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摘要：隧道建设工程中，经常会开展浅埋偏压小净距隧道建设，而在施工期间会发生不同程度的病变，需要在建设时引用隧道开挖及支护技术，才能有效预防病害。在应用开挖及支护技术时，需要施工人员掌握技术的施工要点，才能充分发挥出技术的功用，保障工程建设的质量与效率。本文以某隧道工程为例，针对隧道开挖及支护技术的重要性、注意事项进行了阐述，旨在为同类工程建设时提供有效的数据支持。
关键词：浅埋偏压小净距；隧道开挖；支护技术
浅埋偏压小净距隧道是位于分离式隧道与连拱隧道之间的一种隧道结构形式，此结构应用于实际建设中，小净距隧道与分离式隧道相比，具有占地较少、连续难度低等优势；与连拱式隧道相比，小净距隧道能充分发挥围岩的自承能力，且施工工期短和施工质量易控制。虽然此结构形式得到了普遍性运用，但是坍塌事故在近几年频繁发生，对隧道的整体稳定性产生严重影响。坍塌事故的产生与浅埋偏压小净距隧道自身病变密切相关，因此深入研究浅埋偏压小净距隧道开挖及支护技术是非常有必要的。
1 加强隧道开挖及支护的必要性
隧道结构稳定是保障隧道施工与运营安全的基本条件，维持隧道结构稳定是隧道工程需要重点关注的问题之一，而隧道施工作业与运营安全性能是与隧道自身结构的稳定性具有直接关联性，因此在建设隧道时要以保障隧道结构稳定为建设核心。在开挖隧道卸荷时，会因为释放围岩所承受的荷载力而造成围岩失去约束力，应力平衡因遭到破坏而使得应力重新分布，导致隧道系统环境条件发生了改变，隧道体系由支护结构失稳而波及到围岩失稳。在此背景下，支护结构的稳定性能降低，导致隧道体系中的围岩稳定性也受到较大影响，尤其是浅埋偏压型软弱性质的围岩隧道，支护与围岩的状态属于紧密接触的过程，并且两者会同时产生作用，导致支护结构稳定性缺失。由于支护结构丧失了支护能力，造成围岩坍塌或者是滑移，最终促成隧道整体系统稳定性丧失。因此，需要针对隧道内的坍塌体进行高效处理，并且还要加强研究支护技术，可以有效保障施工作业继续开展，还可以逐步形成技术体系，对隧道工程运营的安全性具有较大的促进作用。
2 工程地质概况
此隧道隧址区为低中山区，洞口基岩裸露，坡脚堆积坡洪碎石、角砾层，两侧有冲突发育。隧道出口位于高陡边坡，坡脚有崩积块碎石分布，局部有倒坡，其土体主要为第四系全新统的崩块碎石，基岩地层为前寒武系皋兰群片岩。隧址区不良地质主要为危岩崩塌，进口为基岩陡坡，差异风化强烈，卸荷裂隙发育，局部形成危岩易形成滚石；出口为基岩峻坡、悬坡，局部呈倒坡，边坡高陡，卸荷裂隙发育，裂隙相互切割形成危岩易崩塌。隧道埋深26-71m，为岩质短隧道。隧道围岩等级多为V级。
3 开挖技术研究
3.1 开挖坍塌体
在开挖隧道岩溶坍塌段时，主要开挖的内容是坍塌体和反压土。在开挖坍塌体之前，必须确保开挖作业的安全性能，而保障安全性的主要措施是加固原支撑体系。在实施加固作业时，需要按照以下内容操作：在原有的并且未存在变形问题的钢支撑上加设横撑，如果原有的钢支撑已经发生变形，需要进行更换后再利用横撑进行加固作业。在安装横撑、换拱之前，需要针对原有支撑体系受到坍塌体结构产生的松散压力强度实施降低措施，可采取土体反压洞内坍陷段的方式，具体的做法如下：将渣土运至洞内，选择的渣土要满足分筛粒径在10cm以内、均匀性好、含泥量较小的要求。运至洞内后，要在前后两头同时开展反压工作，需要控制反压高度，就在拱顶以下3.5m。反压作业完成后，才能实行安装横撑与开挖作业。
3.2 对口钢支撑
分析隧道产生坍塌问题的因素是原有设计的钢拱架支护结构稳定性能缺失、变形程度严重，从而丧失了支护作用后而引发的，并且在丧失支护作用的同时，洞内产生了新的不稳定围岩结构，而新产生的此种结构具有松散压力大的特点，导致支护结构受到了重力形式的作用，造成原支护结构所承受的压力已经远超于设计的压力指标。因此，在开挖坍塌体时，对支护结构的要求较高。为了实现支护结构具备安全性能与稳定性能，传统的拱架结构无法达到支护强度的要求，所以需要运用支撑强度能力好、支撑效果达到支撑要求的对口钢支撑，能够重新对洞内变形体系产生支护作用。
3.2.1 原设计支护体系
