黃 敏

（中國(guó)鐵建昆侖投資集團(tuán)有限公司， 四川 成都 610000）

1 工程背景

下八里隧道位于貴州省黔東南苗族侗族自治州黎平縣下八里村附近，設(shè)計(jì)為分離式雙洞隧道。隧道右線起訖里程樁號(hào)為K53+487～K54+188，長(zhǎng)度701m，其中Ⅳ級(jí)圍巖423m，Ⅴ級(jí)圍巖266m，明洞12m，坡度為1.6%/435.8m，-0.5%/264.2m 的雙向人字坡，線路位于R=1200m 的圓曲線上。隧道左線起訖里程樁號(hào)為Z3K53+457～Z3K54+157，長(zhǎng)度700m，其中Ⅳ級(jí)圍巖392m，Ⅴ級(jí)圍巖296m，明洞12m，坡度為1.6%/401.039m，-0.5%/299.961m 的雙向人字坡，線路位于R=1440m 的圓曲線上。下八里隧道屬于中隧道，隧道最大埋深約121m。下八里隧道劍河端進(jìn)出口均為偏壓式，進(jìn)出口洞門(mén)形式均為端墻偏壓式，單側(cè)設(shè)置重力式偏壓墻，墻高8.0m，寬度3.22m。

2 淺埋偏壓隧道的主要特點(diǎn)

在對(duì)淺埋隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，其主要特點(diǎn)有：

（1）埋深較淺，開(kāi)挖后的隧道覆蓋層穩(wěn)定性較差。在對(duì)淺埋偏壓隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，其覆蓋層厚度通常較薄，導(dǎo)致其穩(wěn)定性受到影響，最終出現(xiàn)塌方。當(dāng)隧道洞口圍巖風(fēng)化破碎嚴(yán)重時(shí)，常見(jiàn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足施工需求，會(huì)使其出現(xiàn)嚴(yán)重變形問(wèn)題[1-2]。

（2）施工難度相對(duì)較大，需要使用專項(xiàng)施工方案對(duì)其實(shí)施施工。為了使淺埋偏壓隧道的施工質(zhì)量和施工安全性進(jìn)一步提高，施工單位應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并選擇合理的施工方案對(duì)其進(jìn)行施工，使隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

3 淺埋隧道出現(xiàn)偏壓的主要原因

3.1 地形原因

在對(duì)淺埋洞口段進(jìn)行施工過(guò)程中，由于圍巖對(duì)隧道洞身兩側(cè)所造成的壓力具有不對(duì)稱的特點(diǎn)，因此會(huì)使其出現(xiàn)偏壓?jiǎn)栴}。與此同時(shí)，在對(duì)淺埋隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，當(dāng)隧道洞口所處地區(qū)為淺埋破損圍巖時(shí)，其偏壓現(xiàn)象更為明顯。

3.2 地質(zhì)原因

在對(duì)淺埋隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，由于隧道圍巖存在軟弱結(jié)構(gòu)層或滑動(dòng)面，會(huì)導(dǎo)致其穩(wěn)定性受到影響，與此同時(shí)，當(dāng)隧道所處地區(qū)為巖溶地區(qū)時(shí)，其圍巖中會(huì)存在溶洞，由于其中還有大量的泥沙和水，會(huì)使隧道穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。與此同時(shí)，在對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖過(guò)程中，會(huì)使圍巖穩(wěn)定性被破壞，導(dǎo)致其出現(xiàn)滑動(dòng)等問(wèn)題，從而使隧道出現(xiàn)偏壓現(xiàn)象[3]。

3.3 施工原因

在對(duì)隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，由于支護(hù)不及時(shí)以及開(kāi)挖方式不合理等原因，導(dǎo)致隧道圍巖出現(xiàn)失穩(wěn)或變形等問(wèn)題，使應(yīng)力過(guò)于集中，從而導(dǎo)致其出現(xiàn)偏壓?jiǎn)栴}。

