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淺埋偏壓隧道開挖技術

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集團有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月14日
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60
施工技術
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011 年2 月
第40 卷第3 期
淺埋偏壓隧道開挖技術
李志星，張宇華，石效民
( 北京市公路橋梁建設集團有限公司，北京100068)
［摘要］針對密興路改建工程火郎峪隧道進口段淺埋偏壓的特點，提出了調整進洞位置、采用雙排注漿小導管超前
支護、反壓回填施工以及控制爆破振動等一系列施工技術措施，有效控制了隧道拱頂沉降與洞周收斂。監(jiān)測結果
表明，所采用的施工技術措施行之有效，能夠保證淺埋偏壓段隧道施工的安全。
［關鍵詞］淺埋偏壓隧道;超前支護;反壓回填;控制爆破
［中圖分類號］U451 ［文獻標識碼］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) 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集團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，
尤其在隧道進出口段，地質條件復雜，巖體風化嚴
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、襯砌開裂等安全質量事故。
本文針對密興路改建工程火郎峪隧道進口淺埋
偏壓段，提出了一系列施工技術措施，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里程為K10 +
215，終點里程為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，錨噴混凝土加固邊坡，復合式襯砌。隧
道場地地形起伏較大，進口處最低標高約為
238. 52m，山脊最高處標高約為297. 21m，相對高差
達58. 7m，為構造低山剝蝕地貌。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% ，進洞口段表層為2. 5m 厚的亞黏土，其下
為強—中等風化( 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。地質條件總
體狀況一般，洞口地質條件較差。隧道洞口段襯砌
結構斷面如圖1 所示。
2 隧道進口段淺埋偏壓問題
火郎峪隧道的線型受其左側兩個礦井和右側山
谷的限制，設計隧道洞口位于山坡處，并沿山坡縱向
穿越，造成進洞口段約30m 長洞身處于淺埋偏壓地
形上?；诘匦螐蜏y，發(fā)現(xiàn)隧道洞口K10 + 215—
K10 + 290 段埋深很淺，部分斷面覆土層厚度僅為
1. 3m，進口位置埋深也只有4. 3m，如圖2 所示。
一般當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，加強支護，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61
圖1 隧道洞口段襯砌結構斷面
Fig. 1 Lining section in tunnel entrance
圖2 雙排注漿小導管超前支護進洞
Fig. 2 Double-leading pipe supporting
安全事故。
通過對洞口段橫斷面進行加密測量，隧道K10
+ 215—K10 + 250 段大部分處于偏壓位置，由于偏
壓的存在，致使隧道結構受力不對稱，開挖過程中如
果支護不當，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
30m，加之圍巖風化、破碎嚴重，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構垂直
距離很小( 實測數(shù)值為3. 3m) ，而此處錨桿設計長
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度。
上述分析表明，淺埋偏壓問題已經(jīng)嚴重影響了
隧道支護結構體系，必須采取有效施工技術措施，確
保隧道施工安全。
3 淺埋偏壓隧道開挖施工措施
3. 1 調整進洞口位置
針對原設計洞口埋深較淺( 覆土層厚僅為
4. 33m) ，根據(jù)現(xiàn)場條件，將淺埋段進洞位置后移
5m，即從K10 + 220 處進洞，此處洞頂覆土層厚
6. 09m，較最初進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
調整進洞口位置，可有效改善隧道進口段建造質量。
3. 2 小導管超前支護施工技術
為加強隧道淺埋偏壓段圍巖穩(wěn)定性，施工時采
用小導管超前支護施工技術，其中洞口段采用雙排
注漿小導管超前支護，如圖2 所示。
洞口段加強段拱部超前小導管長( L) 為3. 0m，
環(huán)向間距0. 4m，縱向每2 榀拱架打設1 次，同時在
洞口段2m 范圍內密排格柵，形成類似套拱的結構
對進洞圍巖加強;V 級圍巖拱部超前小導管，L =
3. 5m，環(huán)向間距0. 4m，縱向每2 榀拱架打設一次;
Ⅳ級圍巖拱墻系統(tǒng)錨桿L = 3. 0m@ 1. 0m × 1. 0m。
小導管注漿包括鋼管加工、打孔布管、封面、注
漿等4 道工序，施工中應加強各工序質量控制。小
鋼管擬于現(xiàn)場加工，噴射混凝土封閉巖面后，用管棚
機引孔并壓管入孔后，壓注水泥漿以加固原地層。
小導管選用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。小導管采
用管棚機事先引孔，孔口鉆眼偏差< 5cm，孔深稍大
于設計深度，導管縱向前后2 排小鋼管水平搭接長
度≥1. 0m。導管安裝完成后其尾部置于鋼拱架腹
部，使之與鋼拱架、錨噴支護等形成整體受力體系，
以增強初期支護能力。注漿作業(yè)前，噴5 ～ 10cm 厚
混凝土封閉工作面，以防漏漿，同時在孔口設置止?jié){
塞，采用水泥漿液進行注漿，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)進漿量大，壓力長時間不
升高，則應調整漿液濃度和配合比，縮短凝膠時間，
進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
碎嚴重，為了減緩因偏壓地形對支護結構體系的影
響，采用反壓回填施工技術，通過增加隧道右側土體
厚度，平衡隧道左側因地形變化產(chǎn)生的側向壓力，如
圖3 所示。
數(shù)值模擬結果表明:無反壓回填穩(wěn)定土情況下，
主應力方向偏向于隧道深埋側圍體;采用反壓回填
后拱頂最大拉應力降低了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
構的穩(wěn)定。
萬方數(shù)據(jù)
62 施工技術第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
由于隧道進口段巖石風化嚴重，圍巖整體性差，
隧道拱頂右側圍巖覆土薄，最小抵抗線小，因此必須
十分謹慎地控制隧道掘進循環(huán)進尺和最大段別起爆
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、襯砌結構的損傷和破壞。
實際施工中，隧道淺埋偏壓段掘進循環(huán)進尺控
制在0. 7 ～ 1. 2m，采用多級復式楔形掏槽方式;周邊
光爆孔單孔裝藥量≤100g，設計孔距40 ～ 50cm。同
時加強爆破振動監(jiān)測，爆前沿隧道橫斷面地表布置
振動速度監(jiān)測點，爆后檢查爆破破巖效果，同時對爆
破地震波進行振速和頻譜分析，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，重點監(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，利于機械
裝運，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 結語
隧道洞口段通過調整進洞位置、采用雙排注漿
小導管超前支護、偏壓段反壓回填施工以及控制爆
破振動等技術措施，火郎峪隧道開挖順利通過淺埋
偏壓段，相應監(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
達到設計值，洞內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:
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
482-488.
( 上接第53 頁)
形地質條件密切相關。
2) 合理選擇掏槽結構形式，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，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)進尺。
參考文獻:
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寧波第一高樓落成
2011 年1 月，高228m 的寧波市商會國貿中心
在南部商務區(qū)落成，成為寧波已建成的第一高樓。
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