曾艷輝

（江西有色建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

近年來，我國交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展與完善，也對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求。由于隧道工程常遇到復(fù)雜地形，導(dǎo)致施工難度更大、容易影響施工進(jìn)度。其中，淺埋偏壓隧道的跨度較大、圍巖較為松散破碎，且斷面較小，因此在施工過程中很容易出現(xiàn)失穩(wěn)問題，影響項(xiàng)目施工的安全性。為進(jìn)一步保障保證隧道施工質(zhì)量，對淺埋偏壓隧道施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 淺埋偏壓隧道形成原因

鐵路、公路施工過程中遭遇淺埋偏壓隧道的原因主要如下：

首先，部分施工單位對工程質(zhì)量管理的重視程度不夠，導(dǎo)致工程建設(shè)質(zhì)量受損，施工完成后容易出現(xiàn)偏壓問題，進(jìn)而引發(fā)一系列安全事故。

其次，隧道施工主要在山區(qū)進(jìn)行，易受外部自然環(huán)境因素的影響。若施工團(tuán)隊(duì)在施工前未對周邊巖石層結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，隧道建成后荷載分布可能不均勻，從而引發(fā)偏壓問題。

最后，部分隧道施工、技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)不足，缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，這種情況也容易影響隧道施工質(zhì)量，導(dǎo)致隧道出現(xiàn)淺埋偏壓方面的問題[1]。

2 工程概述

徐家壩隧道布設(shè)于白沙鎮(zhèn)后側(cè)，所在區(qū)域主要為山地，穿越一座山包，隧道出口有道路可達(dá)，進(jìn)口無直達(dá)道路，交通較為不便。隧道穿越區(qū)地層以三疊系中統(tǒng)巴東組（T2b）泥灰?guī)r、礫巖及灰?guī)r為主，屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，地形起伏較大。入口段斜坡坡度為25°～35°，出口段斜坡坡度為18°～26°。

2.1 地質(zhì)水文條件分析

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，擬建隧道區(qū)范圍內(nèi)主要地層情況如下：

第一，第四系崩坡積層（Q4coll+dl）塊石土、碎石土、含礫碎石土（單元層代號(hào)①）：褐色，松散—稍密，含少量風(fēng)化碎石、角礫，主要分布于隧道斜坡地表，厚度為0～7m。

第二，三疊系中統(tǒng)巴東組（T2b）巖體。

泥灰?guī)r（單元層代號(hào)為②）：多呈灰褐色，局部呈灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄—中厚層狀構(gòu)造，多呈強(qiáng)—中風(fēng)化產(chǎn)出，其主要礦物成分為碳酸鹽類礦物，含少量泥質(zhì)礦物、質(zhì)軟，屬于強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，多呈土狀或土夾石狀；中風(fēng)化帶巖石多呈小塊碎裂鑲嵌狀，局部呈大塊碎裂鑲嵌狀；局部地段裂隙中充填少量黏性土。原巖結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，巖層產(chǎn)狀雖整體較為規(guī)律，但巖體整體較為破碎，且破碎程度不均勻，屬典型的不均勻地基。該巖層為隧址區(qū)的主要巖層之一，與灰?guī)r多呈互層狀產(chǎn)出。

灰?guī)r（單元層代號(hào)為③）：灰黑色—灰褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，為薄—中厚—厚層狀構(gòu)造，多呈強(qiáng)—中風(fēng)化產(chǎn)出，主要礦物成分為碳酸鹽類礦物、質(zhì)較堅(jiān)。其強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，多呈土狀或土夾石狀，強(qiáng)風(fēng)化僅限于地表，有少量發(fā)育，整體厚度較小；中風(fēng)化帶巖石多呈小塊碎裂鑲嵌狀，局部呈大塊碎裂鑲嵌狀，局部地段裂隙中充填少量黏性土。原巖結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，偶見較完整的巖體。該巖層為隧址區(qū)的主要巖層之一，主要分布于隧道起點(diǎn)段。

第三，礫巖（單元層代號(hào)為④）：多呈灰黑色，局部呈暗紫紅色，礫狀結(jié)構(gòu)，為薄—厚層狀構(gòu)造，多呈強(qiáng)風(fēng)化—中風(fēng)化產(chǎn)出，強(qiáng)風(fēng)化僅限于地表，有少量發(fā)育，整體厚度較?。恢酗L(fēng)化帶巖石多呈小塊碎裂鑲嵌狀，局部地段裂隙中充填少量黏性土。原巖結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，偶見較完整巖體，在隧址區(qū)多呈夾層狀產(chǎn)出。

