軟弱圍巖隧道施工技術分析

周 超

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

軟弱圍巖隧道施工技術分析

周 超

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

針對軟弱圍巖隧道，結合某隧道工程實際情況，在交代其圍巖為典型軟弱圍巖及施工難點所在的基礎上，深入分析了具體的施工方法，最后通過量測與分析得出本工程所用施工方法合理有效，能保證隧道圍巖穩定性與安全性的結論。

軟弱圍巖隧道；施工技術；隧道支護

1 工程概況

某高速公路隧道全長約4.8 km，分左右兩幅，兩幅長度近似相等，相差不超過5m，是該高速公路線路中長度最大的隧道。經前期勘察，本隧道地質條件較差，處于軟弱圍巖范圍內，且開挖斷面偏大，不僅施工較為困難，而且還存在一定危險性。

2 隧道施工方法

因本隧道圍巖屬于變余砂巖，存在較為嚴重的炭化現象，并且巖體破碎程度高，部分圍巖滲水。特別是掌子面之前43m范圍內是炭質巖與主要影響區，不僅圍巖十分破碎，而且在水的作用下還會發生軟化；繼續向前還存在節理裂隙段，局部有軟弱夾層，破碎程度很高。圍巖自身穩定時間一般很短，拱頂位置時常產生掉塊與變形，亟需采取行之有效的支護保障措施。在軟弱圍巖段進行施工時，通常使用以下施工方法：復合襯砌法、噴錨構筑法。其中，噴錨構筑法即利用新奧法的施工原理，將巖土力學理論作為依據和基礎，綜合利用圍巖自身承載能力，在開挖作業中盡可能減少對圍巖造成擾動，然后將圍巖作為隧道支護結構一部分。實際施工中，需嚴格遵循以下四項基本原則：其一，要想使圍巖保持穩定的前期是利用好圍巖自身穩定能力；其二，對圍巖支護結構而言，應將錨桿與混凝土噴射視作核心支護方式，若有必要還可采用聯合手段，并在支護結構中充分考慮圍巖；其三，為確保開挖輪廓滿足設計要求，應盡可能減少實際開挖量，避免對圍巖造成較強的擾動；其四，初期支護和圍巖之間保持穩定是開展后續二次襯砌的重要前提。

2.1 圍巖動態量測

圍巖動態量測作用為：第一，通過對圍巖動態的掌握，對其穩定性進行評價與預測；第二，選定適合進行支護的時間以及適宜的支護參數和形式；第三，對支護受力情況與結構進行分析，確定應力基本分布狀況；第四，評價所用支護結構的安全性與合理性。實際施工時，通過對地面下沉量、圍巖收斂量與拱頂下沉量等動態數據的采集與測量，在第一時間發現局部位置產生的裂縫等實際問題，采取修正支護既定參數等方法，提高圍巖安全度，避免事故的發生。

2.2 隧道支護

(1)輔助施工措施

本隧道預加固主要使用超前小導管，共布設兩層，所有小導管的實際長度為4.5～5.0 m，保持0.4 m的環向間距。

(2)初支

初支是偏壓隧道施工關鍵環節之一，在進行初支的基礎上還需進行開挖，開挖一段后立即進行等距離支護，確保支護效果可以滿足設計要求，避免初支浸入二次襯砌的斷面。在對上導坑實施開挖時，可利用φ40 mm小導管進行超前注漿、噴錨與掛網等基礎工作。其中，所用鋼格柵主要由螺紋鋼筋通過加工而成，安裝之后，按每米高在兩榀間設置一道拉結筋，使格柵形成一個穩定的整體。錨桿主要使用長度為3 m的螺紋鋼筋。掛設20 cm×20 cm鋼筋網片，掛設后噴厚度為20 cm的混凝土，混凝土強度等級為C20，保證混凝土可以完全包裹格柵。支護過程中，應適當增厚噴漿厚度，保證網片和格柵之間采用錨桿可以形成一個整體，確保支護結構可以發揮出最大化的作用。

