淺埋偏壓隧道施工技術課題講課課件

第1頁隧道設計與施工的重要理念“愛護圍巖”“內(nèi)實外美”“重視環(huán)境”“動態(tài)施工”

第1頁隧道設計與施工的重要理念“愛護圍巖”第2頁一、淺埋偏壓隧道定義二、淺埋偏壓隧道施工三、淺埋偏壓隧道施工實例1四、淺埋偏壓隧道施工實例2主要內(nèi)容第2頁一、淺埋偏壓隧道定義二、淺埋偏壓隧道施工三、淺埋偏壓隧第3頁

（1）什么樣的埋深為淺埋呢？一般情況下應以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則，但要確定出界限是困難的，因為它與許多因素有關，因此只能按經(jīng)驗作出概略的估算。深、淺埋隧道分界深度至少應大于坍方的平均高度且有一定余量。一、淺埋偏壓隧道的定義深、淺埋隧道的判定原則式中

——深淺埋隧道分界的深度；

——等效荷載高度值，即坍落拱高度。淺埋偏壓隧道施工技術第3頁（1）什么樣的埋深為淺埋呢？一、淺埋偏爆破采用密眼、少藥的原則，減小對圍巖的擾動。工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理由于隧道出口覆土淺，地形復雜，因此計劃采用三臺階法結合30m長大管棚進洞?！惰F路隧道設計規(guī)范》（TB10003-2005）給出了偏壓隧道外側拱肩山體最大覆蓋厚度表（表），并規(guī)定了當?shù)孛鎯A斜時，Ⅳ、Ⅴ級圍巖的單線隧道及Ⅲ～Ⅴ級圍巖的雙線隧道外側拱肩至地面的垂直距離等于或小于該表所列數(shù)值時，應按偏壓隧道設計。它的應用領域和規(guī)模十分廣泛，并不斷擴大，它除在地下工程、邊坡工程、結構抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)發(fā)展外，在重力壩加固、橋梁工程、抗地震工程中也有長足的發(fā)展。在實際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂縫，裂縫縱向有主裂縫3～4條，小裂縫密布，最大縫寬15～20cm，并拌有明顯坍陷臺階。a、圍巖穩(wěn)定時及時施工洞口段50m范圍二次襯砌。獅公巖二號隧道為武廣客運專線雙線鐵路隧道，行車速度目標值為350km/h。為增強注漿加固效果，可在地表施作一層噴混凝土，并將鋼筋網(wǎng)與注漿管焊接為整體。預應力錨索具有治理效果好，不影響工程進度等特點，但是它的工程造價相對較高。擋墻加固是偏壓隧道洞口段常用的加固方式之一，如貴陽市小關隧道、云南思小高速的曼歇4號隧道、麻地河1號隧道等。注漿可以采用洞內(nèi)注漿或地表注漿。獅公巖二號隧道最大埋深22m，均為淺埋，Ⅴ級圍巖占隧道長度的91%。一、淺埋偏壓隧道的定義第4頁式中hq——等效荷載高度值（m)；S——圍巖級別，如Ⅲ級圍巖S=3；——圍巖的容重(kN/m3)；——寬度影響系數(shù)，＝；B——隧道寬度，以m計；i——B每增加1m時，圍巖壓力的增減率(以B＝5m為基準)，當B＜5m時取i=0.2，B＞5m時，取i＝0.1。

且要結合地質條件、施工方法等因素綜合判斷。在礦山法施工的條件下，Ⅳ~Ⅵ級圍巖

Ⅰ~Ⅲ級圍巖一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術爆破采用密眼、少藥的原則，減小對圍巖的擾動。第4頁式中h第5頁隧道支護結構兩側的圍巖壓力相差較大或不對稱荷載作用的隧道。公路隧道斷面一般呈馬蹄形，由于地形不對稱、地質巖層、施工等因素，造成隧道結構兩面荷載不對稱，就形成了偏壓。總體上講，產(chǎn)生“偏壓”主要有兩種原因：由于地形條件(主要指隧道結構左右兩側覆土高度、圍巖級別、結構周圍相關建筑物以及不良地質等)不同產(chǎn)生的“地形偏壓”和由于施工方法和施工順序不同產(chǎn)生的“施工偏壓”。一、淺埋偏壓隧道的定義（2）什么樣的隧道為偏壓呢？淺埋偏壓隧道施工技術第5頁隧道支護結構兩側的圍巖壓力相差第6頁

根據(jù)對偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓隧道處于洞口段，屬于地形淺埋偏壓；在洞身段，偏壓較少，且多屬于地質構造偏壓。由于淺埋偏壓隧道多屬于破碎、松散類圍巖?！惰F路隧道設計規(guī)范》（TB10003-2005）給出了偏壓隧道外側拱肩山體最大覆蓋厚度表（表），并規(guī)定了當?shù)孛鎯A斜時，Ⅳ、Ⅴ級圍巖的單線隧道及Ⅲ～Ⅴ級圍巖的雙線隧道外側拱肩至地面的垂直距離等于或小于該表所列數(shù)值時，應按偏壓隧道設計。多車道公路隧道，其跨度往往大于鐵路隧道，《公路隧道設計規(guī)范》(JTGD70-2004)規(guī)定隧道可能產(chǎn)生偏壓時，應根據(jù)偏壓狀態(tài)和程度采取相應的治理措施。規(guī)范僅給出了偏壓隧道襯砌荷載的計算方法，但沒有指出何種情況下按偏壓隧道襯砌荷載計算，即沒給出地形偏壓臨界覆土厚度（偏壓隧道外側拱肩山體最大覆蓋厚度）。

《公路隧道設計細則》（JTGD70-

2010）給出了需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值。一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術第6頁根據(jù)對偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓第7頁一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術第7頁一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術第8頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖級別地面橫坡坡率1:0.751:11:1.251:1.51:2Ⅲ2020151510Ⅳ石——25252015Ⅳ土————302520Ⅴ————453530表需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值(m)淺埋偏壓隧道施工技術第8頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖地面橫坡坡率1:0.751:第9頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖級別地面橫坡坡率1:0.751:11:1.251:1.51:2Ⅲ55443Ⅳ石——9876Ⅳ土————1098Ⅴ————151210表需對地層進行加固處理的偏壓隧道拱頂以上地層厚度限值（m)淺埋偏壓隧道施工技術第9頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖地面橫坡坡率1:0.751:第10頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二圍巖條件和地層偏壓作用是隧道變形、坍塌的主要原因，因此隧道處于嚴重偏壓狀態(tài)時，應采取措施避免隧道結構發(fā)生病害、失穩(wěn)。施工期間的病害主要是偏壓一側壓力大，容易產(chǎn)生大變形，圍巖不穩(wěn)定容易塌方，噴混凝土會產(chǎn)生開裂、掉快、嚴重的發(fā)生坍塌。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產(chǎn)生開裂、滲漏等病害。第10頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第11頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施對于淺埋偏壓隧道，目前國內(nèi)外對偏壓邊坡加固處理的方法較多，常見處理措施：削坡排水法、地下水攔截與疏通、回填反壓法、地表注漿法、設置抗滑樁(隧道前部和后部)、預應力錨桿和混凝土擋墻等。我國公路規(guī)范《公路隧道設計規(guī)范》也提出了地表砂漿錨桿、地表注漿加固和墻式遮擋法等地層加固措施。但是各種方法之間經(jīng)濟效益差別顯著，取何種方法應根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。第11頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第12頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(1)削坡排水法該方法是最為直接的治理方法之一。通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響。但是該方法的治理效果與開挖范圍密切相關。倘若開挖范圍小，則一方面無法起到很好的治理效果，另一方面則可能引起新一輪邊坡滑移的隱患；倘若開挖范圍過大，則不但增加了工程造價，而且大大影響了周圍環(huán)境。此外，邊坡開挖后應進行噴射混凝土防護以阻止土層的風化和雨水侵蝕。排水措施可以采用環(huán)形截水溝、樹枝狀排水系統(tǒng)、平整夯實自然山坡坡面等。第12頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第13頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(2)減載與反壓措施

