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淺埋偏壓隧道開挖技術(shù)

文檔作者：李志星張宇華石效民文檔來源：北京市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月14日
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60
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011 年2 月
第40 卷第3 期
淺埋偏壓隧道開挖技術(shù)
李志星，張宇華，石效民
( 北京市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100068)
［摘要］針對密興路改建工程火郎峪隧道進(jìn)口段淺埋偏壓的特點(diǎn)，提出了調(diào)整進(jìn)洞位置、采用雙排注漿小導(dǎo)管超前
支護(hù)、反壓回填施工以及控制爆破振動等一系列施工技術(shù)措施，有效控制了隧道拱頂沉降與洞周收斂。監(jiān)測結(jié)果
表明，所采用的施工技術(shù)措施行之有效，能夠保證淺埋偏壓段隧道施工的安全。
［關(guān)鍵詞］淺埋偏壓隧道;超前支護(hù);反壓回填;控制爆破
［中圖分類號］U451 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］B ［文章編號］1002-8498(2011)03-0060-03
Excavation Technology of Shallow Tunnel Under Unsymmetrical Pressure
Li Zhixing，Zhang Yuhua，Shi Xiaomin
(Beijing Roads and Bridges Construction Group Corporation Limited，Beijing 100068，China)
Abstract:Basing on the characteristics of entrance of Huolangyu Tunnel in Mixing road with shallowburied
and unsymmetrical pressure， the authors put forward a series of construction measures to
effectively control the arch top settlement and shrinkage surround tunnel，which include adjusting location
of tunnel entrance，supporting by double-row advanced ductile grouting，back pressure and back fill
construction and controlling blasting etc. The monitoring results show that these construction measures are
feasible to assure construction safety of tunnel of shallow tunnel under unsymmetrical pressure.
Key words: shallow tunnel under unsymmetrical pressure; advanced support; back fill with back
pressure; controlled blasting
［收稿日期］2010-12-08
［基金項目］北京市政路橋控股( 集團(tuán)) 公司科技開發(fā)項目( LQKJ-
2010-B-01)
［作者簡介］李志星，北京市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司三分公司項
目總工程師，碩士，北京市豐臺區(qū)蓮花池西里10 號100073，Email:
lezhixing2005@ 163. com
在設(shè)計過程中由于受到線路和地形條件限制，
隧道局部不可避免地處于淺埋、偏壓等不利地形中，
尤其在隧道進(jìn)出口段，地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體風(fēng)化嚴(yán)
重，開挖過程中如不對淺埋偏壓加以足夠重視，施工
中往往會造成隧道塌方、襯砌開裂等安全質(zhì)量事故。
本文針對密興路改建工程火郎峪隧道進(jìn)口淺埋
偏壓段，提出了一系列施工技術(shù)措施，保證了隧道開
挖順利通過此特殊地段。
1 工程概況
密興路改建工程火郎峪隧道起點(diǎn)里程為K10 +
215，終點(diǎn)里程為K10 + 833，全長618m，隧道凈空
( 寬× 高)10. 5m × 5m。隧道采用新奧法施工，鉆爆
法開挖掘進(jìn)，錨噴混凝土加固邊坡，復(fù)合式襯砌。隧
道場地地形起伏較大，進(jìn)口處最低標(biāo)高約為
238. 52m，山脊最高處標(biāo)高約為297. 21m，相對高差
達(dá)58. 7m，為構(gòu)造低山剝蝕地貌。隧道Ⅳ級圍巖總
長395m，占全隧63. 9% ，V 級圍巖總長223m，占全
隧36. 1% ，進(jìn)洞口段表層為2. 5m 厚的亞黏土，其下
為強(qiáng)—中等風(fēng)化( 黑云母) 斜長淺粒巖，節(jié)理裂隙發(fā)
育，巖芯呈短柱—柱狀，局部呈碎塊狀。地質(zhì)條件總
體狀況一般，洞口地質(zhì)條件較差。隧道洞口段襯砌
結(jié)構(gòu)斷面如圖1 所示。
2 隧道進(jìn)口段淺埋偏壓問題
火郎峪隧道的線型受其左側(cè)兩個礦井和右側(cè)山
谷的限制，設(shè)計隧道洞口位于山坡處，并沿山坡縱向
穿越，造成進(jìn)洞口段約30m 長洞身處于淺埋偏壓地
形上?；诘匦螐?fù)測，發(fā)現(xiàn)隧道洞口K10 + 215—
K10 + 290 段埋深很淺，部分?jǐn)嗝娓餐翆雍穸葍H為
1. 3m，進(jìn)口位置埋深也只有4. 3m，如圖2 所示。
一般當(dāng)隧道上部覆土厚度不足毛洞洞跨2 倍時
即為淺埋隧道。本工程隧道最大開挖跨度12. 6m，
最大開挖高度10. 2m，而洞頂覆土約4m，屬于典型
淺埋隧道。由于埋深淺，隧道開挖后，洞頂覆土無法
形成穩(wěn)定的自然拱，圍巖無自穩(wěn)能力，施工中必須采
取有效措施，加強(qiáng)支護(hù)，否則將會出現(xiàn)塌方、冒頂?shù)?
