軟弱圍巖隧道施工方法及施工工藝的探討

黃星明

(貴州省橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

軟弱圍巖隧道施工方法及施工工藝的探討

黃星明

(貴州省橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

軟弱圍巖的隧道施工一般屬于重難點(diǎn)控制施工項(xiàng)目，它對(duì)施工周期、安全性、質(zhì)量和投資都有巨大的影響。怎樣按照工程實(shí)際提出最好的措施，是完成軟巖隧道的施工重點(diǎn)和前提，本文依據(jù)工程實(shí)例進(jìn)行總結(jié)概括，針對(duì)相異的軟巖特征與地形條件，提出不同的施工方案，以供同行參考。

軟弱圍巖;隧道;施工方法

1 工程狀況

某隧道的施工區(qū)域在溝谷區(qū)，植被較少，地形起伏比較大。出露地層從新到老排列如下:第四系的全新統(tǒng)沖、洪積黃土質(zhì)的砂粘土;上更新的統(tǒng)風(fēng)積新黃土或者是沖積圓礫土，也可以是卵石土;中更新統(tǒng)的老黃土;第三系的紅粘土和侏羅系的中統(tǒng)砂巖的夾頁(yè)巖或者是頁(yè)巖夾砂巖。沿線的沖溝、陷穴、或者滑坡溜坍、濕地、以及軟弱地基和煤窯采空等情況屢見(jiàn)不鮮。黃土隧道的開(kāi)挖工作開(kāi)始以后，初期的變形比較大，變形的速率比較快，圍巖的自穩(wěn)用時(shí)比較少。各個(gè)巖層的界面處的地下水含量很大，界面上、下的土中的含水量也不小。以上情況均嚴(yán)重影響圍巖的穩(wěn)定性。

2 施工辦法

隧道使用噴錨構(gòu)筑法進(jìn)行施工與復(fù)合襯砌。噴錨構(gòu)筑法是依據(jù)新奧法的施工原理，將巖土力學(xué)的原理當(dāng)作基石，充分使用圍巖的自我承載能力，盡可能的消減因開(kāi)挖隧道而對(duì)圍巖的造成的擾動(dòng)，讓圍巖變成支護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成要素。

監(jiān)控量測(cè)屬于噴錨構(gòu)筑法的核心內(nèi)容，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)指揮隧道的總體設(shè)計(jì)及施工作業(yè)。根據(jù)以上說(shuō)法，施工過(guò)程中應(yīng)滿足以下要求:

(1)充分使用圍巖的自我承載能力，維持圍巖的平衡性。

(2)將噴射混凝土和錨桿作為重點(diǎn)支護(hù)方法，關(guān)鍵時(shí)刻使用鋼架的聯(lián)合支護(hù)，隨時(shí)支護(hù)，隨時(shí)封閉，讓圍巖變成支護(hù)系統(tǒng)的核心構(gòu)成要素。

(3)消減開(kāi)挖施工作業(yè)對(duì)圍巖的影響，保證隧道的開(kāi)挖輪廓始終是圓順的。

(4)二次襯砌施工必須在圍巖和初期支護(hù)的變形不是很大的基礎(chǔ)上展開(kāi)。

2.1 洞口段的施工作業(yè)

通常來(lái)說(shuō)，洞口段因?yàn)槁裆畋容^淺，圍巖破碎且比較松散，實(shí)行開(kāi)挖以后，圍巖不可以成為自然拱，洞口段自穩(wěn)能力差，自穩(wěn)用時(shí)很少，極易導(dǎo)致洞口塌方。為了施工作業(yè)者可以安全進(jìn)洞，都使用套拱。進(jìn)、出口的地質(zhì)條件比較較好的情況下清除邊仰坡，同時(shí)對(duì)邊仰坡實(shí)行錨桿掛網(wǎng)或者是噴混凝土進(jìn)行封閉，在不超過(guò)拱部3 m的區(qū)域中打超前錨桿，一般打三排;對(duì)洞口的位置在地下水或者地表水發(fā)育的地段的情況，對(duì)圍巖使用40超前的小導(dǎo)管完成預(yù)加固。最好在套拱下進(jìn)行施工作業(yè)，以保證安全。

2.2 正洞的施工過(guò)程

本標(biāo)段的三座隧道被分成三種:(1)土質(zhì)型隧道;(2)上土下石型隧道;(3)石質(zhì)型隧道。新黃土通常具有II級(jí)的自重濕陷性，一般來(lái)說(shuō)，紅粘土有弱膨脹的特點(diǎn)，砂巖和頁(yè)巖互層的風(fēng)化非常嚴(yán)重，產(chǎn)狀幾乎就是水平狀，并且?guī)r層的厚度特別薄。位于各個(gè)巖層的界面處含有比較多的地下水。根據(jù)以上提到的狀況，我們往往對(duì)土質(zhì)圍巖采取非鉆爆開(kāi)挖的辦法(也就是使用風(fēng)鎬輔助挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖的辦法)，石質(zhì)使用了弱爆破的開(kāi)挖方法，圍繞“圍巖變，施工方案就改變”的中心規(guī)則進(jìn)行。