這種方法是目前應用最為廣泛的方法之一，通常施做明洞和反壓回填共同使用。施做明洞不但能夠有效抵抗偏壓邊坡的下滑力，而且不影響施工進度，不增加工程造價。反壓回填則能夠改變偏壓地形地貌，增加隧道和邊坡的穩(wěn)定性。因此，當偏壓程度不大時，此種方法應首先推薦采用。第13頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第14頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(3)地表注漿法

地表注漿亦是較為常用的治理方法之一。當隧道淺埋且地層非常松散破碎、易發(fā)生大規(guī)模坍塌或失穩(wěn)時，可采用地表注漿加固。這種方法方便，及時，投入的工作量相對較小。但是，注漿量估算和控制比較難以把握，實踐表明這種方法的治理效果有限。技術要求：注漿寬度為隧道開挖寬度兩側各3~5m，長度應超過偏壓段5~10m；注漿孔按梅花形或矩形排列，間距為漿液擴散半徑的1.4~1.7倍，垂直地面鉆孔，孔深由地表至洞身輪廓線外，必要時可以穿越洞身。第14頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第15頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(3)地表注漿法注漿參數(shù)：注漿漿液通常采用單液水泥漿，特殊情況可以采用超細水泥漿、水泥—水玻璃雙漿液或化學漿液。注漿管采用?42~?48mm的鋼花管，或采用高壓PVC管。為增強注漿加固效果，可在地表施作一層噴混凝土，并將鋼筋網(wǎng)與注漿管焊接為整體。第15頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第16頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施根據(jù)偏壓坡體的性質，支擋措施可采用抗滑擋墻、抗滑樁、預應力錨索（桿）、鋼管樁以及錨索樁、格構錨固等支擋構造物，對偏壓坡體進行整治，控制偏壓。

抗滑樁是埋設于滑動面上、下巖體中阻止滑體移動的樁形結構，是一種較理想的抗滑設施，能承受較大滑坡推力。它適用于裂隙不太發(fā)育、完整性較好的緩傾斜中厚巖體或滑動面較單一、傾角小的滑坡中，且滑動面以下為較完整的基巖，不適用于流塑性土體地層?？够瑯毒哂锌够芰Υ蟮奶攸c，但是它污工數(shù)量大，造價相對較高，影響施工進度。目前，抗滑樁由普通抗滑樁發(fā)展到預應力錨索抗滑樁。第16頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第17頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施

預應力錨索是當前較為流行的治理方法之一。它的應用領域和規(guī)模十分廣泛，并不斷擴大，它除在地下工程、邊坡工程、結構抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)發(fā)展外，在重力壩加固、橋梁工程、抗地震工程中也有長足的發(fā)展。預應力錨索具有治理效果好，不影響工程進度等特點，但是它的工程造價相對較高。適用于土質、巖質地層的邊坡，其錨固段宜置于巖層內(nèi)，以確保錨索工程安全可靠。置于土層中需要進行拉拔試驗。錨索可與其他支擋結構組合使用，形成錨索樁、板、格構、墻等。第17頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第18頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施

擋墻加固主要應用于洞口或半明半暗段，用以抵擋仰坡下滑、削弱山體偏壓力和增強端墻穩(wěn)定性的作用。擋墻加固是偏壓隧道洞口段常用的加固方式之一，如貴陽市小關隧道、云南思小高速的曼歇4號隧道、麻地河1號隧道等。第18頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二表需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值(m)在礦山法施工的條件下，Ⅳ~Ⅵ級圍巖加固范圍：加固寬度：破裂面法進行計算。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產(chǎn)生開裂、滲漏等病害。工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理隧道上覆地層主要為粉質粘土和全風化泥巖、頁巖。通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響?？够瑯毒哂锌够芰Υ蟮奶攸c，但是它污工數(shù)量大，造價相對較高，影響施工進度。由于進口右側山體覆蓋層很薄，且原巖主要為土夾石，為了提高巖體強度，采用深孔注漿加固圍巖。當拱墻支護均需要拆換時，先換拱圈再換邊墻，為避免掉拱現(xiàn)象發(fā)生，在拱腳接頭處施作6根鎖腳錨桿進行穩(wěn)定拱圈，鎖腳錨桿采用φ42鋼管，長度4m。一般情況下應以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則，但要確定出界限是困難的，因為它與許多因素有關，因此只能按經(jīng)驗作出概略的估算。注漿可以采用洞內(nèi)注漿或地表注漿?！獙挾扔绊懴禂?shù)，＝；（一）常用的洞外處理措施根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析并經(jīng)多次專家現(xiàn)場討論認為其主要原因有：第19頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(5)地表砂漿錨桿加固范圍：加固寬度：破裂面法進行計算?？v向加固范圍：為淺埋偏壓段長度或加固埋深≤2B的隧道長度。加固深度：為3~10m，最大15m；拱部加固深度至隧道開挖輪廓線外50cm左右，兩側加固深度至隧道兩側破裂面下1.5~2.0m。45°+?/245°+?/2表需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值(m)第19頁淺埋第20頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(5)地表砂漿錨桿砂漿錨桿的技術參數(shù)：材料采用?16~?22

的鋼筋；間距為100~200cm；錨桿孔徑≥50mm，錨桿長度小于5m時，孔徑為50~60mm，錨桿長度大于10m時孔徑為100~120mm。

插入錨桿后填充M20水泥砂漿。第20頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第21頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

對于淺埋偏壓隧道，目前國內(nèi)外施工時采取的措施主要采取超前支護、隧道分部開挖、加強初期支護、加強二次襯砌強度、及早施做二次襯砌等方面減少偏壓對隧道施工和結構穩(wěn)定的影響。另外偏壓隧道若隧道地基承載力不足，應采用加固地基的措施，如基地注漿、鋼管樁等。加強洞內(nèi)監(jiān)控量測。

第21頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第22頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

