探究软弱围岩隧道施工技术

蔡 向 前

(中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710075)

探究软弱围岩隧道施工技术

蔡 向 前

(中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710075)

介绍了在隧道施工过程中，软弱围岩的施工技术，从软弱围岩的地质特征、软弱围岩施工工艺、软弱围岩隧道施工技术措施等方面进行了论述，指出在隧道施工中，对软弱围岩施工技术进行重点分析、重点控制，以提高软弱围岩隧道的施工质量。

隧道，软弱围岩，施工技术

在隧道施工过程中可能会遇到软弱围岩，软弱围岩的施工难度大，会让技术人员和施工人员在工作中感到巨大的压力。软弱围岩是整个隧道施工中的重点和难点。隧道施工中软弱围岩技术对提高工程质量，控制工程的安全性都有着重要影响，因此在隧道施工中，需要加强对软弱围岩施工技术的分析。

1 软弱围岩的地质特征和变形

1.1 地质特征

1)软弱围岩中的岩石的强度要比一般岩石更低，依据我国相关的工程岩体标准进行划分，将单轴饱和抗压强度不高于30 MPa的都称为软岩。软岩一般具有流滑、内摩擦角小、膨胀等特点。通常来说我国北方地区的软岩含水量偏低，在失水后将会呈固态，如果受到扰动容易发生崩坍。南方的软岩的含水量偏高，扰动后将会呈液态[1]。

2)软弱围岩在受到剧烈振动后构造将会受到严重影响，容易发生裂隙、断层等现象，尤其是在结构面上的充填物比较软弱，围岩自身的稳定性将会严重下降。

3)通常情况下，围岩的赋存环境都较差，软弱围岩经常会处于地应力不良、赋存于富水等恶劣环境中，而且比较容易引起塌方和涌水等灾害。

1.2 软弱围岩变形

隧道施工过程中，围岩通常情况下会经历以下几个阶段：弹性变形；塑性和弹性变形共存；蠕变为主，存在塑性变形，处于此阶段时围岩容易发生断裂和损伤。软弱围岩与坚硬围岩不同，其变形主要体现在以下几点：1)变形量较大，在隧道开挖后，软弱围岩的一个最明显特征就是塑性变形显著[2]。2)变形速度快，软弱围岩在发生形变后会快速的发生变形。3)变形时间长，软弱围岩在隧道开挖过程中，不仅会出现发生较快的变化，而且会持续很长一段时间，并且蠕变特性比较明显。4)软弱围岩扰动范围更大，软弱围岩隧道周围塑性区扩大，尤其是结构强度不当或支护不及时，扰动范围将会进一步扩大，从而导致锚杆长度无法回到弹性区，由此造成喷锚支护失去其应有的效果。

2 制定软弱围岩施工工艺

软弱围岩同一般围岩相比，其自稳能力差，强度低，在隧道开挖后，地应力分布将会发生变化，隧道周围将会形成一圈较大的松动圈。如果在施工过程中施工方法以及工程措施存在错误，极容易引起工程事故。由此可见，软弱围岩隧道施工中的核心问题是对变形进行控制，对塌方进行预防[3]。在对开挖方法的合理性进行确定的基础下，软弱围岩隧道施工需要围绕控制变形开展，在施工中只有做好变形控制才能确保隧道的顺利掘进。以下为某隧道施工中制定的施工工艺，从实际应用效果来看，取得了不错的成绩：

1)超前支护。在施工中比较常见的支护方式有超前管棚和超前小导管。超前支护在隧道施工过程中主要起到的作用是对前方的围岩进行支护，施工中主要通过对周边地层进行加固，利用双层小导管对松散地段进行加固，从而使加固圈的范围能够得到进一步扩大。

2)强锁脚。软弱围岩隧道中，合理的利用强锁脚能够使地基软化得到有效控制，从而对上台阶支护下沉以及在开挖下台阶悬空而引起的下沉进行控制。

3)垫块和槽钢。其作用与扩大基础相似，可以使工字钢不会悬空，从而使拱脚在竖向的承载力能够得到提高。此外，工字钢和槽钢通过焊接而构成的整体受力能够实现对软弱围岩的控制目的。

4)临时仰拱。如果在软弱围岩隧道施工中，出现变形较大的地段，应当及时完成闭合操作，在完成合成环后，可以使结构的承载力得到提高，从而对变形进行有效控制，避免了塌方的出现[4]。

5)均衡推进上下台阶。在施工中尽量均衡推进上下台阶，提高工作效率，确保初期支护能够在15 d内完成封闭成环，从而对支护结构的变形进行有效控制。

3 软弱围岩隧道施工措施

3.1 辅助作业面的设置

施工中，若软弱围岩地形较缓，很难从正面进行暗挖，一般会在地形条件允许的情况下，采用平导、横洞等具有辅助的作业面向躲开软弱围岩，然后再在软弱围岩条件较好的地段展开施工，通过铺底衬砌成环的稳定结构作为施工的后端，从而实现稳步掘进的目的[5]。

