沈念兵
[摘 要]隧道掘进施工中，往往会遇到浅埋偏压问题，尤其在隧道进出两端或沿山傍河位置多存在浅埋偏压围岩。该类围岩力学性质较为复杂，因受到偏压作用，地应力的分布非常不均衡，这也造成隧道掘进施工稳定性难以掌控的问题，进而使得施工质量和施工安全无法良好控制的情况。本文针对九景衢铁路浙江段站前1标上届首隧道出口端浅埋偏压段采用四步CD法掘进施工技术展开深入浅出的讨论与分析，仅作参考。
[关键词]浅埋偏压隧道；掘进施工；四步CD法；注意事项
中图分类号：U456.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0222-01
伴随着我国社会经济的高速发展，基础设施建设的重要性不言而喻。隧道工程作为交通工程不可忽视的一部分内容，在建设阶段我们不得不正视它所拥有的诸多问题，如浅埋偏压等。浅埋偏压隧道的掘进施工多采用明挖法和盖挖法。浅埋偏压隧道多出现于山区，其主要特征表现为隧道进出两端地表覆土软弱，或以强风化围岩居多，为保障隧道掘进施工安全和施工质量，应综合现场条件选择最为适宜的掘进技术手段。同时，随着我国工程实践不断增多，此方面的施工经验越来越丰富，四步CD法在浅埋偏压隧道施工中的应用越来越常见，下文即针对四步CD法在浅埋偏压隧道施工的应用展开讨论。
1、工程概况
上届首隧道地处浙江省衢州市常山县境内，主要穿越一座脊状山梁，进口段里程为DK259+006，出口段里程为DK260+581.5，总长为1575.5米，其中， V级围岩长292.5米，IV级围岩长255米，III级围岩长875米，II级围岩长875米，明洞段长43米。进口高程为130.15米，出口高程为136.38米，隧道埋深为0～183米。该隧道的出口浅埋段整体处于陡峭山坡上，存在严重偏压情况，出口段表层覆有0米～6米粉质黏土，下层则分布志留系中统砂岩夹粉砂岩，倾角约为39°～80°。DK260+525～DK260+562.5段隶属于浅埋偏压段。
2、偏压的原因及判定
2.1偏压原因
浅埋段隧道偏压问题的主要原因在于受到其他因素影响或制约的情况下，进一步引起隧道开挖断面上部围岩的受力不均匀性，因而造成隧道的支护结构受到偏压作用。笔者将几个主要成因归纳如下：
（1）施由于采取工艺不当，在施工过程中可能引起开挖断面局部围岩的坍塌问题，以此对围岩造成扰动，影响围岩结构的稳定性，且部分荷载作用相对比较集中，引起隧道偏压问题。倘若可以采取正确的处理措施予以整治，在一般施工当中完全可以规避这样的问题；
（2）地质条件较差引起开挖断面围岩结构发生形变，促进节理发育，且夹有部分软弱结构断面或滑动面，在很大程度上也影响了开挖断面的自稳能力。倘若在施工过程中，开挖断面围岩受到较大的扰动，很可能会造成软过岩体的滑动情况，相对比较危险；
（3）采用盖挖法且隧道倚傍山脊，地表出现倾斜显著，增大侧向压力。另外，隧道段的埋深较浅。
2.2 判断方法
浅埋段隧道存在偏压问题的判断，由复杂的地形条件、地表坡度和覆土厚度三方面因素造成。隧道的外侧拱肩到地表的垂直高度t不大于规范值，可视其为偏压隧道。
3、四步CD法的技术原理及施工方法
3.1技术原理
CD法即中隔壁法，主要应用于软弱围岩且浅埋段，并在大断面隧道中应用较为常见。CD法是一种利用钢支撑和喷射砼来隔壁分割进行掘进施工的工艺手段，在大断面隧道软弱围岩且要求分部掘进前提下应用。CD法多用于双线隧道IV级、V级和VI级等软弱围岩当中，现场地质条件较为复杂，围岩结构软弱，覆土层厚度小，含水丰富和基底承载能力差多。利用CD法进行隧道掘进施工，可降低软弱围岩隧道和大断面隧道分部开挖的跨度及高度，利用中壁墙体等临时支护构件来快速封闭掘进施工的初期支护，保证分部开挖之间可以紧密联系，最终安全顺利实现断面掘进和初期支护。
3.2施工方法