超前支護的措施：加長加密超前錨桿、超前小導管注漿，超前長管棚，超前全斷面帷幕注漿等。

隧道分部開挖：全斷面法在偏壓隧道開挖時要謹慎使用。通常采用多臺階法、弧形導坑預留核心土法、CD、CRD、單側壁導坑、雙側壁導坑等分部開挖方法，即將大斷面開挖變換成多次小斷面開挖。開挖時注意先開挖隧道偏壓一側，再開挖另一側。縮短開挖循環(huán)進尺、減少裝藥量，避免對圍巖的過度擾動。第22頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第23頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

加強初期支護的措施：加長加密徑向錨桿（特別是在偏壓一側）、偏壓一側施作徑向小導管注漿，適當增加偏壓一側噴混凝土的厚度，并增加初噴混凝土厚度或采用噴纖維混凝土，加強或加密初支鋼架及鋼架之間的縱向連接，并加強錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架之間的焊接，充分發(fā)揮聯(lián)合支護的作用。并注意初支及時封閉和用噴混凝土封閉開挖掌子面。

加強偏壓段隧道施工的監(jiān)控量測：特別是洞內(nèi)變形、及地表沉降的監(jiān)控量測，適當加密量測斷面和量測頻率，及時處理量測信息、特別是位移信息，根據(jù)拱頂下沉和洞內(nèi)收斂值、速度、加速度判斷偏壓段隧道的施工是否安全，并采取相應技術措施。第23頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第24頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

地基注漿加固注漿小導管第24頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第25頁增加明洞長度，增加隧道洞口埋深淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第25頁增加明洞長度，增加隧道洞口埋深淺埋偏壓隧道施工技術淺第26頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第26頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第27頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二鉆孔15°小導管鋼支撐0.2m超前注漿小導管超前錨桿超前錨桿第27頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第28頁a)管棚的環(huán)向布置b)管棚鋼管縱向錯接c)鋼管端部橫向聯(lián)接淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二超前長管棚第28頁a)管棚的環(huán)向布置b)管棚鋼管縱向錯接c)鋼管端部橫第29頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二超前管棚施工第29頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第30頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二超前帷幕注漿第30頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第31頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二三臺階弧形導坑預留核心土CD、CRD法第31頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第32頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二雙側壁導坑法第32頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第33頁淺埋偏壓隧道施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理1、隧道位置及規(guī)模獅公巖二號隧道為武廣客運專線雙線鐵路隧道，行車速度目標值為350km/h。雙線隧道凈空有效面積100m2，設計為無碴軌道。該隧道全長392m，隧道進口里程為DK1985+162，出口里程為DK1985+554。隧道最大埋深約22m，全隧道均為淺埋大斷面隧道。其中隧道進口明挖段長17m，其余均為暗挖法。隧道圍巖為IV級、Ⅴ級。第33頁淺埋偏壓隧道施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏第34頁在DK1985+280~DK1985+340線路左側約15m有一孤立山頭，高約10m，山頂為一信號塔，在施工過程中應注意保護。淺埋偏壓隧道施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理第34頁在DK1985+280~DK1985+第35頁第35頁第36頁圖2-1獅公巖二號隧道平面圖

第36頁圖2-1獅公巖二號隧道平面圖第37頁第37頁第38頁2、工程特點

(1)隧道斷面大。最大開挖面積達156.62m2，最大開挖跨度14.96m，最大開挖高度12.84m。

(2)淺埋偏壓明顯。獅公巖二號隧道最大埋深22m，均為淺埋，Ⅴ級圍巖占隧道長度的91%。另外，隧道大部分地段均處于山坡邊緣，從而因地形原因而造成偏壓。

(3)地質條件差。隧道全長392m，其中Ⅳ級圍巖35m，Ⅴ級圍巖357m，圍巖軟弱破碎，特別是全風化泥巖、灰?guī)r，上部硬塑，下部多呈軟塑，浸水極易軟化。且大部分均處于淺埋偏壓狀態(tài)，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖易坍塌。所以，該隧道雖長度較短，但圍巖軟弱破碎、自穩(wěn)能力差、淺埋偏壓狀態(tài)明顯、施工難度大，在隧道施工過程中如何保證施工安全和工程質量成為該隧道建設主要問題。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第38頁2、工程特點三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺第39頁3、總體施工方案

根據(jù)施工場地條件和運輸條件，隧道開挖從出口往進口方向單向掘進。由于隧道出口覆土淺，地形復雜，因此計劃采用三臺階法結合30m長大管棚進洞。進口段地形開闊，覆土埋深無法滿足暗挖施工要求，根據(jù)地形情況，在進口段17m范圍內(nèi)，采用明挖施工。洞門按設計進口采用斜切式，出口采用端墻式。

洞身段各級圍巖全部采用三臺階法施工，在Ⅴ級圍巖及其加強段須結合小導管注漿技術進行開挖施工，以確保工程安全。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第39頁3、總體施工方案三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治第40頁4、出口段暗挖施工

出口采用三臺階法配合30m長管棚聯(lián)合套拱輔助工法進洞。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第40頁4、出口段暗挖施工三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓第41頁5、洞身段施工技術

洞身均采用三臺階法弧形導坑法施工。

三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第41頁5、洞身段施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓第42頁5、軟弱圍巖顯著偏壓段施工技術

在洞身顯著偏壓地段，隧道實際施工過程中，曾發(fā)生嚴重變形，支護最大侵限達85cm。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析并經(jīng)多次專家現(xiàn)場討論認為其主要原因有：

(1)淺埋、偏壓、軟弱地層是大變形發(fā)生的內(nèi)在原因埋深僅20m左右，約為1.5倍洞跨，屬于典型淺埋隧道；隧道上覆地層主要為粉質粘土和全風化泥巖、頁巖。經(jīng)現(xiàn)場取樣和室內(nèi)試驗，所取巖樣性質接近粘土；該段地表橫坡明顯，屬顯著偏壓地層。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第42頁5、軟弱圍巖顯著偏壓段施工技術三工程實例1——獅公巖第43頁(2)連續(xù)大雨的天氣情況是大變形發(fā)生的客觀原因

在施工過程中，從2007年2月14日開始，施工現(xiàn)場連降大雨，持續(xù)時間達1個月之久。此時，正值隧道偏壓段開挖施工，由于隧道埋深相對較淺，加之上覆泥巖、頁巖地層風化嚴重、裂隙發(fā)育并彼此連通，為地表水的滲入提供了有利條件，這種巖性地層遇水后軟化勢必導致隧道開挖變形加劇和影響邊坡穩(wěn)定。(3)隧道開挖施工效應是造成大變形現(xiàn)象發(fā)生的直接原因

三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第43頁(2)連續(xù)大雨的天氣情況是大變形發(fā)生的客觀原因三工程第44頁在實際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂縫，裂縫縱向有主裂縫3～4條，小裂縫密布，最大縫寬15～20cm，并拌有明顯坍陷臺階?？孔髠容^大，至右側懸空處依次減弱。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第44頁在實際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂第45頁6、整治措施

