偏压隧道的施工技术探讨

摘要：结合某铁路工程实践，对隧道偏压情况及施工方法进行探讨。

关键词：隧道;偏压;施工。

⒈ 工程概况

某隧道位于低山斜坡地貌山体，自然披度10～40度，段内地质构造复杂，主要构造为郁山正断层、F4正断层及其伴生断层。隧道开挖揭示，受构造影响，小褶曲发育，岩层产状紊乱，节理发育，岩体破碎，特别是软质岩构造影响较大，断层倾角一般为40°～60°，破碎带宽0.5米～1.5米，为断层角砾，局部呈断层泥状。

⒉ 隧道偏压情况及现场监控量测

2.1 偏压原因

所谓偏压隧道，就是指由于种种原因引起的围岩压力呈明显不均匀性，从而使初期支护受偏压荷载的隧道。分析原因主要有以下方面：

⑴ 地形原因：隧道傍山，地面显著倾斜，侧压力较大，且隧道埋深较浅。

⑵ 地质原因：围岩产状倾斜、节理发育，其间又有软弱结构面及滑动面，自稳能力差，又受围岩裂隙水的影响，施工中一旦受到扰动，岩体就会沿层理面出现滑动。

2.2 隧道偏压判断

2.2.1 地形引起的偏压

围岩级别、地面坡度和覆盖层厚度是判别隧道偏压的三个重要因素。2.2.2 地质构造引起的偏压

① 围岩的工程地质条件及控制性裂隙、节理或层理（统称为弱面）的产状及其与隧道轴线的相对关系；

② 围岩扰动范围；

③ 控制性弱面的强度以及作用在弱面上的法向力的大小等。

2.3隧道偏压概况

隧道地面坡度较陡，为1 : 1.5－1 : 2，地表覆盖层为3.5米～15米；围岩级别为Ⅴ级，设仰拱，二次衬砌为整体式；软弱面倾角α为40°～60°，围岩的内摩擦角＜α。

施工中出现的问题：① DK261+801～+806左侧拱腰部位按设计施做完的初期支护出现多条纵向裂缝，裂缝宽度最大达8.7厘米；② DK261+800～+860段拱部格栅支护严重变形，侵入二次衬砌净空；③ DK261+804～+809段衬砌砼距内轨顶面1.97米出现一道纵向裂缝，缝宽0.5mm～1.0mm；④ DK261+832～+839段扩挖后已施作完的工字钢架初期支护，受挤压变形，左侧严重侵入衬砌断面最大达48厘米。

2.4 监控量测

2.4.1 明确测试内容和测点布置

⑴ 油点布置见图㈠

2.4.3信息反馈

以上数据显示：隧道左侧应力所位移值均大大高于右侧，左右受力不均、位移量不等，这说明隧道确实存在较为严重的偏压。

3、隧道施工

3.1扩挖前加固措施

由于偏压和大变形，使隧道进口已开挖地段初期支护严重侵入二衬衬净空,需对此段进行扩挖,扩挖前,对洞口段路基，洞顶地表及洞内采取特殊加固措施。

3.1.1洞口路基加固

隧道进口线路在右侧DK261+747～+797段为顺层滑坡带，长50米，设置8根锚固桩，桩间距（中－中）7米，桩均采用个别设计，桩靠线路侧与线路中心距离4.8，DK261+730～+797长67米，桩间设C15片石混凝土重力式路堑挡土墙。洞口左侧设C15混凝土重力式路堑挡墙，挡墙墙身坡率1：0.25.

3.1.2 洞口加固

DK261+799～+835段沿拱部设置25根大管棚。管径89，环向间距40，外插角1°。DK261+799～+835段梅花型布设G32自进式锚杆，锚杆环向间距0.6米，长8米。大管棚末拱部设置4环Φ42小导管，每环22根，每根长3.5米，小导管外插角10°。

3.1.3 洞顶地表加固处理

DK261+800～+835段为保证拆除衬砌及扩挖时围岩的稳定，在地表设280根注浆钢管桩对两侧围岩进行加固，管底部高程在内轨顶面以下2.6米，纵向间距50，横向间距70，纵向间距100，每侧4排，沿隧道中线梅花型对称布置。

3.2 开挖与支护

3.2.1施工方法一微台阶法

微台阶法是偏压隧道开挖中行之有效的施工方法，在隧道掘进时将开挖面分成上、中、下三部分，交替作业，上下台阶长度保持在3～5米，必要时辅以人工开挖，每循环进尺0.6～1.0米

3.2.2.2具体做法

⑴开挖Ⅰ部，进尺0.6米后，初喷C20混凝土5，按顺序设立工字钢架A、A`和 横撑1，使小志坑尽早闭合。然后打入拱部径向锚杆，用拉杆与前一循环的工字钢架连接、固定挂网，喷C20混凝土25厚。

⑵开挖Ⅱ部，比Ⅰ部滞后3～5米，按顺序安装钢架B、B、 和横撑2，打入边墙径向锚杆，焊接拉杆，挂网，喷C20混凝土25厚。

⑶开Ⅲ挖部，比Ⅱ部滞后3～5米，按顺序安装钢架C、C、、D、D、，、网喷支护。

⑷安装仰拱钢筋，灌混凝土。

4、几点体会

⑴对地质复杂的隧道，除进行地质调查、掌子面观察等常规监控外，还应采取应力计、位移计等多种科学量测手段，对围岩时行评价，确认和修正围岩级别，并据此及时合理地调整施工方案。

⑵对位于断层破碎带的偏压隧道施工，采取地表钢管桩加固岩体，长管棚注浆、格棚钢架及自进式长锚杆支护体系，有效控制了沉降、变形，保证钢筋砼衬砌结构稳定。

⑶对于围岩压力大、变形大的偏压地段，选用工字钢架和模筑砼组合形式加强支护。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。