2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

該工程場地區(qū)域位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北緣，其東北部為秦嶺褶皺南緣，其間被大巴山斷裂帶切開。被切開后的地殼塊體相互間活動(dòng)不均衡，直接影響各地殼塊體上的地質(zhì)建造。大巴山斷裂帶的西南塊體（即本工程場地所在區(qū)域）是相對穩(wěn)定區(qū)，由陸屑建造、碳酸巖建造組成，巖相變化小、厚度不大，變質(zhì)十分輕微，無火成巖活動(dòng)，屬地臺(tái)范疇。大巴山斷裂東北塊體為活動(dòng)區(qū)，由火山巖建造、碧石建造及類復(fù)理石建造組成，厚度大、變化迅速，多呈線狀分布，褶皺及斷裂發(fā)育，變質(zhì)深，晚期巖漿侵入活動(dòng)顯著，屬地槽范疇。區(qū)內(nèi)總的褶皺軸線及斷裂線的方向受地臺(tái)基底輪廓控制，輪廓沿?fù)P子準(zhǔn)地臺(tái)彎轉(zhuǎn)，東部大致為北西向，中部為西北—東南向，西部為北西向。工程區(qū)域是早古生代的一個(gè)極窄的深坳陷帶，區(qū)內(nèi)褶皺緊密細(xì)長，脊線起伏并一致向南東傾伏，軸面向北東傾斜，中部向南倒轉(zhuǎn)。在萬源一帶褶皺漸寬展，呈短軸向背斜作雁列行排列，并向另一構(gòu)造區(qū)過渡。

綜上，隧址區(qū)所在位置位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北緣，大巴山斷裂帶南西側(cè)，所在揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)為相對穩(wěn)定區(qū)，隧址區(qū)所處區(qū)域穩(wěn)定性較好。

3 淺埋偏壓隧道現(xiàn)階段施工問題

3.1 會(huì)對隧道洞口仰坡產(chǎn)生影響

如果在隧道施工過程中，偏壓超出額定限制，則隧道周圍的巖石結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)移動(dòng)或松散等情況[2]。長此以往，隧道洞口將會(huì)出現(xiàn)變形或塌陷。如果隧道本身受仰坡山體位移的影響，隧道周圍圍巖的穩(wěn)定性和強(qiáng)度會(huì)大幅度下降，若遭遇極端暴雨天氣，隧道仰坡很容易出現(xiàn)滑坡情況，極大地加重隧道偏壓現(xiàn)象，最終影響隧道施工的正常推進(jìn)。

在這一過程中，隧道內(nèi)部上方的巖石層結(jié)構(gòu)也會(huì)遭受破壞，隧道深處會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的偏壓推力，最終擠壓隧道外層的圍巖，隧道襯砌和地表也會(huì)逐漸出現(xiàn)明顯的裂縫[3]。

此外，若仰坡地質(zhì)中存在碎石或軟黃土層，對邊坡產(chǎn)生的負(fù)面影響會(huì)更大。因此，技術(shù)人員需要采取更具針對性的防護(hù)措施，解決偏壓問題。

3.2 會(huì)使隧道洞口襯砌出現(xiàn)裂縫

隧道出現(xiàn)淺埋偏壓方面的問題，兩側(cè)襯砌所受壓力將呈現(xiàn)顯著差異。在此情況下，若技術(shù)人員未能及時(shí)采取糾正和干預(yù)措施，隧道襯砌容易出現(xiàn)破壞或剪切方面的問題，進(jìn)而加劇偏壓現(xiàn)象，甚至影響隧道的穩(wěn)定性。

此外，在傳統(tǒng)隧道施工模式下，隧道洞口處的襯砌很容易出現(xiàn)裂縫，偏壓現(xiàn)象越明顯裂縫越大，會(huì)直接影響隧道施工質(zhì)量。

3.3 影響隧道施工安全

隧道施工過程容易受外部環(huán)境因素和人為因素的影響。若隧道施工所處的外部環(huán)境不佳，隧道本身又發(fā)生偏壓問題，施工團(tuán)隊(duì)將面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為保證隧道施工順利開展，必須制訂科學(xué)的防護(hù)措施，確保施工人員的安全不受威脅。然而，在隧道施工過程中，部分施工人員對隧道內(nèi)外邊坡狀況的關(guān)注度不足，未能結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)信息對邊坡實(shí)際狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與處理，容易導(dǎo)致隧道施工過程中出現(xiàn)安全事故。

4 淺埋偏壓隧道施工優(yōu)化策略

4.1 運(yùn)用超前支護(hù)方式

第一，加密超前錨桿支護(hù)方式。采用該方式施工時(shí)，需要選擇180 型鋼架，并將錨桿間距控制在0.5m左右。此外，進(jìn)行隧道施工前，技術(shù)人員還需要對地下水壓進(jìn)行監(jiān)測，如果地下水壓超出額定標(biāo)準(zhǔn)，需要及時(shí)進(jìn)行降壓處理，避免隧道支護(hù)施工過程中出現(xiàn)失穩(wěn)問題。

