浅埋、偏压、破碎地质大跨径隧道开挖施工技术分析

我 国是一个地 域辽 阔、多山的 国家 ，公路运输 发展较 快， 伴随 国内交通道路 网的规划 发展 ，应 对国家基础建设和 日渐发 展 的经济 需求 ，为促进边缘 地 区的经济 建设 ，同时减少投 资、 保护 环境 ，隧道施工逐 渐增多 ，长 度从几十 米到 几十公里 Ⅲ， 跨度 由原 来的两车道设计逐渐变化为三 、四车道 。隧道 因施工
前 期 采 用 双 侧 壁 导 坑 施 工 方 法 ，后 续 采 用 Ｃ Ｄ 法施 工 ； Ｉ Ｖ 级 围岩 段 采 用弧 形 导 坑 开 挖 法 。 工 程 于 ２ ０ １ ４ 年 ６月 开 工 建设 。 关键词 ： 浅埋 ； 偏压 ； 破 碎 ；大跨 径 隧 道 ； 开挖 施 工技 术 中图分类号 ： Ｕ ４ ５ ５ ． ４ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ １ ． ５ ５ ７ ８（ ２ ０ １ ５ ）０ ３ ． ０ １ ２ ４ ． ０ １
最 终 确 定开 挖 方 法 。
３ 施 工 控 制
葛家沟 隧道 因其地处断裂带上， 又 受浅埋偏压等 因素影响， 设计 时采 取浅埋段采用双侧壁 导坑法 施工，深埋段采用 Ｃ Ｄ法 施工 和弧形导坑法施工 。目前因地质条件 的变好 ，围岩 强度 的 上升，分析是否可 以提前进入 Ｃ Ｄ法施工 。 对于大跨度隧道 ，拱顶沉 降是评价工法 可行性 最关键 的指 标 ， 隧 道 拱 顶 位 移 与 地 表 位 移 呈 现 贯 通 形 式 ，表 明 地表 沉 降 与 隧 道 拱 项 沉 降相 关 性 较 强 。而 在 埋 深 较 大 时 ， 围岩 存在 较 明 显 的位移拱 ，地表沉 降与 隧道拱顶沉 降相 关性较 弱，这与土体的 土拱 效应类似 。因而 隧道浅埋 段开挖对 地表的直接 扰动更大 ， 需要严格控制爆破及开挖支护施 工质 量。 葛家沟 隧道存在较长的浅埋偏压段 ，偏压隧道施工 的工序 和偏 压对隧道整 体位移影 响是施 工前应重 点分 析的两个 方面 ， 目前 业界对浅埋偏压段施工顺序观点不一致 ，应通过计算分析 确定 先优 先开挖深 埋一侧还是浅埋一侧 。对于偏压隧道 ，埋深 较浅 时，由于上覆荷载较小，偏压影响非常有限 ，几乎与常规 隧道 无异 。埋 深较大时， 由于偏压荷载较上覆荷载较小 ，且在 岩体拱 自稳作用下 ，偏压影响也较为有 限。因而进行偏压 分析 时，应选取埋深适 中的断面 。偏压对隧道整体位移 的影响主要 体现在水平位移上 ，取隧道钢拱架顶部 中心点为 参考 点，计算 分 析 ，先 开 挖 深 埋 侧 与 先 开 挖 浅 埋 侧 ，较 隧 道 整 体 轮 廓 而 言 ， 整体偏 移较小 ，对 隧道影结 构影响非 常有限 ，可 以忽略不计 ， 应先开挖浅埋侧 ，后开挖深埋侧 ，浅埋 段开挖时 ，需严格控制 爆破及开挖支护施工质量 。 ２工法原理及分析 如何辨别各种施 工方法或者多种工法综合运用 ，一直是隧 道工程施工 中众 所关注的 问题 ，机械施工队 围岩扰动最小 ，但 施 工成本高 ，钻 爆法 仍是 目前主 导施工方 法。在偏压 、浅埋、 大跨径 的隧道的施工 中主要采 取双 侧壁导坑和 Ｃ Ｄ法施工 ，在 地 质状态较好的情况下 ，最大 限度 的采用三 台阶施 工方法 。 ２ ． １双侧壁导坑法 般适用于浅埋大跨度 隧道 、地表沉 陷要求严格及围岩条 件 很差的情况 ，双侧壁导坑方法要先后经过双侧 导洞 上半断面 开挖、支护 ： 侧 导 洞 下 半 断面 开挖 、 支 护 ； 浇筑侧 导洞仰拱 ；
主 洞 上 部 、 中部 、下 部 开 挖 和 支护 ； 浇 筑主洞仰拱 ； 模 筑 二 次 衬砌混凝土等诸 多施工环节 。 ２ ． ２ Ｃ Ｄ施 工 工 法 Ｃ Ｄ法 同样适 用于浅埋大 跨度隧道 、地 表沉 陷需要控制 及
围岩条件很差 的情况 ，Ｃ Ｄ法先后经单侧侧 导洞上半断面开挖 、 断面 小、作业 空间有限、环境恶劣、安全风险高 ，采取 即行有 初期支护 ； 单侧导洞下半断面开挖 、初期支护 ； 单侧仰拱施工 ； 效的施 工技术 ，是隧道施工质量、安全可控 的根本 因素 ，然而 模筑二 次衬 砌混凝土等施工环节 。现在施 工中 Ｃ Ｄ法 由先挖 中
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科学研 究
中文科技期刊数据库 （ 文摘版 ）自然科学
浅埋 、偏压 、破碎地质大跨径隧道开挖施工技术分析
高继鑫 贾龙海
４ ３ ０ ０ ７ ０ 中交第二航 务工程局有 限公 司六分公 司新疆 乌鲁木 齐绕城 高速 ，湖北武汉
摘 要： 鸟鲁木 齐绕城 高速二 标葛家沟隧道为双向六车道分 离式 ，全 长 １ ４ ７ ０ Ｋ ｍ，本 隧道开挖轮廓 最大跨度 约为 １ ７ ｍ，隧道 高度约为 １ ２ ｍ，隧道 最大埋深 为７ ０ ｍ 左右 ，地处 东山断裂带上 ，隧址 区地形起伏较 大，存在偏压 、浅埋 、破碎 现象，Ｖ级 围岩，
隔壁一侧施 工转变为 两侧 交叉开挖施工、步步封 闭成环 ，间接 的意义 为由原大断面 Ｃ Ｄ法开挖转变 为小断面 台阶法开 挖，这 样 只需控制好早 期沉 降，做到及时封 闭成环 ，形成 两个 独立界
面。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于地质 条件 的变化，施工质量 的把控不严等 因素 ，隧道施工 往往 被人为的增加安全风险 ，因而掌握此类隧道开挖施工技术 对 于保证工程安全、质量有着十分重要作用 。 １工法的选择 我 国当前生产力 的水平条件 下，无论采 取那一种设计理论 和工法都是一种手段 ，其核 心就 是 “ 充分 发挥 围岩的原始 自承 作用 ” ， 后期通过辅助措施 使围岩 “ 保持平衡 稳定性， 做到 “ 能 量最小原 理”【 ２ ］ 。隧道施 工技术主要是研 究隧道工程各种施 工 方法所 需的技术 方案和措施 ，开挖方式 则需根据 隧道的长度 、 断面 、结构形式、设备选 型、地质条件等诸 多因素来 综合 分析 ，