浅谈软弱围岩浅埋偏压隧道施工与方案优化

何华

摘要:新建南广铁路大山头隧道，因其软弱围岩、浅埋和偏压段占洞身长度比例极高，在山岭隧道中极具代表性。本文简述了软弱围岩隧道的主要地质特性，并以该隧道IDK267+680～+955段的方案优化情况为例，对“三台阶临时仰功法”进行了简要介绍。

关键词:隧道；软弱围岩；浅埋；偏压；方案优化

中图分类号：TU74 文献标识码：A

前言：浅埋软弱围岩隧道的施工，因其自稳能力差、覆盖层薄弱，坍塌变形是最常见的地质灾害，一旦发生不仅延误工期，往往造成重大经济损失或人员伤亡，特别是受到赶工期等外部条件制约时，施工方案的选取更为关键。2013年大山头隧道剩余IDK267+680～+955段的施工中，在业主根据铁路总公司要求新调整了节点工期后门关死的情况下，再按原方案施工无法满足节点工期要求；施工方综合考虑各种因素,对施工方案进行优化，选定 “三台阶临时仰拱法”进行施工，提前顺利达成任务目标，效果良好。

1.软弱围岩隧道地质特征和工程特点

1.1软弱围岩隧道地质特征

在地质学上，软弱围岩主要指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩，其地质特征如下：

⑴围岩强度和承载能力低。如粘性土、粉土、砂类土、黄土和全风化岩体等。

⑵节理发育、破碎，自稳能力差。开挖暴露后易风化、遇水易软化，如岩体破碎的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩等。

⑶断层带散体结构，自稳能力极差。断层结构面杂乱无序，粘结强度低，呈角砾或破碎结构，充填泥质或泥夹岩屑。

1.2软弱围岩隧道工程特点

软弱围岩因其强度和承载力低，自稳能力差，隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈；开挖后周边岩体极易沿结构面产生松弛、滑移和坠落等变形破坏现象；一旦工程措施和施工方法不当，极易发生初支变形侵限和塌方等工程事故，而对于浅埋、偏压隧道，这种现象更为普遍，严重时伴随地表下陷或坍塌冒顶等。

2. 大山头隧道工程概述

大山头隧道位于云浮市郁南县平台镇，是新建南广铁路桂平至肇庆北段内的一座双线隧道，起讫里程IDK267+150～ IDK268+047,全长897米（含洞口明洞48m）。 2009年5月15日自进口端开挖进洞，2012年3月1日出口新开第二个作业面，2013年5月1日开挖贯通，历时四年，平均开挖月进尺17.7m，是全标段最迟完工的单位工程。

该隧道穿越低山丘陵区，地质、地形条件复杂，中途经过淤泥稻田地段、下穿广梧高速公路及S368省道，最大埋深43米，最浅埋深0.5米，其中30m以上埋深段落仅有57m（IDK267+280～+337）；洞内多为燕山中期全风化花岗岩，结构松散，地下水以孔隙水赋存于花岗岩内，易坍塌、变形，雨季时土体呈饱和状；Ⅴ、Ⅵ级围岩高达735m，占隧道总长的81.87%；整座隧道傍山脊斜向走向，偏压段累计359m，占隧道总长的40.02%；洞内含3个综合洞室、6个下锚洞及2个开关洞，断面变化频繁，是一座真正意义上浅埋、偏压的软弱围岩隧道。

3.施工原则

⑴深入理解设计意图，做好现场调查，做到地质预报超前先行，摸准围岩级别，采用相应的施工方法。

⑵严格遵守“重地质，先治水，管超前，严注浆，短进尺，弱爆破，早支护，快封闭，勤量测”的原则，严格执行设计和“验标”的有关规定。

⑶根据地形地质条件、支护类型和参数、开挖方式等提前做好专项监控量测设计，施工中强化监控量测，根据围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数、预留变形量，选用合适的施工方法，保证施工安全。

4. 大山头隧道采用的施工方法

4.1原设计的施工方法

设计给定的施工方法有：

⑴明挖法（洞口明洞、下穿S368省道处）；

⑵双侧壁导坑法（下穿广梧高速、洞口Ⅴ级围岩、Ⅵ级偏压段）；

⑶台阶法（Ⅲ、部分Ⅳ级围岩段）；

⑷三台阶七步开挖法（Ⅳ级偏压、Ⅴ级围岩段）；

⑸CRD法（部分Ⅴ级偏压、Ⅵ级围岩段）；

4.2优化的施工方法

受客观条件制约，IDK267+680～+955段的三台阶七步开挖法和CRD法被优化为“三台阶临时仰拱法”。

5. 大山头隧道的施工及方案优化

大山头隧道隧道头0m硬塑，含少量角