第二，超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)方式。施工前，需要明確標(biāo)注出地質(zhì)條件較差的施工區(qū)域。同時(shí)，技術(shù)人員需要對導(dǎo)管前端的封閉性進(jìn)行檢查，并使用錐形尖狀導(dǎo)管、按梅花狀布置漿孔。將小導(dǎo)管插入孔中后，需及時(shí)使用速膠泥封堵導(dǎo)管的孔口。同時(shí)，需要及時(shí)封堵工作面上的其他裂縫，為避免出現(xiàn)壓裂工作面，需要及時(shí)控制注漿速度和注漿壓力，以確保超前支護(hù)工作質(zhì)量達(dá)到理想效果[4]。

除上述兩種超前支護(hù)方式外，還可以使用超前長管棚法進(jìn)行支護(hù)，以保障隧道施工安全。

4.2 防排水施工

在淺埋偏壓隧道施工過程中，技術(shù)人員需定期進(jìn)行監(jiān)控測量，并及時(shí)記錄測量結(jié)果，以保證隧道施工的開挖尺寸和其他各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)。為了使隧道施工更加順利，技術(shù)人員需根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用防排水技術(shù)，在噴射混凝土表面設(shè)置復(fù)合型防水板，提高防排水效果。

在此過程中，施工人員需要合理控制混凝土表面和復(fù)合型防水板之間的距離，距離越小則防排水效果越好。使用防排水技術(shù)時(shí)，還需要在每道施工縫隙中布設(shè)兩條止水帶，以進(jìn)一步提高止水效果，確保隧道施工達(dá)到既定要求。

在防水施工階段，施工人員需要同時(shí)進(jìn)行排水工程建設(shè)，順?biāo)淼揽v向方向安裝軟式透水管，并在其外部增設(shè)排水板，保證施工過程中產(chǎn)生的水可以及時(shí)排出隧道[5]。

4.3 分步進(jìn)行隧道開挖施工

在淺埋偏壓隧道施工過程中，技術(shù)人員需認(rèn)真考量徐家壩隧道工程的外部環(huán)境條件，全面分析當(dāng)?shù)貒鷰r級(jí)別、地下水狀況及地質(zhì)因素，以準(zhǔn)確選擇施工技術(shù)，確保隧道開挖工程質(zhì)量和成效達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在具體的施工過程中，還需加強(qiáng)施工監(jiān)測。

徐家壩隧道最初計(jì)劃采用CD 法進(jìn)行開挖施工，但由于隧道內(nèi)上下臺(tái)階較高，可能影響圍巖穩(wěn)定性，若隔墻中存在孤石等堆積體，極易引發(fā)安全事故。因此，最終采用三臺(tái)階預(yù)留核心土開挖法（見圖1）。

圖1 三臺(tái)階預(yù)留核心土開挖法的使用圖示

此外，還可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用反向施工或臺(tái)階施工法進(jìn)行隧道開挖，以更好地滿足隧道施工要求。在施工過程中，除了要保證隧道開挖質(zhì)量，還要完善支護(hù)工作細(xì)節(jié)，以更好地保證隧道施工安全性，降低隧道施工過程中的成本投入。

4.4 完善后續(xù)修復(fù)與檢測工作

在淺埋偏壓隧道施工過程中需做好技術(shù)規(guī)劃，按照既定方案策略選擇原材料并跟進(jìn)所有施工環(huán)節(jié)[6]。隧道施工完成后，工程師需及時(shí)進(jìn)行必要的檢測，以評估整體施工質(zhì)量，隧道施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)方可投入使用。若評估結(jié)果不符合要求，施工人員需根據(jù)反饋對隧道進(jìn)行必要的修復(fù)與完善。徐家壩隧道施工完成外觀如圖2 所示。

圖2 徐家壩隧道施工完成外觀圖

整體施工過程結(jié)束后，施工團(tuán)隊(duì)還需要重視后續(xù)的定期檢測和養(yǎng)護(hù)工作，通過科學(xué)合理的檢測方法及時(shí)糾正隧道施工中存在的各類問題，能更大限度地降低隧道通行后的安全事故發(fā)生率。在后續(xù)養(yǎng)護(hù)過程中，可通過支護(hù)、灌注等手段提高作業(yè)斷面的穩(wěn)定性和韌性，提升隧道使用階段的強(qiáng)度，創(chuàng)設(shè)更好的交通通行條件。

5 結(jié)語

總而言之，在淺埋偏壓隧道施工過程中，施工人員需重視對施工技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)用，根據(jù)目標(biāo)施工地點(diǎn)的實(shí)際情況制訂更具針對性、可行性的施工方案、優(yōu)化施工技術(shù)，以有效降低隧道施工風(fēng)險(xiǎn)，提高隧道工程質(zhì)量，為我國交通運(yùn)輸事業(yè)的順利發(fā)展提供有力保障。未來的研究應(yīng)更關(guān)注施工過程的智能化、自動(dòng)化，推動(dòng)新材料、新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，有效應(yīng)對淺埋偏壓隧道施工挑戰(zhàn)。