摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。我国的高速公路、高速铁路建设蓬勃发展，随之产生大量的隧道工程，而大多数公路、铁路一般沿沟谷布线，因此这些隧道工程中浅埋偏压隧道占有相当大的比重。偏压隧道洞口开挖一直以来是岩土工程行业的一大难题，尤其表现在地形、地质环境复杂的软弱围岩地区，其岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎，山体本身稳定性差，偏压隧道洞口段埋深极浅，开挖时对山体扰动大，很可能造成隧道侧面坡体滑塌、隧道塌方、衬砌裂缝和隧道整体偏移等问题，威胁隧道开挖人员的安全，影响隧道的正常运营，给当地居民带来严重隐患。现有偏压隧道洞口施工中的防护主要是：洞外采取在浅埋侧回填反压土平衡部分偏压；洞内采取减少每循环进尺，加大钢拱架、钢筋直径和增加二次衬砌厚度来减少隧道开挖中的沉降、偏移和裂缝。这些方法虽然广泛应用于偏压隧道的开挖中，但没有从根本上加固不稳定山体，减少对软弱围岩的扰动，而是增加隧道内部刚度来抵抗偏压和山坡对隧道的剪切破坏。采取此方法施工的偏压隧道洞口段处于不稳定滑坡体范围内，构造应力和偏压直接作用于隧道，隧道在开挖或运营中随时可能由于不稳定山体滑坡发生整体滑动、裂隙、塌方等破坏。因此，我们需要一种偏压隧道洞口防护结构，能够整体加固不稳定山体，减轻构造和重力对隧道的偏压。
关键词：偏压隧道洞口；开挖防护结构；施工方法；研究
引言
偏压隧道洞口开挖防护结构及施工方法，属于隧道工程领域，包括框架、管棚、锚索、抗滑桩和侧墙；隧道侧面边坡通过锚索与框架锚固连接进行支挡；隧道浅埋侧设置侧墙，导向管穿过侧墙顶部伸入山体，通过导向管钻孔；管棚穿过导向管，锚索套入管棚；框架底部施设抗滑桩，框架柱底部与抗滑桩顶部相接，锚索穿过抗滑桩锚固于山体的稳定区内；侧墙与山体间分层回填土体并夯实；管棚和锚索内分时注浆加固土体，锚索和管棚将侧墙和抗滑桩连成整体结构锚固于山体稳定区，在侧墙、抗滑桩和管棚封闭区内进行暗挖施工隧道。本方法在洞口开挖前形成防护体，回填土体有助于洞口开挖，可减少偏压力，防止隧道滑移，保证偏压隧道安全施工和运营。
1隧道洞口特点
1.1隧道洞口地层稳定性差
隧道洞口段围岩一般较为破碎，多为严重风化的堆积体，且覆盖层一般较薄，顶部主要为粉质粘土及碎石。如果洞口段处多雨地区，不稳定地层极易受降水的影响造成隧道围岩恶化。稳定性较差的地层即软弱地层的特点主要包括：结构松散、胶结性弱、岩体稳定差、施工中易发生坍塌，若有地下水则更为严重。因此，隧道洞口进洞施工中必须采取有效的支护手段，对确保隧道施工和后期运营安全具有重要的作用。
1.2隧道洞口结构体系复杂
隧道洞口边坡岩体在长期表生地质作用下处于平衡状态，隧道施工破坏了地质环境原有平衡，隧道洞口仰坡开挖后，仰坡由三维受力状态变为二维受力状态，因此仰坡容易出现片落现象。隧道洞口开挖后，仰坡与隧道顶板的交叉部位处于一维受力状态，受力条件十分不利，如不及时进行维护，该部位容易产生坍塌。其次是洞口处顶板一端由工作面支撑，另一端处于悬空状态，属悬臂梁结构，其稳定性较差。另外，隧道洞口处常常还会有一些明挖路堑，其边坡也处于二维受力状态。随着洞口段的开挖和支护，该段将重复进行应力释放与重新分布，因此，往往会引起洞口地表滑坡、坡面坍塌、偏压及塌方事故发生。
1.3隧道洞口施工支护工程量大
