4.5m，间排距2×2m;设单层钢筋网（？准6.5，钢筋间距25×25cm）;喷射C20砼厚度为12cm），造成仰坡右侧及仰坡开挖线外出现裂缝。同时由于拱顶破碎，无法自稳，岩体所有荷载都作用在拱架上，造成拱架变形，形成喷射混凝土环向的裂纹。

4.3 处理措施

①由于拱架承受较大荷载，为防止拱架进一步出现较大变形，决定洞口15m采用增加一层拱架（共两层拱架，拱架间距0.5m）进行加固处理。

②采用两排1000kN（L=40m）预应力锚索，共8束，每排4束，间排距4m，第一排位于拱顶5m，第二排位于拱顶9m，自隧道中线向左侧（线路前进方向）布置;锚索与隧道中线呈45°左右夹角，与水平面呈0～10°向下倾角。

③由于处于雨季，雨水较多，对仰坡开挖线外地面裂缝进行回填粘土处理，表面进行覆盖塑料薄膜，防止雨水进入裂缝，加剧围岩失稳。

处理措施见“隧道出口锚索加固处理图”。

4.4 处理效果

针对裂缝进行针对性处理，完成第二层拱架的施工，从而有效控制拱架变形。在进行预应力锚索施工的过程中，发现围岩节理存在裂隙发育。在隧道恢复开挖施工以后，支护没有出现明显变形，相应的裂缝没有进一步发育，因此隧道施工得以顺利进行。

5  进口偏压处理

进口隧道侧向埋深最下只有4.21m，而且对应位置的偏压也比较严重，分析发现，围岩节理存在裂隙。这种情况下，实施隧道开挖施工以后，很容易导致岩体发生移动，如果控制不到位就会引发严重的山体垮塌，造成严重的安全事故。针对这种情况，在施工过程中，为了确保施工安全，决定在边仰坡位置实施加固。

加固施工过程中，使用预应力锚索配合喷锚支护，处理完后才进行洞身开挖施工。实践表明，经过上述处理后，地表沉降较小，隧道开挖实现了安全进洞。

处理措施见“隧道进口锚索加固处理图”。

6  结束语

①分析发现，隧道所在位置处于偏压浅埋地段，对应的围岩结构稳定性较差，在施工过程中容易出现破碎。基于此，为了确保施工的顺利进行和施工安全，需要在施工过程中做好监测工作。在实践过程中，要根据施工现场实际情况做好相应监测工作，具体监测内容包括地表下沉、洞内拱顶、净空收敛等。通过监控工作，准确掌握施工现场整体情况，为施工的顺利进行提供支持，确保施工安全性。

②隧道出口采用钢筋桩的处理方法，实践结果显示，这种处理方法未能取得理想效果，这是因为当地围岩自身稳定性较差，而且围岩面积很大，导致钢筋桩难以发挥其积极作用。在后续施工过程中，采用锚索平衡措施，为隧道顺利施工提供支撑。

③隧道进口位置充分考虑到围岩自身的节理情况，在施工过程中注重做好边坡加固支护，具体方法为预应力锚索配合喷锚支护。结果显示，支护效果良好，确保了山体的稳定性，为隧道施工打下基础。

④框格梁常配合预应力锚索用于边坡加固，它使锚索能够整体作用，并扩大锚索作用范围，是一个很好的配合辅助措施。

⑤虽然进行了边坡加固处理，但是隧道开挖应严格执行“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则，确保施工安全。

⑥淺埋偏压地段需要做好相应处理。在隧道施工过程中，隧道洞口往往位于浅埋偏压地段，基于此，在施工过程中，需要注意当地围岩状态，并做好相应的处理施工，在此基础上开展后续的隧道施工，避免影响到工程的整体稳定性和安全性。

参考文献：

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作者简介：董红兵（1977-），男，湖北潜江人，工程师，本科，研究方向为隧道工程。