萬方數(shù)據(jù)
2011 No. 3 李志星等:淺埋偏壓隧道開挖技術(shù)61
圖1 隧道洞口段襯砌結(jié)構(gòu)斷面
Fig. 1 Lining section in tunnel entrance
圖2 雙排注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)進(jìn)洞
Fig. 2 Double-leading pipe supporting
安全事故。
通過對洞口段橫斷面進(jìn)行加密測量，隧道K10
+ 215—K10 + 250 段大部分處于偏壓位置，由于偏
壓的存在，致使隧道結(jié)構(gòu)受力不對稱，開挖過程中如
果支護(hù)不當(dāng)，隧道邊仰坡常常開裂，甚至發(fā)生滑坡、
坍塌等事故。本工程隧道洞口偏壓段沿縱向長達(dá)
30m，加之圍巖風(fēng)化、破碎嚴(yán)重，施工難度較大。由
于偏壓位置坡度較大，其坡腳位置和隧道結(jié)構(gòu)垂直
距離很小( 實測數(shù)值為3. 3m) ，而此處錨桿設(shè)計長
度為3. 5m，即錨桿端部已露出地表，大部分錨桿也
將會錨固在亞黏土層中，大大削弱了初支體系強(qiáng)度。
上述分析表明，淺埋偏壓問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了
隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，必須采取有效施工技術(shù)措施，確
保隧道施工安全。
3 淺埋偏壓隧道開挖施工措施
3. 1 調(diào)整進(jìn)洞口位置
針對原設(shè)計洞口埋深較淺( 覆土層厚僅為
4. 33m) ，根據(jù)現(xiàn)場條件，將淺埋段進(jìn)洞位置后移
5m，即從K10 + 220 處進(jìn)洞，此處洞頂覆土層厚
6. 09m，較最初進(jìn)洞位置覆土層厚增加1. 76m。在
盡可能不對洞口周邊生態(tài)環(huán)境影響的前提下，通過
調(diào)整進(jìn)洞口位置，可有效改善隧道進(jìn)口段建造質(zhì)量。
3. 2 小導(dǎo)管超前支護(hù)施工技術(shù)
為加強(qiáng)隧道淺埋偏壓段圍巖穩(wěn)定性，施工時采
用小導(dǎo)管超前支護(hù)施工技術(shù)，其中洞口段采用雙排
注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)，如圖2 所示。
洞口段加強(qiáng)段拱部超前小導(dǎo)管長( L) 為3. 0m，
環(huán)向間距0. 4m，縱向每2 榀拱架打設(shè)1 次，同時在
洞口段2m 范圍內(nèi)密排格柵，形成類似套拱的結(jié)構(gòu)
對進(jìn)洞圍巖加強(qiáng);V 級圍巖拱部超前小導(dǎo)管，L =
3. 5m，環(huán)向間距0. 4m，縱向每2 榀拱架打設(shè)一次;
Ⅳ級圍巖拱墻系統(tǒng)錨桿L = 3. 0m@ 1. 0m × 1. 0m。
小導(dǎo)管注漿包括鋼管加工、打孔布管、封面、注
漿等4 道工序，施工中應(yīng)加強(qiáng)各工序質(zhì)量控制。小
鋼管擬于現(xiàn)場加工，噴射混凝土封閉巖面后，用管棚
機(jī)引孔并壓管入孔后，壓注水泥漿以加固原地層。
小導(dǎo)管選用42mm 鋼管加工而成，在管段中間部
位按0. 15m 的間距施鉆梅花形注漿孔。小導(dǎo)管采
用管棚機(jī)事先引孔，孔口鉆眼偏差< 5cm，孔深稍大
于設(shè)計深度，導(dǎo)管縱向前后2 排小鋼管水平搭接長
度≥1. 0m。導(dǎo)管安裝完成后其尾部置于鋼拱架腹
部，使之與鋼拱架、錨噴支護(hù)等形成整體受力體系，
以增強(qiáng)初期支護(hù)能力。注漿作業(yè)前，噴5 ～ 10cm 厚
混凝土封閉工作面，以防漏漿，同時在孔口設(shè)置止?jié){
塞，采用水泥漿液進(jìn)行注漿，注漿壓力控制在0. 5 ～
1. 0MPa，先注無水孔，后注有水孔，從拱頂向邊墻順
次壓注。注漿過程中如發(fā)生串漿現(xiàn)象，即液漿從其
他孔中流出時，可采用多臺泵同時注漿或堵塞串漿
隔孔注漿;水泥漿液如出現(xiàn)進(jìn)漿量大，壓力長時間不
升高，則應(yīng)調(diào)整漿液濃度和配合比，縮短凝膠時間，
進(jìn)行小量低壓注漿或間歇式注漿，使?jié){液在裂隙中
有相對停留時間。
3. 3 偏壓段反壓回填施工
隧道洞口沿縱向30m 為淺埋偏壓段，且圍巖破
碎嚴(yán)重，為了減緩因偏壓地形對支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的影
