軟弱圍巖隧道的施工技術

郭永雄

（朔州路橋建設有限公司，山西 朔州 036002）

1 前言

如何根據工程實際拿出最佳方案，是攻克軟巖隧道施工的關鍵和前提。本文根據工程實例總結歸納。提出不同軟巖特點不同地形條件針對性的施工方法。以供同行參考。

2 軟巖隧道地質工程特點

2.1 地質特點

軟巖。主要是指第四系全新、中更新、更新統的坡殘積土部分。范圍包括江河湖岸和池塘沖積、淤積層。人工雜填土、水田、溶洞充填物、新老黃土、風積砂等。普遍具有內磨擦角小，粘聚力弱及流滑、蠕變、膨脹、濕陷等不穩定的特點。一般南方地區軟土含水量偏大。擾動易液化呈液態流動。北方地區軟土含水量較小，失水后易呈固態流動，擾動易崩坍。北方地區軟土浸水飽和，極易流失并很快失去承載力。

2.2 工程特性

2.2.1 軟巖擾動后，自穩能力下降，松動圈不斷擴大。圍巖壓力逐漸增加，再次穩定的時間很長。支護及襯砌結構承受圍巖壓力，極易引起支護結構變形、收斂、下沉和襯砌結構開裂等事故和病害，同時往往伴隨地表下沉，失水等環境問題。

2.2.2 軟巖由于具有穩定性差，易崩塌溜滑等特點。洞口段拉槽施工極易引起大范圍牽連性滑動，因而難以接近仰坡，進洞困難。洞內施工，由于承載力不足，易導致支護結構下沉收斂，同時掌子面圍巖自穩力差。易涌出和坍塌，施工困難，危險性大。

2.2.3 軟巖自穩時間短，一般采取化大為小，分部施工的方法，因而工序繁多，應力轉換頻，封閉環形成的時間長，安全與進度、進度與質量的矛盾突出。

2.2.4 軟巖常處于地質變化復雜的地帶，預設計難以一次摸清地質，因而施工標準、方法、設計參數必須及時隨圍巖變化調整，沒有固定的模式。

2.2.5 軟巖隧道施工風險大，常給管理者和施工人員帶來極大的精神壓力，施工過程對管理者、技術人員和施工隊伍都是一次嚴峻的考驗。

3 施工方法

隧道采用噴錨構筑法施工、復合襯砌。噴錨構筑法是根據新奧法原理，以巖土力學原理為基礎，合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少開挖隧道對圍巖的擾動，使圍巖成為支護體系的組成部分。

監控量測是噴錨構筑法的重要內容，通過監控量測指導隧道的設計和施工。據此，施工中我們遵循了下列原則：(1)合理利用圍巖的自穩能力，保持圍巖穩定。(2)以噴射混凝土、錨桿為主要支護手段，必要時采用鋼架聯合支護，及時支護，及時封閉，使圍巖成為支護體系的重要組成部分。(3)減少開挖作業對圍巖的擾動，保持隧道開挖輪廓圓順。(4)二次襯砌在圍巖與初期支護變形基本穩定的條件下進行。

3.1 洞口段施工

一般來講。洞口段由于埋深較淺，圍巖破碎松散。開挖后。圍巖不能形成自然拱，或者不能自穩，或者自穩時間較短，易導致坍塌。為安全進洞，均采用套拱。進、出口地質條件較好時清理邊仰坡，并對邊仰坡進行錨桿掛網和噴混凝土封閉，在拱部3m 范圍內打三排超前錨桿；洞口位于地下水、地表水發育地段，對圍巖采用超前小導管進行預加固。在套拱下施工作業，確保安全。

3.2 正洞施工

在土質I、II 類圍巖的隧道施工中，嚴格遵循了“短開挖，禁爆破，快支護，勤量測，緊襯砌，早成環”的原則，采取超短臺階法，用風鎬配合挖掘機開挖的施工方法。

當圍巖軟弱、松散時，圍巖變形快，側壓力大，自穩時間短，初期支護早期強度不能滿足圍巖穩定要求，甚至開挖后便產生圍巖失穩坍塌。根據本標段三座隧道圍巖情況，一般情況下，采用超前錨桿的辦法，穩定圍巖。當覆蓋層較薄，圍巖松散破碎時，采用超前小導管進行預加固。土質III 類圍巖地段，開挖臺階長度可適當增加。由于紅粘土具弱膨脹性，開挖后不宜暴露時間過長。為確保安全，開挖和初期支護參數原則上不能超出I、II 類土質隧道開挖和初期支護參數。