（1）隧道上半断面120度范围内设置108mm×6mm超长大管棚。每根管棚长40米，超前倾角控制在1°～3°左右，环向间距为0.4米均匀布设。因40米超长大管棚较长，在其施工之前需要设置一定数量的导向管，并采用长约为1米、公称直径为φ144mm的钢管对导向管予以处置，利用全站仪测量定位，在钢护拱之上予以焊固。通常情况下，相邻导向管的间距以0.4米为宜，倾角约为1°～3°。管棚钻孔安装完毕后，对管棚进行注浆，注浆材料为1：1（重量比）水泥砂浆，水泥则采用P.O42.5型号的普通硅酸盐水泥，注浆压力为0.5MPa～2.0MPa。
（2）掘进及边坡防护在偏压较为严重且为浅埋段的隧道掘进施工当中很容易造成围岩结构的扰动，从为安全质量埋下隐患。在整个掘进施工中，可尽量减小掘进进尺，且同时做好相应的边坡防护工作，最大程度降低围岩结构扰动引起的偏压情况。掘进完成，需即时施作φ22砂浆锚杆，每根砂浆锚杆的长度为4米，以1米×1.2米间距按梅花形均匀布置，从而加大掘进山体边坡的稳定性能。并需要辅助挂设0.2米×0.2米、φ6光圆钢筋网片和喷射C25混凝土予以加强防护。
（3）围岩结构的加固和反压回填施工主要针对的是严重偏压段和浅埋段，利用反压回填的形式对偏压一侧软弱围岩予以加强处理，并利用打夯机予以分层夯实，填充相应的洞体空腔。
（4）下半部断面的施工相对上半部断面的施工要滞后，主要非对称开挖的方式施作掘进。利用弱爆法辅以挖掘设备并配合人工对爆破后的断面予以整治。掘进施工中，需要严格控制每一次循环进尺及各道工序的安全性。待掘进成型之后，需及时采用C25喷射砼对掘进断面进行5cm厚的初喷，并立设钢拱架、打入锚杆，然后对混凝土再次复喷至设计厚度。掘进超过一定距离之后即需进行仰拱施工，以便整个支护结构封闭成环。
（5）支护施工是利用组合锚杆、立设钢拱架、挂设钢筋网片和喷射混凝土等方式来实现的。利用φ22组合锚杆对掘进断面周边的围岩结构进行初步加固，每根锚杆的长度为4米，以1米×1.2米的间距打入，与钢拱架的连接则以焊接为主。钢拱架采用I20a工宇钢，现场加工成品，每榀钢拱架的立设间距不超过0.6米，并采用φ22mm带肋钢筋环向以1米间距呈八字型均匀焊接与钢拱架的内缘形成一个整体。钢拱架拱脚应采用混凝土垫块垫实以防止钢拱架下沉。另外，在立设钢拱架完成以后，在每榀钢拱架的两侧拱脚部位采用φ42锁脚钢管予以加固，每根锁脚钢管的长度不宜小于4米。然后，喷射C25混凝土至设计厚度，并保证喷射混凝土的密实性达到要求。
（6）监控量测是保证隧道施工安全和施工质量的重要技术措施，它可以检测围岩结构的变形状况和位移情况，能够通过后期分析来掌握围岩结构变形的发展趋势， 并确定最终的围岩结构变形量和衬砌施工的最佳时机。
4、施工注意事项
（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护。隧道施工应坚持"短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。
（2）分台阶开挖1、2部。同时，逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护，即初喷混凝土（一般为5cm），架立钢拱架和下接临时钢拱架，打设系统锚杆和锁脚钢管后复喷混凝土至设计厚度。同时，1部掌子面及时喷射混凝土封闭。
（3）分台阶开挖3、4部（右部导洞），右部导洞开挖，应滞后于左部导洞，距离不小于6m为宜。除中隔壁部分临时钢架已施工完毕外，其余施工步骤和第1步工序相同。
（4）拆除即将施工二次衬砌范围内临时中隔壁钢拱架，施作二次衬砌混凝土。
5、结束语
综上所述，在浅埋偏压隧道施工过程中，施工前需要全面分析偏压产生的原因和影响程度等，同时对各种影响因素进行综合考虑，确保制定的施工方案具有一定的可行性，同时确保施工的安全性。选择的开挖方法要科学、合理，按照“超前支护、弱爆破、短进尺、勤量测、强支护”的原则进行开挖。准备齐全各种施工用材料、设备等，快速、及时地进行初期支护。在施工过程中，有效分析围岩变形量测数据，进而对支护参数进行及时的修改，同时采取恰当的支护措施。
参考文献
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