3.2 正面进洞和洞内施工技术

软弱围岩施工中，正面进洞技术的选择一般要依据地形和地质条件来定。常用的技术有回填反压法、虚拟洞门、改善围岩方法等。如果软弱围岩在的仰坡较陡，有滑动面，通常情况在施工中不宜采用靠近作业面，而应当通过接长明洞方法，依据围岩平衡侧面，正面推力对明洞的长度进行确定[6]。如果坡面较陡，不易接近仰坡，可以将挡墙夯填土反压边仰坡来施工。在软弱围岩施工中，可以通过打设泄水导洞，避免水流过多，导致地基软化。若软弱围岩向下深度较浅，施工中可以挖掉部分软土或全部软土，再通过施作护拱的方式完成施工。

4 软弱围岩隧道施工技术的控制重点

4.1 预防隧道塌方

塌方是软弱围岩在施工中比较常见的一种事故，如果出现塌方不但会带来严重的经济损失，还会提高工程施工困难，因此在隧道施工中对塌方进行预防是十分必要的。施工队伍在进入软弱围岩施工时，需要对地质情况进行详细的分析，深度认识地质情况，依据地质情况合理的安排施工方法和施工进度，对塌方情况进行全面预防。施工单位需要定期对施工人员进行安全培训，使施工人员对塌方能够有一个正确的认识，施工过程中坚持以标准化流程进行，培养施工人员在工作中的良好行为习惯，树立“安全第一”的意识。此外，对塌方的预防还需要不断地提高施工技术，对管理进行规范，做好施工技术交底等工作。

4.2 控制爆破超欠挖

软弱围岩隧道的施工质量、效益、进度都受爆破超欠挖的影响，因此要做好对其的控制工作。开挖是隧道施工中的一个关键环节，如果在施工中，超挖过多，不仅会因为衬砌量和出渣量的增加而导致工程的造价上升，而且会因为局部超挖过度集中，对周边围岩的稳定性产生影响。欠挖则会对衬砌厚度造成直接影响，处理起来不仅费力，而且需要大量的时间，因此在隧道开挖时需要控制好超欠挖问题，便于下一道施工工序的正常进行。软弱围岩隧道施工中，爆破效果会对超挖欠挖产生直接影响，因此在施工中必须要控制好爆破。

4.3 衬砌防排水

在隧道结构中衬砌防排水通常采用“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的原则。在隧道施工初期就要采取相应的排水措施，通过对弹簧透水盲管的使用，利用沟槽将水排出。在软弱围岩隧道施工中，隧道防水层施工涉及到的要点很多。隧道施工中，喷射的混凝土表面较为粗糙，因此在铺设防水板前，要对粗糙处进行处理，确保混凝土表面整洁。完成防水板铺设后，施工人员不能穿带钉子的鞋在防水板上行走，避免对其产生破坏。此外，在施工过程中对钢筋的绑扎也需要格外小心，不能对防水层造成破坏，如果发现水板处存在小部分遭受了破坏，补焊时应当通过双层补丁完成。当需要进行钢筋焊接时，为了避免火花对防水层造成破坏，在焊接时需要利用石棉对周围进行遮挡，完成焊接后，石棉板需要在冷却后再撤走。隧道施工中对混凝土的振捣必须要严格控制振动棒的应用，禁止与防水层发生接触。

5 结语

软弱围岩隧道施工需要依据工程的实际情况，对施工技术和施工方法进行重点控制。在确保施工安全的基础下，尽量发挥施工机械和施工人员的技术水平，实现效益和技术双赢的局面。随着科技的发展，相信会有更多的更好的防塌方、爆破技术被应用到软弱围岩隧道施工中，提高软弱围岩隧道施工质量。

[1] 李文江,孙明磊,朱永全,等.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报,2012(1):2729-2737.

[2] 臧 福.浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工技术分析[J].门窗,2014(4):145-146.

[3] 张健儒.山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策[J].隧道建设,2014(8):749-753.

[4] 马士伟,韩学诠,廖 凯,等.大断面软弱围岩隧道防塌方实时监测预警标准研究[J].铁道工程学报,2014(9):88-92.

[5] 崔红利,王海彦,满 帅.软弱围岩隧道“三台阶斜角同步开挖”快速施工技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2013(3):1-6.

[6] 劳道军.浅谈软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].科技创业月刊,2013(9):188-189.

Research on soft surrounding rock tunnel construction technology

Cai Xiangqian

(CCCC2ndPublicBureauSixthEngineeringLimitedCompany,Xi’an710075,China)

This paper introduced the construction technology of soft surrounding rock in the tunnel construction process, made discussion from the geological features of soft surrounding rock, construction technology, tunnel construction technology measures and other aspects, pointed out that in tunnel construction, made key analysis, key control to soft surrounding rock construction technology, so as to improve the construction quality of soft surrounding rock tunnel.

tunnel, soft surrounding rock, construction technology

2015-04-08

蔡向前(1981- )，男，工程师

1009-6825(2015)17-0177-02

U455

A