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摘要：浅埋偏压隧道由于其上覆土层较浅，接近地表，受自然因素影响较大，隧道所经过土层多为由原岩风化形成的破碎岩层、堆积层，冲积层等，由于地质条件较差，在浅埋偏压隧道施工过程中，经常出现边坡整体滑移、将塌、冒顶和地表塌陷等工程灾害。因此需要对边坡进行加固处理，文章以某工程为例，分析了浅埋偏压隧道边坡体系的稳定性，并阐述了加固处理措施。
关键词：浅埋偏压隧道；边坡；加固；稳定性分析
在浅埋偏压软弱围岩隧道工程施工中，如果施工方法和临时支护措施使用不当，则会导致初期支护变形较大，甚至会产生严重的冒顶塌方问题，导致隧道施工的安全风险增大。因此，采用科学合理的施工方法能够有效控制隧道施工变形，提高施工效率，减少隧道风险等级。
一、施工技术工艺流程
浅埋偏压及软弱围岩的承载能力较差，因此很容易出现塌方问题，另外，由于软弱围岩处于浅埋偏压段，因此其施工难度比较大。为了从根本上解决浅埋偏压问题，需对影响隧道施工的因素加以明确，从施工工艺上进行详细分析。具体的工艺流程为山体外侧回填→超前支护→环向开挖→初期支护→安装型钢钢架→开挖核心土→监控量测及加强支护等。在所有的施工流程中，应该确保各个施工工序的安全性，保证隧道施工质量。
二、浅埋偏压及软弱围岩隧道施工问题
（一）导致隧道偏压的原因
隧道偏压可以理解为由于外界多种因素的影响导致围岩压力不对称，支护隧道的承载供体承受力下降，导致隧道供体变形，受压等问题的出现，具体的原因应从以下几个方面分析：（1）施工技术的原因。施工技术的专业性严重影响了施工质量的稳定性，施工方法不当会导致开挖断面发生局部坍塌，降低围岩压力的稳定性，造成受压力不均，引发隧道偏压问题。（2）地质方面的原因。如果地质条件比较特殊，则也会导致隧道出现偏压的状况发生。隧道施工处围岩倾斜，并处于不断的发育中，而且围岩较软弱，自稳能力极差。在实际施工中，很容易导致岩体随岩面滑动，从而造成隧道偏压问题。（3）地形方面的原因。隧道施工建设通常是依山而建的，地面的倾斜度比较大，侧压作用力比较大。再加上不同岩层的作用力，隧道埋深较浅，这也是导致隧道偏压的一个重要原因。
（二）偏压隧道判断分析
通常情况下，导致偏压隧道质量问题的因素很多：①技术方面的原因；②地质方面的原因；③地形方面的原因。对此，应该分析不同的原因，并采用相应的解决对策，在隧道工程的施工过程中必须充分了解施工技术的难点，然后再设定相应的解决方案妥善解决。目前，依靠很多地质勘探技术能够妥善查明隧道偏压原因，运用高科技的现代化施工技术对相应的问题进行解决，能够有效保证施工质量和安全。
三、工程简介
某隧道，起讫桩号为DK151+933～DK152+171，为双线隧道。隧道进口位于左偏曲线上，左右线曲线半径为3000m、3004.32m，路面横坡为2%。隧道内设连续下坡，DK152+005设变坡点，小里程坡度为－5.3‰，大里程坡度为－5.9‰，呈下坡趋势。该隧道位于剥蚀丘陵地貌，地势起伏较大，隧道区段地面标高一般40～94m，山体自然坡度10°～30°，植被发育。该隧道洞身多处于偏压段，且岩体下伏基岩为元古界板溪群马底驿组条状板岩，全风化－弱风化，全风化呈砂土状，强风化基岩青灰夹灰褐色，岩体破碎呈碎块状，厚5.7～20m，弱风化基岩变余结构，板状结构，局部夹有石英脉。
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四、浅埋偏压隧道边坡体系稳定性分析