隧道施工至DK1985+360時開始連續(xù)降雨，當施工至DK1985+342時，隧道支護發(fā)生嚴重變形，最大侵限位移達85cm，開挖工作被迫停止，進行相應的大變形整治。在嚴重變形區(qū)段，整治工作先后采取以下幾種處理措施：(1)將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實；單側加長錨桿和增設水平鋼支撐

在大變形發(fā)生的最初階段針對現(xiàn)場情況采取如下應急措施：三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第45頁6、整治措施(1)將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實；單側第46頁①將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實，在隧道頂部進行8cm厚φ6鋼筋網(wǎng)（間距30×30cm）噴混凝土鋪砌，鋪砌范圍為中線左側20m至右側坡邊，鋪砌兩側做成斜坡狀，設置橫向和環(huán)向地表截、排水溝，加強排水。如圖5-6所示。圖5-6隧頂?shù)乇矸忾]處理三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第46頁①將地面沖溝填平，裂隙夯填壓實，在隧道頂部進第47頁②在DK1985+340～+370段設置橫向I20鋼支撐，間距1.2m，工字鋼上下二排，中間等間距設三道豎向支撐，工字鋼兩側與型鋼鋼架焊接，并將所有工字鋼在縱向用Φ22的鋼筋連接成一體。如圖5-7所示。圖5-7洞內(nèi)布設工字鋼水平支撐三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第47頁②在DK1985+340～+370段設置橫第48頁③在DK1985+340～+375段左側隧道邊墻采用10ｍ長φ52自進式注漿預應力錨桿，水平間距1ｍ，豎向布置3排(圖5-8)。圖5-810m長自進式注漿預應力錨桿

④DK1985+320～+370段襯砌采用偏壓式襯砌加強支護。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第48頁③在DK1985+340～+375段左側第49頁(2)坡頂減壓,坡腳填方反壓措施

在采取加長錨桿、增設橫向鋼支撐的措施下，隧道變形得到了基本控制，但變形仍有緩慢增長趨勢，為保證邊坡穩(wěn)定和施工安全，經(jīng)多方論證，決定采取洞頂減壓卸載，坡腳反壓增阻的措施，加強坡體的穩(wěn)定。具體方法為：在洞頂上方采取挖方措施，以減輕坡體下滑動力，挖方深度視地形條件為4～7m不等，所挖巖土回填至坡腳，并在坡腳設置頂寬1.0m的漿砌片石擋墻，形成反壓護道，以達增阻之目的。處理后的坡面形式如圖5-9所示。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第49頁(2)坡頂減壓,坡腳填方反壓措施三工程實例1——獅公第50頁三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第50頁三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施第51頁(3)抗滑樁措施

為保護線路左側既有構筑物(信號塔)，并防止山體的繼續(xù)滑移，在線路左側孤立山頭下方設置8根直徑1.0m的鉆孔灌注樁，間距3~8m，樁深35m，嵌入穩(wěn)定基巖2.0m以上，在樁頂設系梁以加強整體性。如圖5-10所示。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第51頁(3)抗滑樁措施三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治第52頁(4)侵限支護拆換措施

由于前期施工過程中部分支護結構變形較大，局部初期支護侵限嚴重，為保證二次襯砌厚度，確保施工質量，應對侵限部分的支護進行換拱處理。具體換拱作業(yè)方法如下：①小導管注漿加固地層。由于圍巖軟弱，為確保換拱過程洞室穩(wěn)定和作業(yè)安全，在換拱作業(yè)前進行小導管注漿加固地層，小導管采用φ42鋼管，邊墻長度1.5m，拱部長度3.0m，環(huán)向間距30cm。②爆除原有混凝土結構。爆破采用密眼、少藥的原則，減小對圍巖的擾動。③架設拱架。鋼架工字鋼采用Ⅰ22，拱架間距60cm。鋼架長度視具體需要拆換支護長度及原鋼架接頭位置具體加工。當拱墻支護均需要拆換時，先換拱圈再換邊墻，為避免掉拱現(xiàn)象發(fā)生，在拱腳接頭處施作6根鎖腳錨桿進行穩(wěn)定拱圈，鎖腳錨桿采用φ42鋼管，長度4m。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第52頁(4)侵限支護拆換措施三工程實例1——獅公巖二號隧道第53頁

④錨噴混凝土施工待拱架架立完成后，施作錨噴支護，支護參數(shù)同原設計，新噴混凝土應與原混凝土面保持平順。經(jīng)過以上幾種措施的綜合處理，隧道變形和坡面穩(wěn)定得到了極大的改善和較好的控制效果，確保了工程施工安全和施工質量。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第53頁④錨噴混凝土施工待拱架架立完成后，施工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法如圖7-6為典型斷面初期支淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法該隧道全長392m，隧道進口里程為DK1985+162，出口里程為DK1985+554。并注意初支及時封閉和用噴混凝土封閉開挖掌子面。mm，變形得到了抑制。由于隧道出口覆土淺，地形復雜，因此計劃采用三臺階法結合30m長大管棚進洞。為了抵抗由于偏壓造成的不均衡水平推力，在坡腳右側施工片石混凝土擋墻，并在擋墻內(nèi)回填碎石土。（1）在坡腳施工擋墻淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理二次襯砌結構良好，無任何二次襯砌混凝土開裂與破損現(xiàn)象。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產(chǎn)生開裂、滲漏等病害。加固深度：為3~10m，最大15m；第54頁

在偏壓嚴重段，隧道發(fā)生了嚴重變形，且變形均偏向低壓力一側；左側水平位移一般大于水平收斂，說明左側發(fā)生了較大背向山坡一側位移，而右側發(fā)生朝向洞內(nèi)的較小位移；在采取了洞內(nèi)橫撐和長錨桿后，變形增速減緩，但隨后還有發(fā)展的趨勢。

在采取了大變形控制系列措施后，進行了初期支護拆換作業(yè)，拆換后初期支護變形穩(wěn)定，未出現(xiàn)初期支護開裂現(xiàn)象。此時隧道最大拱頂下沉41mm，變形得到了抑制。如圖7-6為典型斷面初期支護拆換后拱頂下沉時間曲線。7、監(jiān)控量測三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理第54頁第55頁DK1985+355處最大地表沉降達119.49mm，基本在隧道的正上方；最大水平位移達82.35mm，位于隧道左側高坡處。地表沉降及水平位移三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第55頁DK1985+355處最大地表沉降達11第56頁裂縫觀察隧道洞內(nèi)一般地段支護效果較好，未出現(xiàn)初期支護裂紋。在隧道偏壓嚴重段，洞內(nèi)出現(xiàn)初期支護開裂、掉塊現(xiàn)象；洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)縱向裂縫3~4條，小裂縫密布；橫向裂縫2條，在掌子面前方。出現(xiàn)問題后及時采取了系列針對措施，并最后進行了初期支護拆換，拆換后初期支護效果良好，未出現(xiàn)初期支護開裂現(xiàn)象。