4 淺埋隧道施工的主要方法對(duì)比

4.1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

在對(duì)地鐵淺埋隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法對(duì)其進(jìn)行施工，可以使大斷面隧道開(kāi)挖安全性進(jìn)一步提高，該種方法具有經(jīng)濟(jì)效益較高，拆裝靈活、便捷，安全可靠以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工過(guò)程中，主要是以新奧法的施工過(guò)程為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)其施工過(guò)程進(jìn)行分析，總結(jié)出一套完善的隧道操作方法和修建理論，與新奧法相比，該種施工方法通常適應(yīng)于城市區(qū)域中松散土介質(zhì)圍巖的條件，該地區(qū)的隧道埋深通常不超過(guò)隧道直徑。除此之外，由于該種施工特點(diǎn)具有無(wú)噪音、無(wú)污染以及不影響城市交通的特點(diǎn)，因此可以對(duì)各種斷面形式和尺寸的隧道洞室進(jìn)行施工[4]。

4.2 短臺(tái)階法

在對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖施工過(guò)程中，使用松動(dòng)爆破的方式對(duì)上部臺(tái)階進(jìn)行處理，并使用小型機(jī)械或人工的方式將洞渣運(yùn)送到下臺(tái)階，最后進(jìn)行裝車出渣施工，這種施工方法即為短臺(tái)階法。由于該種施工方法開(kāi)挖臺(tái)階段，長(zhǎng)度較短，因此其具有適用性強(qiáng)、靈活多變以及隧道穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，在對(duì)第四紀(jì)沉積地層以及軟弱地層進(jìn)行施工過(guò)程中，均可使用短臺(tái)階法對(duì)其進(jìn)行施工。在使用臺(tái)階法對(duì)隧道實(shí)施施工過(guò)程中，由于上臺(tái)階較短，仰拱和下臺(tái)階閉合時(shí)間較短，因此隧道襯砌封閉成環(huán)速度較快，可以使隧道偏壓?jiǎn)栴}得到有效解決，與此同時(shí)，該種方法可以降低隧道圍巖以及襯砌施工的變形度，達(dá)到提高隧道施工安全性的目的。但是該種方式上下臺(tái)階作業(yè)過(guò)程中相互會(huì)發(fā)生干擾，因此在對(duì)下部臺(tái)階進(jìn)行施工過(guò)程中，會(huì)使上部臺(tái)階的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。

4.3 交叉中隔法

交叉中隔法又被稱為CRD 法，使用CRD 法對(duì)軟弱圍巖大跨隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，應(yīng)先對(duì)隧道一側(cè)的一部分進(jìn)行開(kāi)挖施工，并將橫隔板加設(shè)在開(kāi)挖處，在對(duì)隧道另一側(cè)的一部分進(jìn)行開(kāi)挖施工，并將橫隔板加設(shè)于該處，再對(duì)先開(kāi)挖一側(cè)的剩余部分進(jìn)行施工，最后完成隧道開(kāi)挖。該種施工方法主要用于V 級(jí)圍巖段以及Ⅳ級(jí)圍巖地段進(jìn)行施工，在使用CRD 法對(duì)其進(jìn)行施工過(guò)程中，開(kāi)挖和支護(hù)順序應(yīng)自上而下，封閉較為及時(shí)、成環(huán)時(shí)間較短，其施工中的橫隔板可以使支護(hù)結(jié)構(gòu)下沉和收斂變形問(wèn)題得到有效控制，相較于其他施工方法，該種施工方法可以使土體水平位移和地面沉降進(jìn)一步降低，但是在對(duì)橫隔板進(jìn)行拆除時(shí)，具有施工速度慢、工序復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn)，因此應(yīng)酌情選擇該施工方法。

4.4 中隔墻法

中隔墻法又被稱為CD 法，該種施工方法是在臺(tái)階法的基礎(chǔ)上，從中間將隧道斷面分開(kāi)，形成左右兩個(gè)部分，使上、下臺(tái)階被分成多個(gè)部分，在對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù)施工時(shí)，其可以形成獨(dú)立的閉合單元。在使用CD 法對(duì)軟弱圍巖大跨度隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，應(yīng)先對(duì)隧道一側(cè)進(jìn)行開(kāi)挖施工，并對(duì)中隔壁進(jìn)行施工，再對(duì)另一側(cè)隧道進(jìn)行開(kāi)挖施工。在使用該方法對(duì)隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，具有結(jié)構(gòu)受力均勻、封閉成環(huán)時(shí)間短以及變形小等特點(diǎn)，與此同時(shí)，由于支護(hù)剛度相對(duì)較大，因此隧道施工過(guò)程中地層沉降量較小。但是，該方法施工過(guò)程中臨時(shí)支撐具有成本高、拆除困難以及施工難度大等缺點(diǎn)。

