摘要：导致出现隧道偏压的原因包括：地质构造偏压，地形偏压，施工过程中导致的偏压问题，其中偏压最为复杂的是由于地质原因构造的。由于目前地质构造偏压载荷计算还没有完善的计算方式，且主要依靠工作经验以及实践调整进行计算，导致隧道出现，缺乏对其系统的理论分析。在本研究中结合某隧道的穿越顺层岩体的工程案例分析，进一步阐述了导致该隧道在衬砌开裂变形的原因，对隧道在地质构造偏压条件下的开挖方式以及支护形式进行分析，这种施工技术能够确保隧道按时完成，具有良好的应用效果。
关键字：碳质板岩；顺层偏压；隧道；开挖工法；支护
在本研究所分析的隧道位于低山斜坡地貌山体，地表覆盖的是第四系斜坡残积沙粘土，下浮基岩为灰岩，炭质页岩，整个段内地质构造相对复杂，主要是与郁山断层，伴生断层，F4断层，从其开发形式上来看，受构造影响较小，岩层产状比较紊乱，而且岩体节理发育的，岩体很容易产生破碎，尤其受到软岩的构造影响相对较大。在隧道进洞施工之前需要根据设计要求做好地表洞顶天沟的设计，完成洞口的排水系统和挡护工程施工。
一、隧道顺层偏压情况分析
在本研究中，所研究的某一段混凝土初支在拱腰位置存在多条裂缝，而且其右侧也有纵向裂缝，最大裂缝宽度达到8.7cm，隧道坑道内局部出现了挤压，拱部有不同程度裂缝产生，在该部位最大的裂缝为5.4cm。在该位置处上部拱架支护出现严重的变形，该位置其裂缝为四十二厘米长，同时我们发现仰坡和洞口边也出现不同程度的裂缝，主要分布在水沟的内外两侧。在某一段的左侧混凝土的衬砌距离内轨顶面有裂缝存在，其宽度为1mm。分析地质灾害产生的原因时我们认为主要有以下几点：由于隧道的进口段位于郁山正断层，上盘炭质页岩破碎带中，地下水发育的同时，断层角砾岩通过对进口段的岩体进行分析，我们发现开挖面岩层呈现一种镜面状的分布结构，层理发育明显经过开发之后，使得地下水加剧其活动范围，断层角砾岩被软化，岩石强度降低也使从面前的抗滑性能降低，导致岩体沿着顺层面出现一定程度的滑移。在进口段的位置为V级页岩夹灰岩，按照V级围岩整体混凝土衬砌的方式进行施工，但没有考虑到偏压因素的影响，导致隧道支护强度无法阻止变形发展。开挖之后，周边围岩松动扩大，在支护以及衬砌上载荷作用增加，最后导致支护变形，最终会使混凝土衬砌出现开裂。
二、开挖段与加固的处理措施
根据隧道进口段在施工过程中存在的地质灾害，为确保隧道的进口段安全施工以及衬砌结构安全，需要采取预加固的措施，主要采取地表加固管棚超前支护，洞内超前小导管的注浆浆等措施。具体来看，在地表加固过程中需要根据顺层偏压隧道方案的有限元计算，在隧道两侧可以设置钢管抗滑桩能够降低衬砌结构内力，并能够获得显著效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，可以在隧道进口位置已开挖段利用洞外地表加设钢管桩注浆加固，在隧道衬砌结构两边可以设置四排钢管桩，在地面预定位置注入钢管桩之后需要对管内进行水泥浆的压注水泥浆，在压注过程中水灰比大，之后会慢慢减小珠江压力，根据水泥浆的情况进行合理调整，在靠近洞身的位置处注浆压力小，需要采取间隔的方式完成注浆，避免由于注浆压力较大而使得围岩对对支护结构的压力增加，使得岩体出现松动，可以适当延长注浆的时间，控制其速度，适当调整水灰比，确保最终的注浆效果，在整个注浆时需要实时观察隧道中是否出现水泥浆，一旦出现异常时需要立即停止注浆过程。
在洞内超前与支护过程中，针对已开挖变形段可以采用超前大管棚的支护方式，为确保衬砌变形和发生挤压的地段衬砌拆除过程中，确保围岩的稳定性和安全性，可以在这一段中采取洞内长管棚加的加固方式。具体为在开挖断面架设I22工字钢架，其间距为0.6米，在巩固位置可以采用管棚超前支护的方式，整个管棚长度为35米，两端的边墙可以设置自进式注浆锚杆，锚杆与工字钢架连接，纵向间距与工字钢间距是一致的，需要根据隧道进口围岩发生的位移情况，以及一寸气地段的这不开裂问题，根据现场监测量获得锚杆轴力的分布情况，进一步获得围岩剪切滑移范围。除此之外，还需要根据偏压隧道洞内设置模板在不同层面的受力情况分析，由于隧道各部位的锚杆处于拉应力状态，俯倾向侧围岩内锚杆轴力高于仰倾向侧的锚杆轴力，需要将原锚杆长度调整为八米，而仰倾向侧的锚杆长度为四米，采用不均衡的锚杆体系。隧道衬砌可以按照V级偏压钢筋混凝土衬砌施工，经过观察，我们发现这种施工结构具有一定的可靠性。
针对未开挖段可以采用超前小导管的注浆方式进行预支护，为防止隧道没有开挖的地段，围岩出现顺层滑移或者岩体坍塌的问题，在隧道拱部可以采用外插角的注浆小导管超前预支护的方式，利用两种形式的小导管交替设置。此外，可以在隧道边墙设置自进式锚杆，能够将间距控制为一米，长度为四米，按照菱形的方式进行设置。隧道衬砌按照V级偏压钢筋混凝土的衬砌结构进行施工。
三、具体的施工方案
对于已开挖掘的施工方法，可以在地表钢管桩和超前管棚中注入水泥浆，达到一定的强度之后，针对已开挖并且衬砌结构出现变形的地段进行有效处理。比如将开挖侵限控制在0.6米的范围内，便于安装工字钢架作为初期的支护结构。而针对隧道未开挖地段的施工，可以采用预留核心土的正台阶分部开挖方案。在整个施工过程中，需要采用正台阶法的支护方式，减少对于围岩的扰动，强化施工观测，一旦出现衬砌或者围岩发生变形，则需要采用及时的支护方式，防止其出现塌方，确保施工的安全性。
小结
在本研究中主要阐述了隧道进出口顺层特点，通过采用施工方案能够控制顺层岩体的变形和滑移等，采用预留核心土正台阶的施工方法，增强支护体系的抗压能力，有效克服顺层偏压地段在施工过程中出现的滑移等不安全问题，确保施工进度和施工质量。
参考文献:
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[3]孙振坤. 软弱炭质板岩隧道施工围岩力学特征研究[D].
论文作者:雷鹏
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/1
标签：隧道论文; 偏压论文; 围岩论文; 超前论文; 方式论文; 裂缝论文; 注浆论文; 《防护工程》2019年第7期论文;