二次襯砌結構良好，無任何二次襯砌混凝土開裂與破損現(xiàn)象。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第56頁裂縫觀察三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏第57頁1、隧道工程概況富溪隧道設計長度620m，最大埋深122m，采用雙連拱型斷面。隧道穿越地層主要為中元古界薊縣系大谷遠組下段變砂巖和第四系滑坡堆積層。在隧道的進出口地段，風化非常嚴重，穩(wěn)定性極差。隧道進口F5斷層破碎帶寬度為20～50m，于K205＋680～＋720與線路相交，對隧道進口段圍巖穩(wěn)定性影響較大。隧道進口于山體一側通過，左側地形陡峭，邊坡較高，右側為一小沖溝，造成偏壓。導致初支發(fā)生嚴重開裂。四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第57頁1、隧道工程概況四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓第58頁四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術偏壓情況圍巖情況第58頁四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道第59頁四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術仰坡裂縫側面仰坡裂縫正面第59頁四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道第60頁四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術右側導洞裂縫中導洞護拱裂縫第60頁四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道第61頁2、治理措施（1）在坡腳施工擋墻為了抵抗由于偏壓造成的不均衡水平推力，在坡腳右側施工片石混凝土擋墻，并在擋墻內(nèi)回填碎石土。（2）注漿加固右側松散體由于進口右側山體覆蓋層很薄，且原巖主要為土夾石，為了提高巖體強度，采用深孔注漿加固圍巖。注漿可以采用洞內(nèi)注漿或地表注漿。（3）及時進行明洞施工為了抵抗進口仰坡的縱向推力，及時修建明洞襯砌。四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第61頁2、治理措施四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理第62頁2、治理措施（4）繼續(xù)加強監(jiān)測為了判斷進口圍巖的穩(wěn)定情況，加強了地表沉降及水平位移的監(jiān)測工作。根據(jù)監(jiān)測結果分別采取以下兩種施工方案：

a、圍巖穩(wěn)定時及時施工洞口段50m范圍二次襯砌。施工順序為：先開挖支護左側核心上半部，再開挖支護下半部分。待左側正洞初期支護超前5m左右時施作仰拱，仰拱超前6m左右時施作二次襯砌。左側正洞二次襯砌超前30m時，按照左側正洞的施工順序開挖支護右洞。四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第62頁2、治理措施四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理第63頁2、治理措施

b、圍巖不穩(wěn)定時必須采取措施綜合治理邊坡?？梢圆扇〉拇胧嚎够瑯?；預應力錨索；當圍巖穩(wěn)定后按照上述施工順序開挖支護洞口段。四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第63頁2、治理措施四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理第64頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二圍巖條件和地層偏壓作用是隧道變形、坍塌的主要原因，因此隧道處于嚴重偏壓狀態(tài)時，應采取措施避免隧道結構發(fā)生病害、失穩(wěn)。施工期間的病害主要是偏壓一側壓力大，容易產(chǎn)生大變形，圍巖不穩(wěn)定容易塌方，噴混凝土會產(chǎn)生開裂、掉快、嚴重的發(fā)生坍塌。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產(chǎn)生開裂、滲漏等病害。第64頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第65頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(1)削坡排水法該方法是最為直接的治理方法之一。通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響。但是該方法的治理效果與開挖范圍密切相關。倘若開挖范圍小，則一方面無法起到很好的治理效果，另一方面則可能引起新一輪邊坡滑移的隱患；倘若開挖范圍過大，則不但增加了工程造價，而且大大影響了周圍環(huán)境。此外，邊坡開挖后應進行噴射混凝土防護以阻止土層的風化和雨水侵蝕。排水措施可以采用環(huán)形截水溝、樹枝狀排水系統(tǒng)、平整夯實自然山坡坡面等。第65頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二它適用于裂隙不太發(fā)育、完整性較好的緩傾斜中厚巖體或滑動面較單一、傾角小的滑坡中，且滑動面以下為較完整的基巖，不適用于流塑性土體地層。在隧道的進出口地段，風化非常嚴重，穩(wěn)定性極差?！豆匪淼涝O計細則》（JTGD70-2010）給出了需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值。注漿孔按梅花形或矩形排列，間距為漿液擴散半徑的1.淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法（一）常用的洞外處理措施表需對地層進行加固處理的偏壓隧道拱頂以上地層厚度限值（m)（一）常用的洞外處理措施（一）常用的洞外處理措施鋼架工字鋼采用Ⅰ22，拱架間距60cm。獅公巖二號隧道為武廣客運專線雙線鐵路隧道，行車速度目標值為350km/h。隧道設計與施工的重要理念在隧道的進出口地段，風化非常嚴重，穩(wěn)定性極差。圖5-7洞內(nèi)布設工字鋼水平支撐增加明洞長度，增加隧道洞口埋深第66頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(3)地表注漿法注漿參數(shù)：注漿漿液通常采用單液水泥漿，特殊情況可以采用超細水泥漿、水泥—水玻璃雙漿液或化學漿液。注漿管采用?42~?48mm的鋼花管，或采用高壓PVC管。為增強注漿加固效果，可在地表施作一層噴混凝土，并將鋼筋網(wǎng)與注漿管焊接為整體。它適用于裂隙不太發(fā)育、完整性較好的緩傾斜中厚巖體或滑動面較單第67頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施根據(jù)偏壓坡體的性質，支擋措施可采用抗滑擋墻、抗滑樁、預應力錨索（桿）、鋼管樁以及錨索樁、格構錨固等支擋構造物，對偏壓坡體進行整治，控制偏壓。

抗滑樁是埋設于滑動面上、下巖體中阻止滑體移動的樁形結構，是一種較理想的抗滑設施，能承受較大滑坡推力。它適用于裂隙不太發(fā)育、完整性較好的緩傾斜中厚巖體或滑動面較單一、傾角小的滑坡中，且滑動面以下為較完整的基巖，不適用于流塑性土體地層?？够瑯毒哂锌够芰Υ蟮奶攸c，但是它污工數(shù)量大，造價相對較高，影響施工進度。目前，抗滑樁由普通抗滑樁發(fā)展到預應力錨索抗滑樁。第67頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第68頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二三臺階弧形導坑預留核心土CD、CRD法第68頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第69頁圖2-1獅公巖二號隧道平面圖

第69頁圖2-1獅公巖二號隧道平面圖第70頁在實際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂縫，裂縫縱向有主裂縫3～4條，小裂縫密布，最大縫寬15～20cm，并拌有明顯坍陷臺階。靠左側較大，至右側懸空處依次減弱。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第70頁在實際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂第71頁2、治理措施（1）在坡腳施工擋墻為了抵抗由于偏壓造成的不均衡水平推力，在坡腳右側施工片石混凝土擋墻，并在擋墻內(nèi)回填碎石土。（2）注漿加固右側松散體由于進口右側山體覆蓋層很薄，且原巖主要為土夾石，為了提高巖體強度，采用深孔注漿加固圍巖。注漿可以采用洞內(nèi)注漿或地表注漿。（3）及時進行明洞施工為了抵抗進口仰坡的縱向推力，及時修建明洞襯砌。四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第71頁2、治理措施四工程實例2——富溪隧道進口淺埋偏壓治理第72頁隧道設計與施工的重要理念“愛護圍巖”“內(nèi)實外美”“重視環(huán)境”“動態(tài)施工”