4.5 選擇施工方法

在對(duì)某隧道工程實(shí)施施工過(guò)程中，由于其某部分地質(zhì)條件相對(duì)較差且埋深較淺等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)其具體情況進(jìn)行分析可知，可以選擇CD 法對(duì)隧道實(shí)施施工。

5 施工要點(diǎn)

在對(duì)某隧道工程進(jìn)行施工過(guò)程中，圍巖土體具有自穩(wěn)能力較差等特點(diǎn)，開(kāi)挖施工后，如果不及時(shí)對(duì)其實(shí)施混凝土噴射處理，會(huì)產(chǎn)生掉塊等問(wèn)題，使坍塌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。在對(duì)其進(jìn)行開(kāi)挖施工時(shí)，應(yīng)先對(duì)臨時(shí)支護(hù)和超前支護(hù)進(jìn)行施工，且應(yīng)對(duì)支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。在對(duì)隧道圍巖實(shí)施超前支護(hù)施工過(guò)程中，通常需要使用超前小導(dǎo)管和超前長(zhǎng)管棚對(duì)其進(jìn)行施工，在對(duì)地面進(jìn)行處理過(guò)程中，需要使用砂漿錨桿支護(hù)和超前鉆孔預(yù)注漿對(duì)其進(jìn)行處理。使用超前支護(hù)對(duì)其進(jìn)行處理可以使圍巖穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，從而達(dá)到提高隧道開(kāi)挖安全性的目的。在該隧道施工過(guò)程中，其附近土體地基承載力為180kPa，因此施工單位可以使用超前小導(dǎo)管對(duì)其進(jìn)行吹，使圍巖土體的自穩(wěn)能力進(jìn)一步提高，在開(kāi)挖完成后，施工單位還應(yīng)使用混凝土對(duì)其進(jìn)行噴射處理，達(dá)到控制隧道變形的目的。

6 質(zhì)量控制的主要措施

6.1 實(shí)施地質(zhì)鉆孔和地質(zhì)勘查

為了對(duì)淺埋隧道周圍的圍巖情況進(jìn)行合理分析，施工單位應(yīng)采用地質(zhì)鉆孔和地質(zhì)勘查的方式對(duì)開(kāi)挖錢的隧道圍巖進(jìn)行勘測(cè)。通過(guò)對(duì)圍巖進(jìn)行地質(zhì)鉆孔和地質(zhì)勘查，施工單位可以了解圍巖的巖性、風(fēng)化情況以及破碎情況，并可以以此為基礎(chǔ)，對(duì)圍巖覆蓋層厚度、地層厚度、走向以及分層等特征進(jìn)行分析。與此同時(shí)，施工單位可以以地質(zhì)鉆孔和地質(zhì)勘查資料為基礎(chǔ)，對(duì)襯砌參數(shù)和超前支護(hù)形式進(jìn)行調(diào)整。

6.2 對(duì)淺埋地段開(kāi)挖質(zhì)量進(jìn)行控制的主要措施

在對(duì)某淺埋隧道工程進(jìn)行施工過(guò)程中，主要使用六步CD 法對(duì)其進(jìn)行處理。使用該種方法進(jìn)行施工，具有開(kāi)挖面較小的特點(diǎn)，在開(kāi)挖時(shí)可以利用小型機(jī)械和人工相結(jié)合的方式對(duì)其進(jìn)行處理，且每次開(kāi)挖完成后，施工單位應(yīng)使用雙側(cè)小導(dǎo)管對(duì)其實(shí)施超前支護(hù)處理，將其循環(huán)進(jìn)尺控制在0.6m 以內(nèi)。當(dāng)中隔壁所受壓力不均勻時(shí)，若弧度向所受壓力較大的方向傾斜，可以起到支護(hù)作用。該種施工方式雖然速度相對(duì)較慢，但是可以使圍巖變形得到有效控制。

