軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道施工與方案優化探討

姚凱

摘要：進入21世紀市場經濟時代以來，各行各業都有了全新的發展，其中隧道工程事業亦隨之不斷在壯大。然而，隧道工程涉及到的技術十分復雜，施工標準也極高，稍有不慎就有可能造成地質損壞、工程塌方等現象，特別是在覆蓋層薄弱、自穩能力差的軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道的施工當中。為了避免隧道坍塌事件，減少國家的經濟損失與人員傷亡，筆者根據自身多年隧道工程相關從業經驗，就軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道的施工以及方案優化展開淺要的分析與探討。

關鍵詞：軟弱圍巖淺埋；偏壓隧道；施工；方案優化；探討

一、關于軟弱圍巖隧道的工程特點與地質特征

（1）軟弱圍巖隧道具體的工程特點

由于軟弱圍巖本身的承載能力與強度都比較低，導致總體的自穩定能力差，當隧道進行開挖作業之后，相應的地應力會重新分布，土壤周邊就會出現較大的松動圈。與此同時，周邊的巖體就會沿著結構面出現滑移、墜落以及松弛等情況。這時沒有采取及時的工程補救措施，就非常容易發生塌方以及初支變形等工程事件。

（2）軟弱圍巖隧道具體的地址特征

實際上，所謂的軟弱圍巖主要是指承載能力較低、結構破碎、巖質軟弱以及節理裂隙發育等情況的圍巖，此類圍巖隧道的地址特征主要表現在如下幾個方面：

①隧道內的圍巖主要包含粉土、砂糞土以及全風化巖體等等，總體的圍巖承載能力以及強度都比較低。

②圍巖隧道經過開挖作業之后很容易出現軟化、風化等缺陷，其中內里層土質包括頁巖、砂巖以及泥巖、千絲巖等等。圍巖的節理發育、自穩能力都比較法，而且非常容易產生破碎。

③圍巖隧道內的斷層自帶散體結構，其中的界面粘結強度十分低，結構面亦是雜亂無章。

二、關于淺埋偏壓隧道的地址特征與工程特點

與深埋隧道相比，淺埋隧道多數時候都存在表層軟弱堆積物、地形偏壓、軟弱圍巖等情況，很難形成承載拱，這種類型的隧道在開挖的時候非常容易影響地質。在施工開挖的過程之中極易出現隧道凈空搜索、地表開裂等現象，甚至有時出現掌子面失衡的情況。因此緣故，在進行相關施工作業的時候最好要研究前方底層的地表下沉控制措施。一旦淺埋隧道掌子面先行下沉過大，就會造成大面積的地表下沉工程事件。一般情況下，應對這種工程危機的措施都會采用合理支護等工程補救手段。

三、軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道必須遵守的施工原則

①施工開展之前，務必要深入現場進行嚴謹的地質調研工作，必須要精準的摸清圍巖級別，確保地質預報可以超前先行。與此同時，相關施工技術人員要深刻理解設計意圖，盡早采用有效的預防策略。

②必須嚴格的遵守“快封閉，勤量測、短進尺，弱爆破，管超前，嚴注漿，早支護、重地質，先治水”施工原則，同時必須確保每一個施工單位都能夠嚴格執行相關規定，違者必重罰。

③依據地形地質條件、支付類型、開挖方式等做好提前的專項監控測量設計方案，在施工的過程中必須不斷強化監測力度。與此同時，要根據圍巖以及支護的具體變形情況來進行闡述調整，并且要預留一定的變形量，全過程必須保證安全施工。

四、軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道具體的施工優化方案

（1）超前支護及預加固

針對軟弱破碎型地質的隧道，為了確保順暢無礙的施工進度，在進行施工的時候要在開挖前采用超前支護，而且超前支護大部分時候都是采用超前小導管或者超前錨桿。與此同時，不可忽視了對掌子面的起穩定作用的超前支護。之所以要采用超前支護，是因為該支護裝置可以保證穩定的剛性梁效果，同時還可以加固周邊圍巖的穩定性。

（2）選擇的合理注漿手段

關于淺埋類型的軟弱圍巖隧道，其最重要需要防護的歧視就是地下水。因為此類的圍巖隧道往往會被裂隙水、地下水發育條件所影響。經過多年的發展，我國已經在偏壓軟弱圍巖隧道施工中研究出了很多頗有實效的控制方法，其中最有效果的就是注漿。防治偏壓軟弱圍巖隧道施當中的地下水的方法一般情況下都是采用堵截為主要手段，然后在輔以捧引。而進行地下水堵截的措施有兩種：其一，進行整段式的注漿止水，同時在將元松散巖體加入，采用這種措施的主要原理是利用高壓注漿對隧道的整段巖層結構進行合理調整，類似于將巖層的等級進行提高，這樣一來，巖層的綜合強度指標就會大幅度提升；另外還有一種方法，就是在隧道內部首先進輪廓線的開挖作業，之后在由外進行環形灌漿，進而制成一個水帷幕，以此來防止地下水流入開挖的工作面。

（3）根據地質以及施工條件選擇隧道開挖方法？

為了能夠有效的預防坍塌類工程事件，必須要對軟弱圍巖地段采用適宜的開挖方法，例如“分部開挖法”、“短臺階法”等等。倘若在進行隧道開挖作業的途中遇上了體量較大的溶洞、涌水、斷層以及破碎帶，則必須及時變通開挖方法，要在內部增設支護裝置。在作業施工之前，相關施工技術人員一定要將埋深、斷面尺寸、圍巖級別等地質施工條件進行充分的考量，要確保整個開挖工程的萬無一失。與此同時，除開地質條件，開挖作業也要考慮到地下水、氣候條件等因素的影響。

（4）嚴密監控量測

之所以要在軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道的施工優化方案當中加入監控量測，其目的在于對圍巖的支護等級進行精準的把控，確保圍巖的變形量在可控參數內。必須在施工現場進行圍巖變形量測，因為只有這樣才能確保工程施工的安全系數。具體的量測極端主要分成施工前與施工中兩個階段。針對隧道開挖之前的量測工作，主要是利用現場實驗、地質調查、直接剪切試驗等手段，其目的在精準的掌控周邊圍巖的各種物理學、初應力等特征。經過大量的工程實踐，筆者發現通過科學嚴密的監控量測工作，可讓施工與設計方案達到更好的協調效果，而且對提高工程效率、縮減工程成本這方面也有非常積極的推進作用。

（5）優化隧道防水工程

對于軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道的防水工程，一般情況下都是利用堵塞與防排互相融合的防水手段，其中堵水主要會用到的技術方案是注漿止水技術。主要手段是，在結構自防水、初期支護以及二次襯砌的間隔處鋪設防水層，防水層選用的材料大多為工業型防水膜卷材，這種卷材具備施工方面、質量穩定可靠、綠色環保的優點。而且進購價格也較為低廉。

五、結語

綜合以上文獻內容所述，不難發現軟弱圍巖淺埋、偏壓隧道的各種地質特征與工程特點。針對隧道施工這樣的民生工程，相關施工技術人員必須時刻保持高度警惕，要將一切可能引發工程坍塌的因素扼殺在搖籃里，確保我們國家的隧道工程具備國際一流安全水準。

參考文獻：

[1]張春濤.淺埋段偏壓軟弱圍巖雙連拱隧道施工動態過程研究[J].公路與汽運，2018，（5）：143-145，152.

[2]陳志國.聯合防護技術在偏壓淺埋隧道洞口加固中的應用[J].價值工程，2018，37（35）：142-143.

（作者單位：中鐵七局集團第四工程有限公司）