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摘要：針對(duì)隧道的開挖，技術(shù)人員首先進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，采用相關(guān)的數(shù)據(jù)原理和數(shù)學(xué)算式得到邊坡的安全系數(shù)，這對(duì)開挖的位置起著關(guān)鍵作用。同時(shí)研究不同的開挖順序?qū)λ淼篮瓦吰碌挠绊懯遣灰粯拥摹Ｑ芯勘砻髌麦w的安全系數(shù)與施工進(jìn)行情況有關(guān)，施工逐步進(jìn)行，坡體的安全系數(shù)越小，最后逐漸穩(wěn)定。針對(duì)偏壓連拱隧道，若使隧道安全和坡體的穩(wěn)定就要從邊坡外側(cè)開挖。本文分析了邊坡的穩(wěn)定機(jī)理，邊坡的穩(wěn)定影響因素，采取那些加固方法等方面為隧道工程作業(yè)人員提供意見和參考。

關(guān)鍵詞：隧道開挖；邊坡的穩(wěn)定性；環(huán)境效益；加固措施

一 邊坡的穩(wěn)定性的影響因素

1.自然因素和人為因素的影響

自然因素包括以下幾個(gè)方面首先是地質(zhì)條件：比如堅(jiān)硬的巖石是由于地質(zhì)的構(gòu)造形成的，它的失穩(wěn)性主要是崩塌和結(jié)構(gòu)表面失穩(wěn)。軟的巖石通常是因?yàn)閼?yīng)力的控制性失穩(wěn)表現(xiàn)出來。地質(zhì)構(gòu)造通常是指巖石的表面的連通性、填充物成分，發(fā)育程度及表面結(jié)構(gòu)的狀態(tài)對(duì)邊坡的影響。水文地質(zhì)條件是影響邊坡穩(wěn)定性的一個(gè)因素。比如新的地質(zhì)構(gòu)造-地震、地貌因素、氣候因素、風(fēng)化作用等這些自然因素都是對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成影響。

人為因素主要是來自地下的開挖位置、地下開挖規(guī)模、邊坡的地質(zhì)狀態(tài)、在坡頂放置廢土廢石、削減邊坡體等人為因素都會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性

2.隧道開挖前對(duì)邊坡的影響

邊坡的儲(chǔ)備能力的大小需要隧道開挖前的安全系數(shù)來反映。如果安全系數(shù)越高說明坡體越穩(wěn)定，不會(huì)輕易的受到外界環(huán)境和條件的影響而出現(xiàn)滑坡或坍塌的現(xiàn)象。經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算當(dāng)安全系數(shù)達(dá)到1.30以上，邊坡才處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，隧道才可以安全的進(jìn)行施工。

3.隧道部分開挖對(duì)邊坡的影響

在隧道施工時(shí)通常采用全斷面開挖法，但這是在圍巖條件比較好的時(shí)候。當(dāng)圍巖條件一般時(shí)，比如圍巖受到風(fēng)化的影響，就要采取分步開挖的方法，從而減少對(duì)邊坡的影響。一般采用CRD工法。

二 隧道的開挖引起的環(huán)境效應(yīng)

1.隧道工程的特點(diǎn)

隧道工程的施工環(huán)境會(huì)比較差，如果出現(xiàn)在城鎮(zhèn)會(huì)造成交通擁堵，束縛工程的建設(shè)和進(jìn)行。隨著隧道開挖的越來越深，越來越長(zhǎng)，利用原來的土地面積和地下空間使隧道的結(jié)構(gòu)的深度和層數(shù)也增加；在隧道施工時(shí)周圍設(shè)置防護(hù)欄以確保安全。也要考慮對(duì)地下的煤氣電纜、通訊等方面的影響，盡量減少對(duì)周圍有破壞性的影響；隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的增加，工程負(fù)責(zé)人對(duì)工程的造價(jià)、工程的質(zhì)量、工程完工等方面越來越高，也增加了隧道工程的施工難度。

2降低地下水引起的環(huán)境效應(yīng)