施工單位在使用六步CD 法對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖施工過(guò)程中，中期出現(xiàn)隧道拱頂變形加快的問(wèn)題，與此同時(shí)，其地表也會(huì)出現(xiàn)裂紋，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行研究和測(cè)量可知，出現(xiàn)變形速度加快的主要原因是工程拱腳和下部開(kāi)挖位置的土體承載力較小，開(kāi)挖出的土體為軟塑狀，使用注漿法對(duì)地表進(jìn)行處理后并未達(dá)到理想效果，因此施工單位應(yīng)將鎖腳錨桿加設(shè)在開(kāi)挖位置，并使用臨時(shí)仰拱對(duì)中期施工過(guò)程進(jìn)行處理；在開(kāi)挖施工后，施工單位應(yīng)先將混凝土噴射于上層臺(tái)階上，噴射厚度通常為0.1m，并將木板墊在拱腳位置，隨后將臨時(shí)仰拱設(shè)置于此處，并使用短鋼管對(duì)其進(jìn)行連接處理，最后為了使其加固效果進(jìn)一步提高，施工單位可以將C25 混凝土噴射于此處，厚度為0.2m。當(dāng)上部開(kāi)挖高度為5m 時(shí)，施工人員應(yīng)對(duì)中臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖施工，并使用臨時(shí)支護(hù)和初期支護(hù)鋼架對(duì)其進(jìn)行加固處理，逐步形成閉環(huán)，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的，使其變形問(wèn)題得到有效控制。

6.3 對(duì)偏壓地段開(kāi)挖質(zhì)量進(jìn)行控制的主要措施

在對(duì)該隧道工程進(jìn)行施工過(guò)程中，其進(jìn)洞方向偏壓較為明顯，使用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法對(duì)其進(jìn)行施工后可知，隧道斷面量測(cè)繪出現(xiàn)向右偏移的問(wèn)題，而其左側(cè)山體則會(huì)出現(xiàn)裂紋，雖然使用中隔壁對(duì)其進(jìn)行施工可以使山體變形速度得到抑制，但是其變形趨勢(shì)并沒(méi)有完全消失。施工單位應(yīng)該對(duì)隧道右側(cè)山谷實(shí)施回填反壓施工，將其回填于洞頂上5m 的位置，并使用錨噴澆固方式對(duì)左側(cè)山體進(jìn)行處理，起到防護(hù)作用[5]。通過(guò)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行分析可知，初期支護(hù)施工可以使山體穩(wěn)定性得以提高，反壓回填可以使圍巖自穩(wěn)能力進(jìn)一步提高，使山體變形得到控制。除此之外，該種施工方法具有單次開(kāi)挖斷面加大的特點(diǎn)，因此為了使施工效率進(jìn)一步提高，施工單位可以使用大型機(jī)械對(duì)其進(jìn)行施工，其施工順序應(yīng)自上而下，使封閉成環(huán)時(shí)間進(jìn)一步縮短，使隧道坍塌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低。

7 應(yīng)用效果

在對(duì)該隧道工程實(shí)施施工過(guò)程中，施工單位為了對(duì)偏壓支護(hù)變形問(wèn)題進(jìn)行控制，首先對(duì)周圍土體進(jìn)行分析，并采用反壓回填的方式對(duì)其進(jìn)行處理。根據(jù)勘測(cè)數(shù)據(jù)客戶，該工程圍巖等級(jí)為V 級(jí)，因此施工單位使用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法對(duì)其進(jìn)行處理，并對(duì)施工中期問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)控制，從而達(dá)到降低圍巖變形的目的，施工效果良好。

8 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)淺埋偏壓隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)，對(duì)施工區(qū)域的圍巖土體進(jìn)行勘測(cè)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行合理分析，達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)的目的，為隧道挖掘提供基礎(chǔ)。與此同時(shí)，為了使隧道施工質(zhì)量進(jìn)一步提高，施工單位還應(yīng)對(duì)施工方法進(jìn)行合理選擇，在保障施工質(zhì)量和施工安全性的前提下，對(duì)支護(hù)方法進(jìn)行調(diào)整，使其施工合理性和科學(xué)性進(jìn)一步提高，從而達(dá)到提高材料利用率和施工效率的目的。