第1頁隧道設計與施工的重要理念“愛護圍巖”第73頁一、淺埋偏壓隧道定義二、淺埋偏壓隧道施工三、淺埋偏壓隧道施工實例1四、淺埋偏壓隧道施工實例2主要內(nèi)容第2頁一、淺埋偏壓隧道定義二、淺埋偏壓隧道施工三、淺埋偏壓隧第74頁

（1）什么樣的埋深為淺埋呢？一般情況下應以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則，但要確定出界限是困難的，因為它與許多因素有關，因此只能按經(jīng)驗作出概略的估算。深、淺埋隧道分界深度至少應大于坍方的平均高度且有一定余量。一、淺埋偏壓隧道的定義深、淺埋隧道的判定原則式中

——深淺埋隧道分界的深度；

——等效荷載高度值，即坍落拱高度。淺埋偏壓隧道施工技術第3頁（1）什么樣的埋深為淺埋呢？一、淺埋偏爆破采用密眼、少藥的原則，減小對圍巖的擾動。工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理由于隧道出口覆土淺，地形復雜，因此計劃采用三臺階法結合30m長大管棚進洞?！惰F路隧道設計規(guī)范》（TB10003-2005）給出了偏壓隧道外側拱肩山體最大覆蓋厚度表（表），并規(guī)定了當?shù)孛鎯A斜時，Ⅳ、Ⅴ級圍巖的單線隧道及Ⅲ～Ⅴ級圍巖的雙線隧道外側拱肩至地面的垂直距離等于或小于該表所列數(shù)值時，應按偏壓隧道設計。它的應用領域和規(guī)模十分廣泛，并不斷擴大，它除在地下工程、邊坡工程、結構抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)發(fā)展外，在重力壩加固、橋梁工程、抗地震工程中也有長足的發(fā)展。在實際施工過程中，洞頂在洞內(nèi)變形后出現(xiàn)裂縫，裂縫縱向有主裂縫3～4條，小裂縫密布，最大縫寬15～20cm，并拌有明顯坍陷臺階。a、圍巖穩(wěn)定時及時施工洞口段50m范圍二次襯砌。獅公巖二號隧道為武廣客運專線雙線鐵路隧道，行車速度目標值為350km/h。為增強注漿加固效果，可在地表施作一層噴混凝土，并將鋼筋網(wǎng)與注漿管焊接為整體。預應力錨索具有治理效果好，不影響工程進度等特點，但是它的工程造價相對較高。擋墻加固是偏壓隧道洞口段常用的加固方式之一，如貴陽市小關隧道、云南思小高速的曼歇4號隧道、麻地河1號隧道等。注漿可以采用洞內(nèi)注漿或地表注漿。獅公巖二號隧道最大埋深22m，均為淺埋，Ⅴ級圍巖占隧道長度的91%。一、淺埋偏壓隧道的定義第75頁式中hq——等效荷載高度值（m)；S——圍巖級別，如Ⅲ級圍巖S=3；——圍巖的容重(kN/m3)；——寬度影響系數(shù)，＝；B——隧道寬度，以m計；i——B每增加1m時，圍巖壓力的增減率(以B＝5m為基準)，當B＜5m時取i=0.2，B＞5m時，取i＝0.1。

且要結合地質條件、施工方法等因素綜合判斷。在礦山法施工的條件下，Ⅳ~Ⅵ級圍巖

Ⅰ~Ⅲ級圍巖一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術爆破采用密眼、少藥的原則，減小對圍巖的擾動。第4頁式中h第76頁隧道支護結構兩側的圍巖壓力相差較大或不對稱荷載作用的隧道。公路隧道斷面一般呈馬蹄形，由于地形不對稱、地質巖層、施工等因素，造成隧道結構兩面荷載不對稱，就形成了偏壓。總體上講，產(chǎn)生“偏壓”主要有兩種原因：由于地形條件(主要指隧道結構左右兩側覆土高度、圍巖級別、結構周圍相關建筑物以及不良地質等)不同產(chǎn)生的“地形偏壓”和由于施工方法和施工順序不同產(chǎn)生的“施工偏壓”。一、淺埋偏壓隧道的定義（2）什么樣的隧道為偏壓呢？淺埋偏壓隧道施工技術第5頁隧道支護結構兩側的圍巖壓力相差第77頁

根據(jù)對偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓隧道處于洞口段，屬于地形淺埋偏壓；在洞身段，偏壓較少，且多屬于地質構造偏壓。由于淺埋偏壓隧道多屬于破碎、松散類圍巖?！惰F路隧道設計規(guī)范》（TB10003-2005）給出了偏壓隧道外側拱肩山體最大覆蓋厚度表（表），并規(guī)定了當?shù)孛鎯A斜時，Ⅳ、Ⅴ級圍巖的單線隧道及Ⅲ～Ⅴ級圍巖的雙線隧道外側拱肩至地面的垂直距離等于或小于該表所列數(shù)值時，應按偏壓隧道設計。多車道公路隧道，其跨度往往大于鐵路隧道，《公路隧道設計規(guī)范》(JTGD70-2004)規(guī)定隧道可能產(chǎn)生偏壓時，應根據(jù)偏壓狀態(tài)和程度采取相應的治理措施。規(guī)范僅給出了偏壓隧道襯砌荷載的計算方法，但沒有指出何種情況下按偏壓隧道襯砌荷載計算，即沒給出地形偏壓臨界覆土厚度（偏壓隧道外側拱肩山體最大覆蓋厚度）。

