大断面高速公路浅埋偏压隧道施工大变形研究

　　摘要：本文结合平阳高速公路大南山隧道出口端浅埋偏压段施工，对围岩破坏的原因从应力角度和位移角度做出了分析，同时对大断面高速公路隧道在浅埋偏压条件下的施工方法做出分析。并根据分析总结围岩支护的措施，提供塌方原因分析和预防措施，为大断面高速公路浅埋偏压隧道安全施工提供了理论支持。
　　关键词：大断面，隧道，浅埋偏压，大变形
　　
　　一．大断面高速公路浅埋偏压隧道施工概况
　　以往我国的两车道和单车道隧道已经远远不能满足我国不断增加的公路车流量。为了满足不断增加的交通量，高速公路隧道不断向三车道和四车道发展，但是三车道和四车道高速公路隧道由于开挖断面较大，隧道施工安全性远远低于单车道和双车道隧道。在浅埋偏压地段，大断面高速公路隧道经常因为施工大变形而发生失稳等意外事故。随着高速公路的发展，部分大断面隧道经常穿越复杂的地质体系，这对施工造成了极大的安全隐患。在隧道选线时，可以采用一些新思路、新规划，将安全、和谐、舒适的理念贯穿在工程的选线过程中，改变以往传统的山体切挖的方式，转而设计多处不同大小的隧道，在开挖过程中注重保护天然水系和农田，在农田上采用高架桥梁，尽可能的避免损坏风景名胜和村落遗址。以国务院批准的国家高速公路网山西平阳高速公路中的大南山特长隧道为例，隧道位于喀斯特侵蚀剥蚀中、低山区，地表植被发育，地下水发育，岩层风化严重，溶蚀严重复，隧道地质条件复杂。大南山隧道出口端300m范围内为浅埋偏压地段，围岩的主要构成有粉质黏土混碎石、全风化泥灰岩、坡积层，由于地表水的常年渗透，围岩内部节理密布，很容易发生滑塌。洞室内层状全风化泥灰岩由于区域应力的调整，有多处呈现x型错动和s型扭曲，围岩的自稳能力大大削弱。
　　二．大断面浅埋偏压隧道开挖过程中的危害
　　在浅埋偏压的地质条件下施工会产生多种危害。因此在隧道开挖过程中要重视因地制宜的修改支护参数，对可能出现的险情进行有效的预防和及时的干预，将隧道开挖过程中可能出现的危害降到最低，以减少灾害带来的损失。在隧道开挖的过程中，容易发生塌方事故、地下水危害和洞口的滑塌。大断面高速公路浅埋偏压隧道在开挖的过程中采取新奥法施工，洞口零开挖技术。在浅埋偏压段采取双侧壁开挖法，遵循“短进尺、弱爆破、强支护”的原则，通过以上措施保证了施工过程中的安全，大大减少了在隧道施工中的塌方现象，减少工程投资、缩短工期。但是由于在一些缺乏自稳能力的围岩段，如果贸然使用单侧壁法，容易使掌子面发生坍塌事故。在一些利于开挖的岩层之中，例如较陡产状的岩层，虽然有小区域的层理错动，但是由于没有含水岩层和构造破碎带，围岩依然有较好的自稳能力，但开挖循环进尺过大时，也很容易发生坍塌事故。洞口坍塌一部分的原因在于洞口段地质较差，洞口上方岩体发生位移裂缝等而没有及时发现（如因植被发育茂盛），加上在施工过程之中洞口段支护不力所导致。由于开挖方式不当，掌子面临空面陡峭和降水量过大等原因，也容易造成洞内二次塌方。
　　三．大断面浅埋偏压隧道开挖过程中的塌方原因分析及预防措施
　　大断面浅埋偏压隧道在开挖的过程之中存在着坍塌安全隐患。坍塌分为冒顶、滑塌和崩塌。滑塌的现象多发生在掌子面的上部，围岩极为破碎，并且稳定性极差。当滑塌现象不断加剧，滑塌后处理措施不及时，不恰当，很容易引起冒顶现象的发生。当这种危害发生时，采用短台阶侧壁法进行施工。运用大管棚注浆的方式，对风化严重容易产生滑塌的围岩进行超前支护，于拱顶处增设超前注浆小导管加固拱顶。在施工的同时坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤测量”的原则。