4 施工重點控制

4.1 隧道坍方預防

軟弱圍巖隧道施工中經常發生坍方，隧道坍方會給施工帶來很大困難和經濟損失，所以在施工過程中一定要把坍方防治作為一項重要工作來抓。

(1)施工中要充分認識到隧道地質的復雜程度，合理安排施工以便穩中求快，避免坍方。同時加強對職工的教育，學習樹立“安全第一，質量第二，進度第三”的施工思想。使職工認識到隧道地質的特殊性，以及坍方對安全、質量及工期影響的嚴重性，在工作中自覺養成程序化、標準化作業。

(2)施工中遵循“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、快襯砌”的二十四字施工原則，穩扎穩打，堅持“不坍就是進度”的施工思想，嚴格控制施工質量，實行隱蔽工程及關鍵工序“三檢制”確保施工安全、質量。

(3)強化施工技術、作業紀律管理.認真執行技術交底及施工規范加強對圍巖的量測及信息反饋工作，做好地質超前預報工作。

4.2 爆破超欠挖控制

隧道施工中——超欠挖控制是關鍵的一道工序，隧道斷面超欠挖控制的好壞——直接關系到工程的質量進度和效益。周邊眼的主要作用是成型作用.隧道斷面超欠挖控制的好壞，關鍵在周邊眼的爆破效果。

4.3 襯砌防排水

隧道結構防排水采用“以防為主、防排結合”的原則，采用以提高結構自防水性能為主、附加防水層為輔，多道設防、整體防水的方案。

4.3.1 防排水方案

4.3.1.1 在初期襯砌與無紡布之間設50 環向彈簧透水盲管并在兩側邊墻角上方埋入100縱向彈簧透水盲管，環縱向盲管通過T 型接頭相連，縱向與隧道路面排水溝間通過I00PVC 排水管，將滲水引入洞內溝槽排出。

4.3.1.2 在初期支護和二次襯砌之間滿鋪無紡布和PE 防水板復合防水層，將地下水阻于模筑襯砌之外。

4.3.1.3 二次襯砌采用防水混凝土，抗滲標號S8。

4.3.1.4 隧道施工縫和兩種圍巖交接處、明暗挖交接處的變形縫，采用中埋式和背貼式BW橡膠止水帶防水，止水帶上安固定鋼筋支架，保證澆筑混凝土時止水帶不移位，環向施工縫安設兩道緩膨脹型橡膠止水條。

4.3.2 防水層施工技術要點

4.3.2.1 在隧道主體結構施工中，噴射混凝土表面往往不平整，防水板鋪設前，對基面的粗糙部位、凹凸不平處、外露的錨桿頭、排管、鐵絲等進行處理干凈。

4.3.2.2 防水板接縫焊接采用爬行熱合機雙縫焊接，即將兩層防水板的邊緣搭接.通過熱熔加壓而有效粘結。

4.3.2.3 防水板采用無釘鋪設懸掛技術，即將塑料墊圈用射釘或木螺絲固定于基面上(墊圈間距為 1.0m ×1.0m，呈梅花型布置)，再將防水板背后的布帶掛在墊圈上。

4.3.2.4 防水板鋪設完成后，不得穿帶釘子的鞋在防水板上走動。

4.3.2.5 鋼筋綁扎要小心謹慎，以免劃破防水層，局部出現防水板損壞時，應采用雙層補丁補焊。

4.3.2.6 如需進行鋼筋焊接時，必須在此周圍用石棉板遮擋隔離，以免濺出火花燒壞防水層，焊接作業完成后，石棉板待鋼筋冷卻后再撤除。

4.3.2.7 混凝土振搗時，振搗棒不得直接接觸防水層，以免破壞防水層，振搗棒引起對防水層的破壞不易發現，也無法修補，故二次襯砌模注混凝土施工時應特別注意，嚴禁緊貼防水板搗固。

5 結束語

開挖方法是軟弱圍巖隧道施工中的關鍵技術，合理的開挖方法可避免出現大塌方，造成不必要的損失。該隧道軟弱圍段采用三臺階七步開挖法，順利地完成了該軟弱圍巖隧道開挖施工，施工過程中未發生一起塌方事故，表明采用的施工開挖處治技術是成功的，能有效控制圍巖穩定，可供同類隧道工程施工參考。

[1]周建富.軟弱圍巖隧道施工技術[J].西南交通大學，2005-06-01.