降低地下水引起的環(huán)境效應(yīng)表現(xiàn)為：降低地下水會(huì)使地面沉降；地下水滲透會(huì)使地表面坍塌；在隧道開挖時(shí)，會(huì)使用井點(diǎn)降水法使水位降低、凝固土質(zhì)、穩(wěn)定邊坡然后進(jìn)行開挖。另一方面由于水位的降低造成地面沉降，會(huì)形成地面沉降變形區(qū)，會(huì)導(dǎo)致周圍的建筑，道路等設(shè)施受到影響造成斷裂、坍塌、傾斜等不能正常使用，也會(huì)造成安全隱患。

降低地下水位引起的環(huán)境變化機(jī)理表現(xiàn)為：水位降低使地下水對(duì)地上的建筑物減少浮托，會(huì)受到重壓而沉降；地下土體中的水會(huì)排出，凝固而變形，降水時(shí)，抽出的水會(huì)帶走一部分細(xì)小土粒，地面沉降的高度與地下水位降落的高度是一致的，會(huì)引起地面沉降的不均勻破壞地面的建筑設(shè)施；當(dāng)隧道施工時(shí)，隧道范圍內(nèi)的地下水會(huì)存在一定的水頭差，在水壓的作用下，隧道內(nèi)會(huì)發(fā)生水土流失，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞，引起坍塌等現(xiàn)象。當(dāng)隧道范圍內(nèi)的地下水位與外水位的位差較大時(shí)，隧道下面有承壓水存在，使原來的壓力會(huì)減少，當(dāng)承壓水的壓力大于隧道下面土體的浮重力時(shí)，就會(huì)形成測(cè)涌現(xiàn)象，造成地表開裂現(xiàn)象

3.支護(hù)結(jié)構(gòu)的改變引起的環(huán)境效應(yīng)

支護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形和位移表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：支護(hù)結(jié)構(gòu)本身遭到破壞影響了邊坡失穩(wěn)；整體破壞會(huì)發(fā)生地表的隆起現(xiàn)象；會(huì)引起周圍建筑設(shè)施的損壞。

支護(hù)結(jié)構(gòu)造成的環(huán)境效應(yīng)機(jī)理表現(xiàn)為：隧道的深層開挖改變?cè)嫉某兄貭顟B(tài)，開挖時(shí)，土體的承重力減小，土質(zhì)的彈性使低表面出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。發(fā)生這種現(xiàn)象在隧道開挖停止后就停止，不會(huì)產(chǎn)生隧道外向隧道內(nèi)移動(dòng)。隨著開挖深度的加深，地面的超載作用會(huì)使圍護(hù)欄外面的土質(zhì)向隧道內(nèi)轉(zhuǎn)移，形成中間小兩邊大的突起狀態(tài)。隧道底面長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)會(huì)使底面積水，會(huì)加大墻體的位移，增加地表的沉降。

4.隧道工程的環(huán)境保護(hù)

在隧道工程建設(shè)中，施工人員積累很多的經(jīng)驗(yàn)來保護(hù)隧道周圍的環(huán)境和周圍邊坡的穩(wěn)定。比如使用剛度比較大的維護(hù)設(shè)施，對(duì)隧道內(nèi)外的地基加固從而提高土體的承重能力，加強(qiáng)土質(zhì)的抗變形能力，對(duì)周圍的建筑物進(jìn)行地基處理，設(shè)置隔斷墻，通過注漿來保護(hù)變形的產(chǎn)生，這些方法目的就是盡量減小地基開挖帶來的不利影響，提高地基土質(zhì)的變形能力等等。

三 保護(hù)邊坡的方法

1.時(shí)空效應(yīng)法

時(shí)空效應(yīng)法目的是為了解決深層地基的整體穩(wěn)定性、控制周圍地層的位移、參考隧道建設(shè)的時(shí)空效應(yīng)理論，結(jié)合大量的軟土地基的實(shí)踐，控制地基結(jié)構(gòu)的變形的一種計(jì)算方法。通過大量實(shí)踐證明，在隧道地基施工的建設(shè)中，每次開挖的空間和深度，圍護(hù)墻支撐的面積和時(shí)間等相關(guān)參數(shù)與地基變形相關(guān)。