(3)主要控制措施

①嚴格控制爆破所用藥量，避免對圍巖造成較大的擾動；②盡量早的對暴露的圍巖進行封閉，開挖完洞身之后清除掉洞頂位置上的危石，并使用噴射混凝土的方法進行支護，噴射厚度一般為4 cm；③對于沉降較大的位置應增設臨時性套拱與仰拱；④為避免在對下部進行開挖時產生拱部坍塌等問題，應在支撐拱腳的位置沿縱向搭設槽鋼托梁，同時采用鎖腳錨桿進行固定；⑤洞下開挖完畢以后，按10m的間距對仰拱處混凝土進行澆筑。

2.3 地表排水

根據本隧道總體進度計劃，在上臺階的實際開挖歷程達到淺埋區域30 m后，應立即做地表排水。具體的排水方法為：第一，現場測量，按照圖紙的要求根據現場實際情況，測繪淺埋段橫向與縱向斷面，確定埋深，為方案制定提供依據；第二，在仰坡和邊坡的外圍修筑排水溝，攔截地表水之后匯集到槽內進行排出。為避免自然沖溝對排水造成不利影響，需額外設置一個輔助排水溝。

2.4 深孔注漿

在對隧道進行開挖以前，為避免地下水影響正常開挖，需先行處理地下水。在地下水處理方面，本隧道主要采用的是深孔注漿方法，該方法在軟弱圍巖段十分適用，必須注意地下水處理，否則將造成嚴重的塌方。一般情況下該技術分成兩類，即劈裂注漿與充填注漿，其流程為：(1)深入分析隧道所處地質環境，收集鉆孔資料，確定前方待開挖隧道的水源、水量、巖性及地質構造，以此選定適宜的注漿材料；(2)注漿參數如表1所示；(3)考慮到圍巖十分軟弱，如果注漿壓力過大，則會使開挖面發生垮塌，所以應按設計要求設置止漿墻；(4)鉆孔主要使用錨桿鉆機、液壓鑿巖車以及地質鉆機，注漿前期設計中，需根據注漿長度與擴散范圍等相關參數布置注漿導向孔；(5)注漿時需嚴格按照從下至上、從外到里的順序。先進行洗孔與試壓，清除孔中石渣。對若軟圍巖，應先注入一定量純水泥漿，然后注入雙液漿。如果在注入純水泥漿的過程中出現了泄露的現象，需顛倒以上順序進行注漿。

表1 注漿參數確定

2.5 開挖施工

當初支泥漿強度上升至設計強度85%時開始開挖。因工程自身存在一定特殊性，所以考慮在環形開挖的基礎上采取留核心土法。在對外輪廓進行開挖的過程中，人機配合完成，如果局部存在堅石，可先進行爆破使其振裂，然后再采用機械進行開挖。而核心土主要使用挖掘機進行開挖施工，如遇堅石采用相同方法處理。

2.6 洞口施工

為確保進洞的安全性，應整體使用套拱。進口和出口地質條件相對較好的位置，應對仰坡與邊坡進行清理，并采用噴射混凝土的方法進行封閉，在拱部外3m，設置至少3排錨桿；此外，如果洞口處在地表水和地下水較發育的地帶，應使用小導管對圍巖進行加固，以保證施工安全和質量。

2.7 正洞施工

如果隧道的圍巖為I類和II類圍巖，則需嚴格遵循“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測與早成環”等原則，優先考慮超短臺階法，人機配合開挖。根據本隧道圍巖實際情況，利用超前錨桿可以很好的確保圍巖穩定性。

3 結束語

經過動態監控與量測，本隧道圍巖穩定、整體性好，而且豎向變形處于容許范圍之內。施工過程中，地表沉降的最大累計值不超過12 mm，過渡段收斂不超過8.5 mm，入洞位置變形被限制在12 mm以內，說明本隧道所用施工方法合理有效，能從本質上提高圍巖的穩定性，避免事故發生。

[1] 李文江，孫明磊，朱永全，等.軟弱圍巖隧道臺階法施工中拱腳穩定性及其控制技術[J].巖石力學與工程學報，2012，(S1):2729-2737.

[2] 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.

[3] 蔡向前.探究軟弱圍巖隧道施工技術[J].山西建筑，2015，(17):177-178.

U455.4

C

1008-3383(2017)09-0159-02

2017-07-04

周超(1985-)，男，貴州人，助理工程師，研究方向：公路工程。