《公路隧道設計細則》（JTGD70-

2010）給出了需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值。一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術第6頁根據(jù)對偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓第78頁一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術第7頁一、淺埋偏壓隧道的定義淺埋偏壓隧道施工技術第79頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖級別地面橫坡坡率1:0.751:11:1.251:1.51:2Ⅲ2020151510Ⅳ石——25252015Ⅳ土————302520Ⅴ————453530表需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值(m)淺埋偏壓隧道施工技術第8頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖地面橫坡坡率1:0.751:第80頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖級別地面橫坡坡率1:0.751:11:1.251:1.51:2Ⅲ55443Ⅳ石——9876Ⅳ土————1098Ⅴ————151210表需對地層進行加固處理的偏壓隧道拱頂以上地層厚度限值（m)淺埋偏壓隧道施工技術第9頁一、淺埋偏壓隧道的定義圍巖地面橫坡坡率1:0.751:第81頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二圍巖條件和地層偏壓作用是隧道變形、坍塌的主要原因，因此隧道處于嚴重偏壓狀態(tài)時，應采取措施避免隧道結構發(fā)生病害、失穩(wěn)。施工期間的病害主要是偏壓一側壓力大，容易產(chǎn)生大變形，圍巖不穩(wěn)定容易塌方，噴混凝土會產(chǎn)生開裂、掉快、嚴重的發(fā)生坍塌。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產(chǎn)生開裂、滲漏等病害。第10頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第82頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施對于淺埋偏壓隧道，目前國內(nèi)外對偏壓邊坡加固處理的方法較多，常見處理措施：削坡排水法、地下水攔截與疏通、回填反壓法、地表注漿法、設置抗滑樁(隧道前部和后部)、預應力錨桿和混凝土擋墻等。我國公路規(guī)范《公路隧道設計規(guī)范》也提出了地表砂漿錨桿、地表注漿加固和墻式遮擋法等地層加固措施。但是各種方法之間經(jīng)濟效益差別顯著，取何種方法應根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。第11頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第83頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(1)削坡排水法該方法是最為直接的治理方法之一。通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響。但是該方法的治理效果與開挖范圍密切相關。倘若開挖范圍小，則一方面無法起到很好的治理效果，另一方面則可能引起新一輪邊坡滑移的隱患；倘若開挖范圍過大，則不但增加了工程造價，而且大大影響了周圍環(huán)境。此外，邊坡開挖后應進行噴射混凝土防護以阻止土層的風化和雨水侵蝕。排水措施可以采用環(huán)形截水溝、樹枝狀排水系統(tǒng)、平整夯實自然山坡坡面等。第12頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第84頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(2)減載與反壓措施

這種方法是目前應用最為廣泛的方法之一，通常施做明洞和反壓回填共同使用。施做明洞不但能夠有效抵抗偏壓邊坡的下滑力，而且不影響施工進度，不增加工程造價。反壓回填則能夠改變偏壓地形地貌，增加隧道和邊坡的穩(wěn)定性。因此，當偏壓程度不大時，此種方法應首先推薦采用。第13頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第85頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(3)地表注漿法

地表注漿亦是較為常用的治理方法之一。當隧道淺埋且地層非常松散破碎、易發(fā)生大規(guī)模坍塌或失穩(wěn)時，可采用地表注漿加固。這種方法方便，及時，投入的工作量相對較小。但是，注漿量估算和控制比較難以把握，實踐表明這種方法的治理效果有限。技術要求：注漿寬度為隧道開挖寬度兩側各3~5m，長度應超過偏壓段5~10m；注漿孔按梅花形或矩形排列，間距為漿液擴散半徑的1.4~1.7倍，垂直地面鉆孔，孔深由地表至洞身輪廓線外，必要時可以穿越洞身。第14頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第86頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(3)地表注漿法注漿參數(shù)：注漿漿液通常采用單液水泥漿，特殊情況可以采用超細水泥漿、水泥—水玻璃雙漿液或化學漿液。注漿管采用?42~?48mm的鋼花管，或采用高壓PVC管。為增強注漿加固效果，可在地表施作一層噴混凝土，并將鋼筋網(wǎng)與注漿管焊接為整體。第15頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第87頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施根據(jù)偏壓坡體的性質，支擋措施可采用抗滑擋墻、抗滑樁、預應力錨索（桿）、鋼管樁以及錨索樁、格構錨固等支擋構造物，對偏壓坡體進行整治，控制偏壓。

抗滑樁是埋設于滑動面上、下巖體中阻止滑體移動的樁形結構，是一種較理想的抗滑設施，能承受較大滑坡推力。它適用于裂隙不太發(fā)育、完整性較好的緩傾斜中厚巖體或滑動面較單一、傾角小的滑坡中，且滑動面以下為較完整的基巖，不適用于流塑性土體地層。抗滑樁具有抗滑能力大的特點，但是它污工數(shù)量大，造價相對較高，影響施工進度。目前，抗滑樁由普通抗滑樁發(fā)展到預應力錨索抗滑樁。第16頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第88頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施

預應力錨索是當前較為流行的治理方法之一。它的應用領域和規(guī)模十分廣泛，并不斷擴大，它除在地下工程、邊坡工程、結構抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)發(fā)展外，在重力壩加固、橋梁工程、抗地震工程中也有長足的發(fā)展。預應力錨索具有治理效果好，不影響工程進度等特點，但是它的工程造價相對較高。適用于土質、巖質地層的邊坡，其錨固段宜置于巖層內(nèi)，以確保錨索工程安全可靠。置于土層中需要進行拉拔試驗。錨索可與其他支擋結構組合使用，形成錨索樁、板、格構、墻等。第17頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第89頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(4)支擋措施

擋墻加固主要應用于洞口或半明半暗段，用以抵擋仰坡下滑、削弱山體偏壓力和增強端墻穩(wěn)定性的作用。擋墻加固是偏壓隧道洞口段常用的加固方式之一，如貴陽市小關隧道、云南思小高速的曼歇4號隧道、麻地河1號隧道等。第18頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二表需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值(m)在礦山法施工的條件下，Ⅳ~Ⅵ級圍巖加固范圍：加固寬度：破裂面法進行計算。運營階段，由于受偏壓荷載的影響，隧道結構容易產(chǎn)生開裂、滲漏等病害。工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理隧道上覆地層主要為粉質粘土和全風化泥巖、頁巖。通過消弱偏壓邊坡以減輕下滑力，從而降低邊坡偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響?？够瑯毒哂锌够芰Υ蟮奶攸c，但是它污工數(shù)量大，造價相對較高，影響施工進度。由于進口右側山體覆蓋層很薄，且原巖主要為土夾石，為了提高巖體強度，采用深孔注漿加固圍巖。當拱墻支護均需要拆換時，先換拱圈再換邊墻，為避免掉拱現(xiàn)象發(fā)生，在拱腳接頭處施作6根鎖腳錨桿進行穩(wěn)定拱圈，鎖腳錨桿采用φ42鋼管，長度4m。一般情況下應以隧道頂部覆蓋層能否形成“自然拱”為原則，但要確定出界限是困難的，因為它與許多因素有關，因此只能按經(jīng)驗作出概略的估算。注漿可以采用洞內(nèi)注漿或地表注漿?！獙挾扔绊懴禂?shù)，＝；（一）常用的洞外處理措施根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析并經(jīng)多次專家現(xiàn)場討論認為其主要原因有：第90頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(5)地表砂漿錨桿加固范圍：加固寬度：破裂面法進行計算。縱向加固范圍：為淺埋偏壓段長度或加固埋深≤2B的隧道長度。加固深度：為3~10m，最大15m；拱部加固深度至隧道開挖輪廓線外50cm左右，兩側加固深度至隧道兩側破裂面下1.5~2.0m。45°+?/245°+?/2表需按淺埋偏壓隧道設計的拱肩覆蓋層厚度限值(m)第19頁淺埋第91頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（一）常用的洞外處理措施

(5)地表砂漿錨桿砂漿錨桿的技術參數(shù)：材料采用?16~?22

的鋼筋；間距為100~200cm；錨桿孔徑≥50mm，錨桿長度小于5m時，孔徑為50~60mm，錨桿長度大于10m時孔徑為100~120mm。

插入錨桿后填充M20水泥砂漿。第20頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第92頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