隧道洞口边仰坡进洞开挖，使山体原有的平衡状态遭到破坏，如不及时采取加固措施，极易产生坍塌、顺层滑移、古滑坡复活等现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在开挖过程中，必须要对隧道洞口路堑边坡，洞口及洞顶以上仰坡进行喷锚预加固处理；进洞前采取超前锚杆、超前小导管周边注浆、设置大管棚等超前预支护技术；开挖后及时喷射混凝土和仰拱紧跟形成封闭受力环。
2防护结构及施工方法的优点
⑴修筑侧墙回填土体增加隧道浅埋侧埋深，反压山体坡脚，将侧墙作为管棚支架，减少施钻管棚孔工序；锚索和管棚共用钻孔，通过分时注浆将管棚与锚索结合，不但通过注浆改善了回填土和周围软弱围岩的物理力学性质，增加了围岩的自承能力，并以侧墙和稳定山体为支点形成一个梁式结构，而且利用锚索将整个结构锚固于稳定山体，防止浅埋侧在偏压情况下发生整体侧向位移。
⑵在深埋侧施做锚索抗滑桩能够减少构造和重力产生的偏压对隧道的剪切力，提高了山体侧面边坡的稳定系数，并在抗滑桩上埋置钢管、调整施工工序，巧妙地解决了管棚和抗滑桩的交叉问题，使抗滑桩、侧墙和管棚形成带有预应力锚索的框架门式结构。本发明对偏压隧道进口侧进行加固处理，防止隧道进口偏压侧在开挖或运营过程中出现过大变形、塌方、整体移动和裂隙等破坏。
3隧道洞口变形控制关键技术
3.1隧道洞口变形控制基准的建立
实践证明，根据隧道周边位移变化来推测隧道稳定性变化是可行的，对隧道周边围岩的监控量测在隧道施工中也较为常见。采用位移作为隧道稳定性的判别准则，从隧道周边结构出现的极限情况研究，运用尖点突变理论，采用软件分析，得出各控制点在极限状态下的位移，在考虑一定安全系数后位移便可作为稳定性的基准，即极限状态为基准的判断准则。
3.2隧道洞口结构及地层变形控制关键技术
控制隧道洞口稳定性主要是通过控制隧道结构和地层的变形，将边坡、围岩、衬砌、掌子面等所有的变形控制在允许范围内，既满足：；为隧道结构的变形量，为隧道结构的允许变形量。在研究清楚隧道洞口结构、地层变形发生、发展规律和各种影响因素相互作用关系的基础上，提出变形系统控制技术措施，以提高隧道施工水平。
隧道洞口结构及地层稳定性控制研究主要包括下列技术体系研究：开发技术、支护技术、掌子面稳定技术、拱脚稳定技术、支护补强技术、超前支护技术、空间变形监测和反馈技术等。伴随着隧道洞口地层的实践，国内外相继提出了若干隧道预加固技术措施，以以期达到控制地层的稳定性。隧道洞口施工常用的预加固技术，常用主要包括：锚杆、管棚、小导管、水平旋转注浆、机械预切槽衬砌法。
3.3隧道洞口施工对边坡稳定性的影响
隧道洞口开挖是影响山区滑坡、崩塌等地质灾害发生的一个重要原因。归纳起来，边坡稳定性控制方法主要是沿着三种途径进行：第一，以极限平衡理论为基础，考虑岩土体中断裂结构面的控制因素，利用图解法或数学计算分析法，最后求得“安全系数”或类似“安全系数的概念”；第二，以数值分析近似地分析计算边坡岩土体的变性特征和应力状态；第三，其他方法，如利用概率理论分析岩土体结构面和岩土体强度的测试数据，分析各种可能破坏形式的不稳定概率，以不稳定概率来评价边坡的稳定性。
结语
本文分析了传统偏压隧道洞口施工中的防护和施工方法的不足，提出了新的防护方案和施工方法，并将该方案应用于工程实际，取得了良好的效果，可为偏压隧道洞口开挖防护结构及施工提供参考。
参考文献：
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论文作者:张可非
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/22
标签：隧道论文; 洞口论文; 偏压论文; 结构论文; 山体论文; 围岩论文; 地层论文; 《防护工程》2018年第32期论文;