在對(duì)土質(zhì)的I或者是II類圍巖的隧道進(jìn)行施工時(shí)，時(shí)刻遵守“快速開(kāi)挖，不能爆破，快速支護(hù)，多次檢測(cè)，加緊襯砌，盡早成環(huán)”的規(guī)則，采用超短臺(tái)階的方法，使用風(fēng)鎬協(xié)助挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖的施工辦法。

如果圍巖比較軟弱或者是松散時(shí)，圍巖的變形比較快，側(cè)面承受的壓力特別大，自穩(wěn)用時(shí)極少，初期支護(hù)的早期強(qiáng)度極有可能不符合圍巖的穩(wěn)定性要求，更為嚴(yán)重的情況就是實(shí)施開(kāi)挖以后便出現(xiàn)圍巖由于失穩(wěn)而塌方。按照本標(biāo)段的三座隧道圍巖的狀況，通常狀況下，使用超前錨桿的方法可以使圍巖保持穩(wěn)定。如果出現(xiàn)覆蓋層比較薄，圍巖多數(shù)松散破碎的情況時(shí)，應(yīng)使用超前小導(dǎo)管實(shí)行預(yù)加固。對(duì)于土質(zhì)屬于III類的圍巖地段，其開(kāi)挖臺(tái)階的距離可以適度進(jìn)行加長(zhǎng)。因?yàn)榧t粘土一般具有弱膨脹的特性，開(kāi)挖以后最好不要在外面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的暴露，為了保證施工安全，開(kāi)挖參數(shù)與初期支護(hù)參數(shù)按規(guī)定不可以超過(guò)屬于I或者II類土質(zhì)的隧道的開(kāi)挖及初期支護(hù)參數(shù)。

3 軟弱圍巖的隧道施工

3.1 土質(zhì)型隧道

土質(zhì)型隧道圍巖情況不宜采用全斷面開(kāi)挖，最好采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開(kāi)挖。

3.2 上土下石型隧道

在開(kāi)挖時(shí)要堅(jiān)持“短進(jìn)尺”的原則自上而下進(jìn)行開(kāi)挖，每次開(kāi)挖長(zhǎng)度為0.7～1 m(以保證將拱部的格柵全部接下來(lái)為準(zhǔn)，同時(shí)也要保證不能有兩榀格柵同時(shí)懸空。在開(kāi)挖中邊挖邊接格柵，每接好有3～4榀格柵之后，立即對(duì)其施行噴混凝土以封閉開(kāi)挖面和施作徑向錨桿。考慮到空間效應(yīng)對(duì)初期支護(hù)穩(wěn)定的影響，中槽的開(kāi)挖面距二次襯砌之間的距離不宜＞20 m。對(duì)該部施作開(kāi)挖時(shí)，切不可膽大、盲目冒進(jìn)。

3.3 石質(zhì)型隧道

(1)為保證上部爆破作業(yè)時(shí)，鉆孔臺(tái)架安全，其最短距離需20 m，并作為機(jī)械裝碴平臺(tái)。裝碴、運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)出導(dǎo)洞長(zhǎng)度20 m(坡度19%)，臺(tái)階長(zhǎng)度共40 m。(2)初期支護(hù)、臨時(shí)支護(hù)之豎直支撐必須隨開(kāi)挖緊跟。(3)仰拱開(kāi)挖2榀后及時(shí)將中隔壁豎直支撐接長(zhǎng)，施作仰拱初期支護(hù)，鋼架封閉成環(huán)。可視其隧道圍巖完整性可采用全斷面開(kāi)挖。

4 結(jié)束語(yǔ)

軟巖的隧道作業(yè)，詳細(xì)情形各不相同，施工方案的選取須符合圍巖的特征，使機(jī)械施工與人力效率實(shí)現(xiàn)最大化利用，同時(shí)按照條件的變化提出對(duì)應(yīng)的完善措施，確保施工的質(zhì)量及施工安全。

［1］張小軍.軟弱圍巖淺埋偏壓條件下隧道施工技術(shù)［J］.長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2005，(1):78-79.

［2］歐陽(yáng)佳賜，張運(yùn)良.對(duì)隧道斷層破碎帶內(nèi)軟弱圍巖施工方法的探討［J］.湖南交通科技 ，2005，(1):22.

［3］章新生.順層軟弱圍巖隧道洞口段施工技術(shù)初探［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005，(2):101-103.

U445

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1008-3383(2012)07-0091-01

2012-05-15

黃星明(1972-)，男，貴州貴定人，工程師，研究方向:隧道施工管理。