響，采用反壓回填施工技術(shù)，通過增加隧道右側(cè)土體
厚度，平衡隧道左側(cè)因地形變化產(chǎn)生的側(cè)向壓力，如
圖3 所示。
數(shù)值模擬結(jié)果表明:無反壓回填穩(wěn)定土情況下，
主應(yīng)力方向偏向于隧道深埋側(cè)圍體;采用反壓回填
后拱頂最大拉應(yīng)力降低了77% ，偏壓現(xiàn)象得到比較
明顯的改善，防止隧道邊仰坡的開裂，有利于隧道結(jié)
構(gòu)的穩(wěn)定。
萬方數(shù)據(jù)
62 施工技術(shù)第40 卷
圖3 反壓回填施工示意
Fig. 3 Back fill construction
3. 4 爆破控制技術(shù)
由于隧道進(jìn)口段巖石風(fēng)化嚴(yán)重，圍巖整體性差，
隧道拱頂右側(cè)圍巖覆土薄，最小抵抗線小，因此必須
十分謹(jǐn)慎地控制隧道掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺和最大段別起爆
藥量，合理選取布孔參數(shù)和毫秒延期起爆時間，控制
爆破振動對圍巖、襯砌結(jié)構(gòu)的損傷和破壞。
實際施工中，隧道淺埋偏壓段掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺控
制在0. 7 ～ 1. 2m，采用多級復(fù)式楔形掏槽方式;周邊
光爆孔單孔裝藥量≤100g，設(shè)計孔距40 ～ 50cm。同
時加強(qiáng)爆破振動監(jiān)測，爆前沿隧道橫斷面地表布置
振動速度監(jiān)測點(diǎn)，爆后檢查爆破破巖效果，同時對爆
破地震波進(jìn)行振速和頻譜分析，優(yōu)化爆破參數(shù)。此
外，配合拱頂沉降、洞周收斂等項目的觀測，全面監(jiān)
控隧道開挖爆破振動及其效應(yīng)，重點(diǎn)監(jiān)控偏壓淺埋
處圍巖是否出現(xiàn)開裂，邊仰坡是否出現(xiàn)裂縫。
圖4 所示，洞口圍巖爆破后塊度均勻，利于機(jī)械
裝運(yùn)，圍巖沒有出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，超挖量平均控制在
5cm 左右，隧道淺埋處未出現(xiàn)裂縫或破裂面。
圖4 洞口爆破效果
Fig. 4 Blasting effect at tunnel entrance
4 結(jié)語
隧道洞口段通過調(diào)整進(jìn)洞位置、采用雙排注漿
小導(dǎo)管超前支護(hù)、偏壓段反壓回填施工以及控制爆
破振動等技術(shù)措施，火郎峪隧道開挖順利通過淺埋
偏壓段，相應(yīng)監(jiān)測顯示隧道拱頂沉降最大值僅為
6mm，拱頂?shù)乇砦闯霈F(xiàn)裂縫等安全隱患，錨桿拉拔力
達(dá)到設(shè)計值，洞內(nèi)拱圈右上角薄弱處初襯噴射混凝
土未出現(xiàn)開裂。隧道監(jiān)測結(jié)果表明，所采用的施工
措施行之有效，能夠保證淺埋偏壓隧道施工安全。
參考文獻(xiàn):
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
482-488.
( 上接第53 頁)
形地質(zhì)條件密切相關(guān)。
2) 合理選擇掏槽結(jié)構(gòu)形式，將大楔形掏槽改為
多級小楔形掏槽，可以減少各級掏槽爆破藥量，同時
巖石夾制作用減弱，爆破振動效應(yīng)以及掏槽爆破效
果得到有效改善。
3)基于淺埋偏壓隧道的特點(diǎn)和巖體的賦存條
件，合理布置掏槽位置，可以減少掏槽孔爆破對隧道
偏壓淺埋處的振動影響，控制薄弱處圍巖損傷范圍。
4) 結(jié)合振動監(jiān)測以及拱頂沉降、洞周收斂等觀
測，同時通過隧道非敏感區(qū)段的試驗研究，全面監(jiān)控
淺埋偏壓隧道開挖爆破振動效應(yīng)，優(yōu)化爆破參數(shù)，既
能有效減弱爆破振動，又能保證較大循環(huán)進(jìn)尺。
參考文獻(xiàn):
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控制技術(shù)［J］. 巖土力學(xué)，2005，26(6) :964-967.
寧波第一高樓落成
2011 年1 月，高228m 的寧波市商會國貿(mào)中心
在南部商務(wù)區(qū)落成，成為寧波已建成的第一高樓。
大廈位于寧波南部商務(wù)區(qū)核心地帶，天童南路與泰
康中路交匯處，總投資6 億元，地面46 層，地下2
層，內(nèi)設(shè)高速電梯，坐電梯到頂端只需要2min 左右，
有專門的觀景平臺，在大晴天，站在上面，能看到大
半個寧波。

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