从客观上来说，大断面浅埋偏压隧道在开挖的过程之中存在着塌方的隐患主要是由于部分段落地质构造过于复杂，断层密布，存在着多处的连续断层。岩层断层多，且岩层褶皱呈波浪状和s型分布，应力分布存在着很不均匀的现状。尤其是在一些高地应力集中的地区，一旦隧道开挖，必然会形成一个筒状的空间，这部分岩层的应力会很快重新分布，周围的岩层很容易发生塌方，即岩石的移动和断裂。从主观上来说，在浅埋偏压地区施工不能一蹴而就，必须严格按照施工图进行施工，严格执行现场监理工程师的要求，因地制宜的改变开挖支护方法，确保隧道施工安全。
　　地下水危害也是大断面浅埋偏压隧道施工过程中的常见危害。由于岩层的滞水现象，在隧道施工过程中经常能够引起严重的事故。由于多数的浅埋段掌子面流水都是由地表水补给的，针对这种状况，可以采取两种方式。第一种是减少渗透，在地表引排。第二种方法是在地表注浆。同时，在隧道内水量较大区域，也可以采用注浆封堵。这两种方式在具体的操作过程之中，要充分了解围岩的构造、产状和地下水的分布范围和产生原因。盲目作业只会引起更多的危害。洞口的施工难度也很大，尤其要在保护生态环境的前提下，洞口开挖仰坡坡面采取零开挖进洞的方式。洞口的岩石风化层很容易发生滑塌。一些隐蔽的地质构造也容易造成洞口的工程危害。例如植被的茂盛发育常常掩盖一些向两边延伸的张性裂隙，洞口位于不良地质地段，岩体受偏压影响较大，极易发生滑塌。
　　同时，在施工过程中采取合理的加固措施可减少坍塌危害的发生。拱部增设超前注浆小导管，拱肢增设锁脚锚杆数量，及时施工仰拱隧底填充混凝土，使初期支护及早封闭成环。通过增设临时支护措施，例如增加临时的仰拱喷射混凝土的方式，改善隧道受力状况。临时的仰拱可以采用工字钢，在拱墙和一侧仰拱的交汇处起拱，以支撑环形支护。同时，将临时仰拱与初期支护焊接，途径拱顶到达另一边的拱墙和仰拱的交汇处。临时仰拱工字钢纵向采用螺纹钢焊接，并在其支撑内部喷填混凝土。当上述加固措施实施以后，能够有效的防治浅埋偏压地区的围岩变形，保证隧道的施工安全和施工进程。
　　四．结语
　　总之，针对浅埋偏压三车道公路隧道施工必须注意如下几点。首先，开工之前一定要全面调查隧址区的地质状况，了解区域内的演示构造，尤其是较差地质体的范围和可能引发的危害，同时查清地下水的分布规律。第二，严格遵照施工图纸，对浅埋偏压地区的地貌地址特征进行勘察，对可能出现的危害做出预测，并根据数据制定出相应的处理措施。第三，与相关气象部门联系，及时掌握气象资料，避免雨季施工，如果无法避免，一定要针对雨季可能发生的危害做出专门的施工设计。利用动态信息反馈，因地制宜的指导施工，综合分析掌子面素描图和监控资料，最大限度的发挥地质预报的作用。第四，要对浅埋偏压段的洞口施工格外注意，采取综合治理的方式，预防危害的连续发生。最后，要注意避免边挖边塌的现象发生，通过对试验段的开挖，及时确定循环进尺和掌子面宽度之间的比例。
　　
　　
　　参考文献：
　　[1]李国锋．特殊地质公路隧道动态设计施工技术[M]北京：人民交通出版社，2005．
　　[2]静天文．公路隧道围岩分类与支护优化设计[M]北京：人民交通出版社，2006．
　　[3]徐芝伦．洋l生力学[M]第3版．北京：高等教育出版社，2000．
　　[4]胡达远．隧道工程浅埋暗挖法的施工技术[J]山西建筑，2008，34(18)：331．332．
　　[5]胡达远.公路隧道设计规范[J]山西建筑2010(18)

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