通过现场监测数据分析以掌握浅埋隧道围岩与边坡稳定性状态，并经信息反馈动态设计，以保证其安全稳定。对该隧道二衬段DK151+976断面拱顶、拱腰及拱肩5个测点布设应变计以监测二衬混凝土内应力，设置测桩以监测二衬周边收敛值及拱顶下沉值；对隧道开挖段DK152+015断面拱顶、拱腰及拱肩5个测点布设应变计及锚杆轴力计。边坡位移分为竖向位移与水平位移，为简化监测方法，沿坡体共布设25条水平线及16条竖向线交点作为测点。
（一）结构内空收敛监测分析
在该隧道二衬段DK151+976断面进行为期2月的监测，测得拱顶下沉量及周边收敛值具有一定的规律，三者均呈先增长后平稳的趋势规律。从数值上来看，de线与bc线的收敛值大小接近且大于拱顶a的下沉值，其累计位移值分别为21.85mm、20.98与9.92mm。监测数据的最后一日位移变化速率分别为0.02mm/d、0.03mm/d与0.07mm/d，表明隧道结构为稳定性的。
（二）隧道与边坡系统稳定性数值分析
采用有限元分析软件ANSYS对隧道－边坡系统稳定性进行数值仿真计算分析。其中边坡及隧道围岩设为均质弱风化岩(参数容重为23kN/m3，体积模量为320MPa，剪切模量为240MPa，泊松比为0.3，黏聚力为1.2MPa，内摩擦角为32°)。
由于隧道的开挖水平位移场具有明显的偏压性质，而对竖向位移场的影响不大，由于衬砌结构的加强作用，隧道围岩区域位移场均呈减弱的趋势。从数值上来看水平位移最大值出现在坡顶及隧道围岩区的右侧，分别为0.46mm与3.34mm；竖向位移场最大值出现于坡顶，数值为24.23mm，满足隧道围岩及边坡稳定性要求。
五、浅埋偏压隧道边坡体系加固
（一）偏压隧道加固措施
针对偏压隧道的受力特性，采取不均衡支护体系进行加固。在隧道断面受偏压一侧拱部布设Ф25长为6m的中空注浆锚杆，间距为纵向0.8m×环向1.2m，梅花型布置；而另一侧拱部布置Ф22长3.0m砂浆锚杆于拱部45°范围内设置，间距及型式同上。超前锚杆为Ф25长3.0m的砂浆锚杆，在拱部110°范围设置，间距纵向1.6m×环向0.4m。钢筋网:环向Ф8×纵向Ф8，拱墙的网格间距为25cm×25cm。钢架:HW175型钢钢架，拱墙设置，间距纵向0.8m×环向0.8m，两侧墙脚钢架设置两根5m长Ф22锁脚锚杆，并预留10cm的变形量。
（二）边坡加固措施
为防止边坡失稳引发隧道失稳，对边坡进行抗滑桩结构设计，其混凝土:轴心抗压强度设计值fc=11.9N/mm2，轴心抗拉强度设计值ft=1.27N/mm2。钢筋HRB335(20MnSi)，符号φ，抗拉强度设计值fy=300N/mm2，抗压强度设计值f'y=300N/mm2。桩的强度设计安全系数:受弯时K=1.2；斜截面受剪时K'=1.3。在桩的两侧分别布置6根φ12的构造钢筋，在桩的受压侧布置10根φ12的架立钢筋。
综上所述，浅埋偏压以及软弱围岩隧道施工技术有其一定的复杂性和特殊性。对此应该按照不同的地表形态和地质特征采用对应的施工方案，切实做好隧道施工之前的地质勘察工作，保证施工安全。文章中的隧道案例为典型的浅埋偏压隧道，浅埋偏压隧道在偏压段围岩与边坡的稳定性为相互影响的关系，因此在隧道施工时应将二者作为一个系统进行加固处理。
参考文献
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[3]王起才,展宏跃.近接浅埋偏压黄土隧道支护结构的力学特性分析研究[J].铁道工程学报,2010,11
论文作者:毛立军
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/2
标签：隧道论文; 偏压论文; 围岩论文; 位移论文; 稳定性论文; 原因论文; 拱顶论文; 《基层建设》2016年9期论文;