隧道工程中軟弱圍巖施工技術研究

謝斌

中鐵二十一局第二工程有限公司

隧道工程中軟弱圍巖施工技術研究

謝斌

中鐵二十一局第二工程有限公司

隧道工程是現代交通建設中的主要部分之一，由于我國各個地區的地質條件、自然環境、氣候條件等均有較大的差異，其需要面臨著許多復雜的情況。軟弱圍巖是隧道施工過程中較為常見且嚴重的問題，其地質特點決定了施工中存在各種危險因素，包括地質不穩定、圍巖位置移動、容易滑坡、塌方等，使得施工面臨較多的困難，且施工質量的控制難度大，需要技術人員采用相應的施工技術及控制措施，才能夠實現安全施工，保障隧道工程的質量，讓隧道工程更好的發揮出其功能及后期的使用價值。

隧道工程；軟弱圍巖；技術應用

1 引言

軟弱圍巖由于其本身的地質特性，一般力學指標低，巖性松散、承載力差，壓縮性高，遇到有巖隙水的作用時，就容易引起隧道施工時產生較大的沉降變形，造成安全隱患。同時，工后沉降過大也會對運營使用和處理帶來很大的困難。在軟弱圍巖地段時，需要特別注意隧道施工方法的選擇和正確的處理措施。

2 工程概況

某段公路隧道自東向西蜿蜒，最深處達420m，長度大約3250m。根據對當地地形的勘探得知，圍巖中含有較多的碎屑巖，總體上強度不高，大部分是由于風化而成的泥質灰巖，裂隙處在發展中，表面受風化侵蝕更加劇烈，圍巖表面有著顯而易見的剝落情況，部分碎石較厚重，缺乏完整性，隧道進出口相對平坦，圍巖也比較松軟，因此這附近經常會發生坍塌。隧道淺埋區所占比例大，頂層圍巖比較薄弱，難以承受巨大的壓力，容易出現坍塌或者冒頂等自然災害。

3 隧道軟弱圍巖難點

第一，擁有明顯的隧道形變程度，掌子面20～30m距離處是夾雜數據波動區域，同時，一段時間內的變形應呈現出不斷加快的趨勢。第二，早期開挖時，少量滲水現象會產生于掌子面，在降雨過后，這一現象更加嚴重，大范圍沉降很可能在支護結構中產生。第三，較大沉降產生于形變區，同時產生了收斂現象。第四，裂縫出現在邊墻或隧道拱頂。第五，工字鋼架在最大收斂處產生扭曲變形，開裂現象開始在支護結構中產生，同時導致混凝土脫落問題。

4 隧道軟弱圍巖施工技術

4.1 注入超前小導管進行施工

由于公路隧道圍巖構造缺乏穩固性，容易發生變形，受到負荷過大、自身穩固周期不長，在工程建設過程中或者建設完成后極易發生坍塌現象，根據隧道建設的現實條件，需要利用超前小導管等途徑對圍巖實行加固。該項目選擇長度3m，需采用外徑控制在42mm的導管對其實行維護，導管布置間隔為0.4m，環形的套管一共包括37支導管，每間隔1.5m就放置一根，縱向鏈接的長度要＞1m，外插的角度控制在10～15°內，導管末節需和鋼筋架焊接在一塊。

4.2 微臺階法

將微臺階法應用于開挖施工中，需要從3層開挖整個斷面，通常情況下，4.8m的高度和4～5m的長度存在于上層臺階上；每進尺1.0m可以實現對兩榀的開挖；在開挖下層臺階時，首先應對右側雛形進行開挖，一級為兩榀，實現分級進尺，左側開挖的進度應比右側緩慢，通常情況下成為三榀，同右側共同進尺；進行仰拱開挖時，應促使其僅僅跟隨臺階的進度。開挖時，必須精確控制爆破進尺，基礎標準應為上層臺階進尺，同步推進臺階開挖施工。

4.3 地表水處理

通常在上臺階的開挖歷程工作準備好后，根據施工的進度，需要對淺埋段進行地表排水處理工作。隧道地表水排水處理一般是從淺埋地段30m左右開始，按照施工前即根據施工現場情況，通過測量淺埋段的地面縱橫斷面設計地表水處理方案。臨時排水常用的方法有洞口井點降水和洞內超前排水兩種。一般要在仰坡的外圍設有排水溝，排水溝的結構通常為石砌筑，尺寸、凈空寬、深按照工程的具體要求設計。

4.4 底部仰拱

在對微臺階法進行應用的過程中，可以實現早日成環，而要想快速構建穩定的早期結構，應確保封閉成環在落底中形成，從而有效的杜絕收斂和沉降的產生。值得注意的是，開挖掌子面應同仰拱初期支護施工時間保持抑制，嚴禁產生較大的單次開挖長度，開挖完成以后，應將鋼拱架設置于開挖后路段，在實現有效封閉的過程中，應對混凝土進行噴射。在開挖以后，如果沒有對以上處理方法進行應用，那么暴露過長時間的背景下，將導致收斂、沉降和失穩現象的產生。部分隧道施工過程中是沒有仰拱段的，那么下層臺階應高出仰拱15～20m，從而為出渣奠定良好的基礎。

4.5 襯砌結構

這個隧道是用復合式的防止水分滲透襯砌結構。該設計把排水放在首位，完全將防水和排水結合起來，遵守構造自身能夠防止水分滲透這個基本要求，加強混凝土結構本身防止水分滲透能力，而且把伸縮縫和變形縫當成重點防治因素，借助增加防水層等辦法進行幫助。一襯和二襯這兩者彼此會有一些間隔，在其中放置透水管，而且在外墻側面架設排水管道。襯砌建設要求在隧道圍巖處于平穩狀態下才可以開展，該方法的關鍵之處是：（1）項量測的內容變化逐漸穩固，圍巖處于穩定狀態；（2）經做完的位移需要在預期的90%；（3）襯砌附近位移的移動速度需要低于0.10～0.20mm/d，而且拱部下沉速度不超過0.07～0.15mm/d，盡快實現封閉成環。

綜上所述，對于公路隧道軟弱圍巖，因為有下沉量大、變化多端、缺乏穩固性等原因，導致立足于軟弱圍巖開展的項目建設難度大幅度提升，一不注意可能會導致坍塌等災害。在建設過程中使用和現實相符的辦法，完全發揮預警機制和檢測系統的重要作用，從而保障隧道的建設能夠安全進行。

[1] 李偉.高原地區軟弱圍巖隧道施工技術探討[J].低碳世界,2016(32):196～197.

[2] 何振華,何文峰.紫溪隧道軟弱圍巖施工技術[J].交通科技,2015(6):56～58.

[3] 趙艷峰.軟弱圍巖隧道施工技術探析[J].黑龍江交通科技,2012(3):76.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.125