對于淺埋偏壓隧道，目前國內(nèi)外施工時采取的措施主要采取超前支護、隧道分部開挖、加強初期支護、加強二次襯砌強度、及早施做二次襯砌等方面減少偏壓對隧道施工和結構穩(wěn)定的影響。另外偏壓隧道若隧道地基承載力不足，應采用加固地基的措施，如基地注漿、鋼管樁等。加強洞內(nèi)監(jiān)控量測。

第21頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第93頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

超前支護的措施：加長加密超前錨桿、超前小導管注漿，超前長管棚，超前全斷面帷幕注漿等。

隧道分部開挖：全斷面法在偏壓隧道開挖時要謹慎使用。通常采用多臺階法、弧形導坑預留核心土法、CD、CRD、單側壁導坑、雙側壁導坑等分部開挖方法，即將大斷面開挖變換成多次小斷面開挖。開挖時注意先開挖隧道偏壓一側，再開挖另一側?？s短開挖循環(huán)進尺、減少裝藥量，避免對圍巖的過度擾動。第22頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第94頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

加強初期支護的措施：加長加密徑向錨桿（特別是在偏壓一側）、偏壓一側施作徑向小導管注漿，適當增加偏壓一側噴混凝土的厚度，并增加初噴混凝土厚度或采用噴纖維混凝土，加強或加密初支鋼架及鋼架之間的縱向連接，并加強錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架之間的焊接，充分發(fā)揮聯(lián)合支護的作用。并注意初支及時封閉和用噴混凝土封閉開挖掌子面。

加強偏壓段隧道施工的監(jiān)控量測：特別是洞內(nèi)變形、及地表沉降的監(jiān)控量測，適當加密量測斷面和量測頻率，及時處理量測信息、特別是位移信息，根據(jù)拱頂下沉和洞內(nèi)收斂值、速度、加速度判斷偏壓段隧道的施工是否安全，并采取相應技術措施。第23頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第95頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二

（二）常用的洞內(nèi)處理措施

地基注漿加固注漿小導管第24頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第96頁增加明洞長度，增加隧道洞口埋深淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第25頁增加明洞長度，增加隧道洞口埋深淺埋偏壓隧道施工技術淺第97頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第26頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第98頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二鉆孔15°小導管鋼支撐0.2m超前注漿小導管超前錨桿超前錨桿第27頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第99頁a)管棚的環(huán)向布置b)管棚鋼管縱向錯接c)鋼管端部橫向聯(lián)接淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二超前長管棚第28頁a)管棚的環(huán)向布置b)管棚鋼管縱向錯接c)鋼管端部橫第100頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二超前管棚施工第29頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第101頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二超前帷幕注漿第30頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第102頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二三臺階弧形導坑預留核心土CD、CRD法第31頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第103頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二雙側壁導坑法第32頁淺埋偏壓隧道施工技術淺埋偏壓隧道施工常用的處理方法二第104頁淺埋偏壓隧道施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理1、隧道位置及規(guī)模獅公巖二號隧道為武廣客運專線雙線鐵路隧道，行車速度目標值為350km/h。雙線隧道凈空有效面積100m2，設計為無碴軌道。該隧道全長392m，隧道進口里程為DK1985+162，出口里程為DK1985+554。隧道最大埋深約22m，全隧道均為淺埋大斷面隧道。其中隧道進口明挖段長17m，其余均為暗挖法。隧道圍巖為IV級、Ⅴ級。第33頁淺埋偏壓隧道施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏第105頁在DK1985+280~DK1985+340線路左側約15m有一孤立山頭，高約10m，山頂為一信號塔，在施工過程中應注意保護。淺埋偏壓隧道施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理第34頁在DK1985+280~DK1985+第106頁第35頁第107頁圖2-1獅公巖二號隧道平面圖

第36頁圖2-1獅公巖二號隧道平面圖第108頁第37頁第109頁2、工程特點

(1)隧道斷面大。最大開挖面積達156.62m2，最大開挖跨度14.96m，最大開挖高度12.84m。

(2)淺埋偏壓明顯。獅公巖二號隧道最大埋深22m，均為淺埋，Ⅴ級圍巖占隧道長度的91%。另外，隧道大部分地段均處于山坡邊緣，從而因地形原因而造成偏壓。

(3)地質條件差。隧道全長392m，其中Ⅳ級圍巖35m，Ⅴ級圍巖357m，圍巖軟弱破碎，特別是全風化泥巖、灰?guī)r，上部硬塑，下部多呈軟塑，浸水極易軟化。且大部分均處于淺埋偏壓狀態(tài)，圍巖自穩(wěn)能力差，開挖易坍塌。所以，該隧道雖長度較短，但圍巖軟弱破碎、自穩(wěn)能力差、淺埋偏壓狀態(tài)明顯、施工難度大，在隧道施工過程中如何保證施工安全和工程質量成為該隧道建設主要問題。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第38頁2、工程特點三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺第110頁3、總體施工方案

根據(jù)施工場地條件和運輸條件，隧道開挖從出口往進口方向單向掘進。由于隧道出口覆土淺，地形復雜，因此計劃采用三臺階法結合30m長大管棚進洞。進口段地形開闊，覆土埋深無法滿足暗挖施工要求，根據(jù)地形情況，在進口段17m范圍內(nèi)，采用明挖施工。洞門按設計進口采用斜切式，出口采用端墻式。

洞身段各級圍巖全部采用三臺階法施工，在Ⅴ級圍巖及其加強段須結合小導管注漿技術進行開挖施工，以確保工程安全。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第39頁3、總體施工方案三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治第111頁4、出口段暗挖施工

出口采用三臺階法配合30m長管棚聯(lián)合套拱輔助工法進洞。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第40頁4、出口段暗挖施工三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓第112頁5、洞身段施工技術

洞身均采用三臺階法弧形導坑法施工。

三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第41頁5、洞身段施工技術三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓第113頁5、軟弱圍巖顯著偏壓段施工技術

在洞身顯著偏壓地段，隧道實際施工過程中，曾發(fā)生嚴重變形，支護最大侵限達85cm。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析并經(jīng)多次專家現(xiàn)場討論認為其主要原因有：

(1)淺埋、偏壓、軟弱地層是大變形發(fā)生的內(nèi)在原因埋深僅20m左右，約為1.5倍洞跨，屬于典型淺埋隧道；隧道上覆地層主要為粉質粘土和全風化泥巖、頁巖。經(jīng)現(xiàn)場取樣和室內(nèi)試驗，所取巖樣性質接近粘土；該段地表橫坡明顯，屬顯著偏壓地層。三工程實例1——獅公巖二號隧道偏壓治理淺埋偏壓隧道施工技術第42頁5、軟弱圍巖顯著偏壓段施工技術三工程實例1——獅公巖第114頁(2)連續(xù)大雨的天氣情況是大變形發(fā)生的客觀原因

在施工過程中，從2007年2月14日開始，施工現(xiàn)場連降大雨，持續(xù)時間達1個月之久。此時，正值隧道偏壓