時(shí)空效應(yīng)施工的主要特點(diǎn)是：依據(jù)隧道地基規(guī)模、深度以及邊坡的結(jié)構(gòu)分布、施工條件，按照分層次、相對(duì)稱以及平衡原則決定施工方案。時(shí)空效應(yīng)法與施工聯(lián)系密切并配合，若與原有的施工狀態(tài)不一致的情況，需及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。通過實(shí)踐表明，考慮到時(shí)空效應(yīng)的開挖的施工方案，可以可靠充分的利用和控制土體的位移這一特性，同時(shí)達(dá)到控制周圍地層的位移，也做到了保護(hù)周圍環(huán)境的目的。這種方法改變了為控制周圍地層的位移而采用較貴的加固地層的做法。

2.采用彈性計(jì)算法和利用綜合參數(shù)

從地層結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及地層的變形中來計(jì)算，采用彈性計(jì)算方法和設(shè)計(jì)參數(shù)，來反映地層變形的總體效應(yīng)，這種方式雖然是比較簡(jiǎn)單力學(xué)模型，但卻是最重要的綜合參數(shù)。然后按照特定的土質(zhì)和作業(yè)條件，做出效率高的修正。這種綜合參數(shù)的方法是力學(xué)上的特定指標(biāo)和地基開挖的空間尺度深度以及暴漏時(shí)間的函數(shù)關(guān)系來計(jì)算的方法。

3.加固邊坡措施原則

采用階梯式坡體，加強(qiáng)穩(wěn)定的原則，排水系統(tǒng)和防護(hù)系統(tǒng)并存，確保施工期間的安全和隧道通車后的長(zhǎng)期使用穩(wěn)定。對(duì)邊坡的處理還應(yīng)該采用坡率法，如果出現(xiàn)土石滑落應(yīng)在坡腳設(shè)置抗滑方法。坡面可以進(jìn)行綠化減少雨水侵蝕，增強(qiáng)了堅(jiān)固效果。

4.坡腳的加固方法

考慮到有些坡體較高，除了采用抗滑樁等辦法，可以采用清方減裁的辦法放緩坡率，即減少投資又方便操作。比如樁間重力式擋土墻、樁間土釘墻、樁板墻等都是非常有效的加固措施。

5.坡面的加固措施

通過對(duì)邊坡的應(yīng)力和位移分析，同時(shí)考慮坡體的影響因素，應(yīng)加強(qiáng)坡面的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)一套完整的截排水系統(tǒng)，在坡體裂縫處設(shè)置截水溝；或者在裂縫處灌入泥漿；設(shè)置臨時(shí)排水設(shè)施；在土層邊緣設(shè)置水溝等

6.后邊坡的加固措施

為了提高加固效果，保證施工的安全順利進(jìn)行，在后邊坡上進(jìn)行設(shè)置對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)。隧道會(huì)影響邊坡的變形，對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在離隧道軸線比較接近的位置，加固后可以得到邊坡的時(shí)間位移曲線。

四 總結(jié)

通過本文的介紹和敘述，分析了隧道工程的地質(zhì)參數(shù)，提出了適合各種條件和環(huán)境下施工的方法。通過計(jì)算隧道施工前的坡體安全系數(shù)，同時(shí)結(jié)合開挖前的隧道位置監(jiān)測(cè)情況，判斷隧道周圍邊坡是否穩(wěn)定。使用CRD法開挖隧道，對(duì)圍巖產(chǎn)生很小的影響，開挖面積不大，還可以對(duì)開挖部分支護(hù)，有效控制坡體拱頂?shù)默F(xiàn)象。隧道施工后，頂端的巖土?xí)l(fā)生上升位移，隧道的靠山一邊坡腳向坡體移動(dòng)，傾斜比較大，容易失穩(wěn)。因此加固邊坡的穩(wěn)定性的措施還需要作業(yè)人員在實(shí)際的工作中多多積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)更多更好的方法和措施。

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