某偏压浅埋隧道施工研究

时间：2024-07-28

马丽琴

（广州大学市政技术学院，广东广州 510500）

某偏压浅埋隧道施工研究

马丽琴

（广州大学市政技术学院，广东广州 510500）

本文针对偏压施工中的施工技术难点，对软弱围岩的注浆工艺及相关技术保障措施进行研究，提出了切实可行的施工方案，工程实践效果好，施工的隧道按时完工，各项指标均能满足规范及设计要求。本文所提的施工方案及技术措施为偏压浅埋隧道工程的施工提供技术参考。

偏压；浅埋；隧道施工

在山区建设铁路时，其沿线隧道往往存在一定的偏压效应，尤其是在隧道进出口以及沿山区傍山处的浅埋偏压隧道处的围岩大多为Ⅳ级以上的软弱围岩，地质条件较为复杂，由于偏压荷载影响，受力时应力分布不均匀，导致偏压隧道的稳定分析变得比较困难，一定程度上导致隧道进洞施工难以做到很好的控制施工质量和安全控制。浅埋偏压隧道的施工方法有明挖法以及暗挖法，常规的防偏压的方法较为注重以设计措施作为防护手段，增加锚杆、管棚。通常在偏压较小的地方，还会增加重力式的挡墙或者是增加衬砌厚度等等。施工方法只是简单提及却没有进行对比研究，无形之中加大施工成本，造成施工中不稳定因素增加。

因此在浅埋、偏压以及软弱的隧道施工当中，由于采用的施工技术运用不恰当，经常会造成大面积的塌方现象，造成大量的财产损失、工期延误等等。本文以某高速公路工程的隧道工程为例，介绍偏压浅埋隧道的施工工艺。

1.工程概况

该隧道总长815m，采用分离式双洞布置，隧道出口处于半径为2300m的平曲线上，纵坡为2.3%。主洞净宽10.75m，净高5.0m，行车道3.75 m×2，设计荷载：公路-Ⅰ级。隧道进口（YK100+690～YK100+680）原地形地貌波状起伏，进口侧山坡自然坡度约45-60°。进口段围岩主要为坡残积土及全、强风化粉沙岩，岩体破碎，级别为Ⅴ级围岩。具有“偏压、浅埋”的特点，施工难度极大，且处于整条线路枢纽位置，进洞快慢对整条线路贯通具有决定性的影响。

2.工程地质

本工程隧道右线进口（10m长）处于山体坡脚地段，围岩主要为坡残积土及全、强风化粉沙岩，岩体破碎，级别为Ⅴ级围岩。自然坡度为约45～60°，两侧边坡开挖后落差3m，隧道洞口埋深浅薄，覆盖地表土层厚度为50cm～100cm。对隧道洞身受力分析，隧道洞口两侧承重受力不均，存在严重偏压。

3.主要施工技术方案

3.1 施工方案

对隧道中周围软弱围岩进行注浆加固，采用超前大管棚穿越浅埋体。由于隧道的洞口周围处于粉砂岩，其节理处裂隙发育且有风化作用分布，地下水类型以松散岩类的孔隙潜水、基岩裂隙水为主，在水量增加后，破碎带的局部水量较为集中，加固边、仰坡稳定，确保安全施工及运营安全，要对隧道支护类型及衬砌形式在施工过程中进行方案改进，采用自制简易多功能作业台架配合人工分次施作初期支护，风动凿岩机钻孔施作超前小导管进行超前支护。采用小导管超前注浆、帷幕注浆等注浆固结阻水措施进行防水处理。强化现场施工安全保证措施，确保隧道施工及运营安全。

3.2 软弱围岩施工技术

YK100+680断面浅埋段，地表覆盖层较薄弱，有地表水渗透，为稳定该段围岩及防渗，采用单液超前小导管支护，其施工过程均按要求施工，但仍然局部渗水。通过现场调查分析确认该超前支护不能满足现场实际施工需要，其注浆的固结圈仅为导管周边35cm直径范围，无法起到防渗作用，经研究后一致决定采用双液超前小导管施工。

（1）采用双液注浆导管施工

小导管采用外径50mm，壁厚5mm的无缝钢管，管长为7m（比原单液注浆导管长2m），环向间距为30cm（比原单液注浆导管间距小1倍）。施工时，在YK100+680断面钢管与岩体面垂直面成10°、40°的外插角交错布置，注浆图、固结圈示意图见图1、图2所示。

图1.注浆图

图2 固结圈示意图

（2）F2-2双液注浆小导管工艺流程

F2-2双液注浆小导管工艺流程为：测量布孔、凿岩机钻孔、清孔然后成孔检查，小导管加工制作后，安装导管、封堵住管口，以混凝土喷射封闭掌子面，连接注浆管路后试运转，断面开挖后进行效果检查。

（3）注浆液体采用水泥-水玻璃浆液

采用普通水泥浆液时，水灰比为0.5:1-1:1；同时在水泥浆液中增加水玻璃（浓度为25-40波美度），水泥浆与水玻璃的体积比为1:1-1:0.3。以加快浆液胶凝结时间和提高结石强度。注浆压力控制在0.7～1.2Mpa。通过工艺的改进，双液注浆导管最小固结圈直径达到114cm，渗水区均被浆液覆盖固结，YK100+680断面无渗水。

3.3 防渗漏技术措施

衬砌环节缝处的防水板在施工时极易遭到破坏，一般的环节凡是止水带安装质量一般不佳，另外环节缝处的混凝土密实度不够，常常容易发生泄露事故。基于此，应在衬砌内的边缘沉降缝处增设0.5mm厚的钢板，同时加强止水带的安装质量和混凝土的施工质量。在做好小导管超前注浆、帷幕注浆等注浆固结止水措施后，尽量减少水压对防水层以及衬砌的工作压力。在做好光面爆破的同时，减少围岩扰动，尽量减少围岩内裂隙贯穿，减弱地下水的流动。如遇掌子面附近出现出水点后，使用直径为8mm的盘条用于出水点开挖轮廓固定在围岩上，盲管、墙趾纵向弹簧盲管通过三通管相互连通，以防水层覆盖盲管，最后喷射混凝土。出水点不集中时，以防水板代替弹簧盲管。

3.4 隧道施工技术保证措施

喷射混凝土的各项材料要计量准确，所有材料的配合比应拌和均匀，颜色保持一致，随拌随用，拌和好后的材料存放时间不宜超过20分钟，喷射混凝土时，喷头与受喷面尽量垂直。喷射距离与风压保持协调，初喷时，厚度为5cm，第二遍喷射时要在初喷后混凝土终凝1h后进行。

隧道中的预埋构件和按设计预留的孔洞应在混凝土施工前按设计所要求的位置在初期支护的表面上，以明显标志标定，防止遗漏，在预留孔洞后开挖至设计尺寸，之后以立模及衬砌混凝土连在一起进行浇筑，预留孔洞中要求预留位置十分准确的应该将模具放样，保证相对位置的准确性。