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偏压隧道的原因分析与处理

偏压隧道的原因分析与处理
    摘要:偏压隧道是指由于客观原因而致围岩压力呈现出较为明显的不均匀性,在偏压荷载作用下对隧道的支护和施工产生不利影响。随着我国铁路、公路网布局的不断完善,在相对复杂条件下进行隧道建设的情况越来越多,而偏压隧道建设占据了一定的比例。下面就对偏压隧道的施工进行探讨。

偏压对隧道产生的影响
    偏压现象对隧道的影响通常体现在隧道衬砌结构的受力、洞口边仰坡的稳定性,以及隧道施工这几个方面:
1、对隧道衬砌结构受力的影响
    若隧道有偏压现象存在,则作用于隧道衬砌上的荷载必然是不对称的,这极易引起衬砌结构发生剪切破坏,尤其是地形、地质因素所引起的偏压,更会对隧道结构体系产生较大影响。偏压是引发隧道洞口段发生衬砌裂缝的主要原因,偏压载荷越大,则引发裂缝的几率就越大,偏压引起的裂缝走向通常为纵向裂缝和斜向裂缝。
2、对洞口边仰坡的不良影响
    在偏压和隧道开挖的双重作用下,隧道围岩应力的释放,会导致隧道洞口段山体产生变形,进而出现一定的水平位移。如果围岩强度较低,一旦含水量增大就容易被软化,使隧道深埋侧山体产生下滑的偏压推力,对浅埋测围岩产生挤压效应,进而导致地表开裂现象,使洞内二次衬砌的裂纹扩展、变形加重;地表越陡则偏压越严重,在偏压力作用下,极易容易引起边坡失稳现象。
偏压对隧道边坡的影响是很大的,若是软弱黄土层、冲击专人碎石土和坡崩积土层等特殊地质土,对边坡的影响则会更大。
3、对隧道工程施工产生的影响
    在偏压地质条件下开展隧道工程施工工序复杂,技术要求也更高,尤其是对隧道开挖的方法、开挖的顺序及其支护形式均有较高的要求。在具体施工中必须采取有力措施以避免因施工不当引起的局部塌方,使隧道围岩压力处于相对稳定的状态。在偏压隧道施工实践中应当遵循“短开挖、强支护、及时密贴,实回填、严治水、勤量测”的施工原则,还应对隧道洞内及洞口处边坡进行现场准确的测量,并通过测量数据的分析与判断,确保隧道施工及建成后围岩的状态趋于稳定。
处理偏压隧道的施工技术探析
1、偏压隧道的主要施工方法
    偏压隧道施工的方法很多,但目前使用最多的施工方法为预留核心土短台阶分部开挖法。Ⅱ类软质围岩段偏压隧道,可以采用短台阶预留核心土开挖法,并配合适当的是辅助施工手段为宜。而对于Ⅲ类软质围岩段隧道的施工而言,采用超短台阶法开挖能够更为有效的解决偏压问题。这两种常用的施工方法,在施工时均要注意二次衬砌距掌子面不得超过隧道跨度的两倍,掌子面对已施作初期支护的约束能够有效抵抗部分偏压力。此外,隧道洞口偏压段应尽量避免仰坡开挖,而增设长度适当的偏压式明洞,在反压回填后再开展暗洞作业。
2、偏压隧道辅助施工措施
洞外回填反压平衡法
    在偏压段隧道外纵向修建各式挡土墙,然后在挡土墙与隧道见回填土石。使隧道两侧土压力偏异减小,同时可防止隧道施工中山体滑坡。适用于进出口段存在偏压的隧道。
洞外地表注浆固结法
    在偏压隧道段隧址区地表,按泰沙理论确定的假想滑动线组成的范围内,打设钢管进行地表注浆。钢管间距和管径根据岩体的裂隙率、充填率及地表横坡大小等确定,钢管打设深度为从地表至假定滑动破裂线以下3-6m。通过地表注浆改良围岩物理学特性,使围岩能承受隧道开挖后形成的高应力,并减弱隧道支护的偏压。适用于难于进行洞外回填反压,且围岩经注浆加固能明显提高抗剪强度的偏压隧道。
洞内钢管注浆固结法
    固结松动圈围岩,适用于洞外无法进行辅助施工,围岩经注浆加固能明显提高抗剪强度的偏压隧道。
径向自进式长锚杆(锚索)
    将偏压侧初期支护拉锚未松动的原岩应力区内,增强初期支护的承载能力,自进式锚杆前期能与初期支护共同变形,后期有较强的拉锚力。适用于围岩破碎、松动圈半径大、注浆效果差、偏压荷载大的偏压隧道。
临时横向支撑
    上导坑钢架支立好后,在起拱线上用工字钢横向支撑,必要时每榀横向支撑用工字钢纵向连接,控制和减小起拱线处偏压侧大变形。适用于偏压侧初期支护变形大、易开裂变形的偏压隧道。

 
 

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