由于此工程在设计支护体系时未完全掌握此区域的地质情况，设计的围岩类型为V级，初支结构的设计应用的是喷射混凝土与型钢钢架，而二衬利用的是素混凝土结构。在进行初次支护作业后，由于洞顶产生了滑坡体侧移动与下沉的现象，导致原有的支护发生了变形，甚至部分段落的初支产生了严重性的变形问题、局部发生塌陷问题，需要对已变形的支护进行拆换并重新建立支护，才能保障结构具备稳定性能。
3.2.2 调整方案
坍塌事故发生后，对坍塌地段的地表实施注浆加固作业，实施过后的滑坡体虽然得到了稳定，但是隧道左线拱顶直至边墙段的侧压力依然存在。经过研究后，分析原有的初期支护结构还处于收敛变形过程中，并且隧道的拱部与线路的左侧溶洞填充物属于碎块石夹土，仍然存在掉块的问题。在雨季阶段，局部会产生坍塌事故，具有风险系数大的特征。如果不采取安全措施直接开展拆换初支拱架的工作，具有的施工难度较大，而且还会引发坍塌。因此，需要在原洞内进行钢支撑加固处理作业，只有在保障安全措施完全到位的状态下，才能开挖坍塌体。对于软塑状土力学具有性能差、流变性突出的问题，需要大开挖作业时应用带液压系统的对口钢支撑施工方案，可有效加强初支结构。同时，由于洞内实际空间较为狭小，为了促进后期隧道底溶洞桩筏基础施工作业具备便捷性，采取调整原设计的初支结构，将弧形设计转变成直立型设计，能够加大洞内操作空间。在开展钢支撑作业时，分成三个台阶进行施工，每个断面设计了四道横撑，对口钢支撑的固定方式采用一端固定模式，而另一端则利用液压系统对横撑长度进行有效的调节，从而方便施工作业。在实施时，首先应准确计算横撑的位置与上下左右之间的间距，目的是满足支撑力的要求，能够将隧道的变形问题控制在一定的范围，保证开挖反压土体、换拱施工作业时具备稳定性与安全性。同时，还要将换拱作业、弃渣作业、锚喷作业、桩筏施工作业的操作便利性考虑在内，还要选择支撑部位，能够保障左线侧的压力形成具备良好的支撑作用。
4 施工实践与监测数据分析
4.1 施工特点及需要注意的事项
在施工时需要将坍塌体围岩的特点考虑在内，根据此区域的围岩特点，采取三台阶与对口钢支撑共同作业的方式，目的是保障安全性能、提高工程进度。应用的此方法具有工序小、出渣快、设备效率高、互相影响力度小的优势，并且在上、中、下导坑时只需一次成型，围岩暴露的时间也有效缩短，工序之间的相互置换速度较快，不会产生较多的成本，成洞的速度也比较快。此施工方法的具体特点如下：第一，施工空间充足。应用此方法为工程创建了充足的施工空间，机械化施工较为方便，还可以实施多作业面的平行作业工作；利用挖掘机直接开挖部分软岩或者是土质地段，具有工效较高的特点。第二，灵活调整施工方法。如果在施工时具有地质条件变化特点时，能够灵活调整施工工序，促进工程顺利开展。第三，可应用于不同跨度与多种断面的施工中，在实施初期支护工序时具有操作简便的优势。第四，应用台阶法开挖的同时能够及时跟进对口钢支撑，促进开挖工作面的稳定性。第五，调整闭合时间。如果施工时具有围岩变形较大或者是发生突变状况时，能够通过快速调整闭合时间的措施保证安全性和满足净空的要求。为了规避传统施工方法存在的局限性，并且同时加快施工进度、提升施工质量、保证施工安全，需要在施工时注意以下事项：首先，需要设置专人指挥模式，避免对原有支护结构产生扰动或者是破坏。其次，完成各台阶开挖作业后要及时针对原有的钢拱架实施对口钢支撑作业。在第一与第三道中设置临时横撑，而第二道与第四道设置为永久横撑，在安装第二道与第四道横撑时需要拆除第一道与第三道中的横撑，而第二道与第四道的横撑需要在二衬施工作业前进行拆除。最后，撤换原有已经变形的钢拱架，在换拱作业前应对量测数据进行监控与分析，只有达到变形稳定后，才能进行换拱作业。
结束语：
综上所述，浅埋偏压小净距隧道工程建设虽然可以达到结构基本承载能力的要求，但是耐久性不高。因此，在建设过程中应结合施工特点与实际情况，设计支护结构，能够保证隧道受力具备合理化要求，从而缩减隧道结构形成后形成各种病害，解决隧道坍塌体开挖作业中存在的高风险问题，促进隧道工程可以获取足够的经济效益与社会效益。
参考文献：
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