偏压隧道施工中变形开裂处理案例分析

　　

【摘要】文章介绍了某偏压隧道施工过程中出现的变形开裂情况，对其产生的原因进行了分析，并介绍了专家处理的过程及结果，对隧道施工有一定的指导意义。

【关键词】隧道施工；变形开裂；偏压


某隧道为南北双管上下行六车道，左右洞总长680m，两洞中线间距52.25m，开挖跨度16.95m，高11m，右洞南面局部四车道开挖跨度20.75m，高12.2m，隧道内轮廓设计为三心拱形。该工程于2005年底动工，目前已完成全部土建工程。
一、地质概况
（一）地形地貌
　　隧道所穿越的山岭，为长期风化剥蚀的丘陵地貌区，地形起伏变化较大，有冲沟、缓坡、陡坎，山坡植被发育，并随处可见裸露地表的花岗岩微风化球体。
（二）工程地质条件
　　隧道围岩主要为燕山期花岗岩侵入体，岩层为巨厚层状结构。隧道基本上处于全~强风化的花岗岩体或第四系坡积、残积土中。根据施工实际揭露的情况，V级围岩占隧道总长的95％，IV级围岩仅占5％。围岩级别划分主要是根据围岩结构的稳定性，富水情况及围岩纵波波速进行综合判定的。施工区的主要断裂构造为与隧道成斜交的F4断层，倾向165～1750，倾角70～750，为压扭性断裂破碎带。受构造影响，围岩节理发育，岩体成为大块状砌体结构或碎块状压碎和镶嵌结构。全~强风化的花岗岩容易碎成粗颗粒的砂质土，可朔性差。地下水受大气降水直接补给时，可通过围岩颗粒间孔隙和围岩裂隙，形成渗水排出，含水的松散围岩开挖后，可发生掌子面及拱顶坍塌，侧壁失稳。
（三）不良地质现象
　　山岭广泛分布着花岗岩微风化球体，俗称“孤石”。这种孤石包裹在全风化、强风化或微风花的地层中，块度大小不等，有的可达几米、甚至十几米，分布无规律，是隧道开挖中的严重“隐患”。
二、偏压引起的左线ZK3+965～+983隧道变形开裂的处理
　　隧道左线出口段是2006年7月份从南向北开挖的，采用φ108大管棚注浆加固拱顶，初支采用锚杆加格栅，间距50cm网喷砼厚35cm。用上下台阶，留核心土施工。 隧道口地表按设计要求施作了仰坡，采用C20混凝土，进行了挂网喷浆、施工防护。
　　由于隧道左线出口段地表标高比右线低10~15m，地表偏压严重。隧道左侧结构面距离山坡临空面也不到10米，有三块巨大的孤石，卧压在隧道的左上方，孤石裸露在外，挤在一起，最小的孤石有30 m3，最大的约100 m3。在大孤石的下面，由于从山坡流下雨水的长期冲刷，形成了一个大空洞，洞体约180 m3。空洞底为风化后的砂质土，洞壁距离隧道结构仅有1.2米。覆盖层为全~强风化的地层，暴雨季节，渗入水使围岩松散，自稳性差，危及隧道安全。

（一）对隧道左线偏压的处理
　　1．第一次隧道仰坡变形滑坡的处理。2006年8月18日夜里突降暴雨，由于偏压影响，隧道右上方仰坡大面积开裂，土体下滑，向左倾斜，严重危及隧道的施工安全。因此进行了第一次处理：（1）根据滑坡范围和现场地形，对隧道口以上的仰坡立即进行削坡减压。划分施工台阶，用挖掘机剥土。由于仰坡较高，分为三级，每级台阶高8m，碎落台宽度1.5m，仰坡斜率：一级1：0.6，二级1：0.7，三级1：0.8。仰坡防护结构：采用φ22砂浆锚杆，L=3m，间距1.5m×1.5m，梅花型布置，挂φ8钢筋网，@200×200mm，喷C20砼10cm厚。（2）孤石下面的空洞处理，采用C15的砼回填，共175 m3。经过7天的剥土施工，共挖土9700 m3，再加上对隧道左侧空洞的回填处理，一定程度上减轻了对隧道的偏压力。
　　2．隧道左线偏压第二次处理
　　（1）偏压状况：隧道左线右上方的仰坡经过2006年8月份的削坡减压处理，虽然一定程度上减轻了对隧道的偏压，但由于隧道右侧的覆盖层厚度仍然远比左侧大，特别是隧道上面的冲沟周围的汇水，对隧道覆盖土的渗透浸泡，使围岩完全失去自稳能力，所以12月6日当掌子面由南向北开挖到ZK3+983时，靠近洞口6米处出现环向裂缝，宽度迅速从3mm扩大至5mm，地面仰坡又出现多条8～10多米长的裂缝，宽度0.5mm~20mm不等，仰坡竖向裂缝向洞口左侧不断发展。经测量监测发现，隧道下沉速率20mm/d，拱顶累计下沉达60mm。向左横向位移最大处达58mm，又一次出现了严重险情，必须采取措施进行处理。（2）处理偏压措施：左线隧道偏压的第二次处理，实际上是第一次处理偏压的延续。处理顺序是先对洞外“卸载减压”，再加固洞内。1）使用挖掘机剥离仰坡，将右侧第三级仰坡向后推移6.5m，碎落台宽度由原来的1.5m，加宽至8m。由于推移后的仰坡高度达11.28m，在中间增加第四台阶，碎落台宽1.5m，三、四级仰坡坡度均为1：0.8。总共剥离土方4600 m3。2）将仰坡所挖除的土方填至隧道左侧低洼处，填土高度至第二台阶顶，边坡坡率为1：0.7，采用三维土网垫植草防护，共填土3400 m3。3）仰坡防护加固形式为网喷C20砼，厚50mm。4）在仰坡的上方，修建了防洪天沟。5）ZK3+970～+980段原初支内侧增设I18工字钢护拱，间距100cm，喷射C20砼，厚度21cm，并设中间型钢立柱。6）加快隧道下台阶施工，尽快进行仰拱施工，达到早封闭目的。
（二）处理隧道偏压效果
　　左线隧道经过地表减压，洞内支护加固处理，两侧收敛变化迅速消失，经过25～35天，拱顶沉降也趋近于0，隧道已停止变形开裂，已于2007年3月开始二次衬砌。

【参考文献】
[1]王梦恕主编.大瑶山隧道[M].广东科技出版社，1994．
[2]关宝树编著.隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社，2006.