公路隧道軟巖變形原因分析及施工處理技術研究

文/李金武

1 前言

在公路隧道建設中，巖石會因為地質作用的影響而風化破碎剝落，強度和穩定性會相對變得很低，對于這些受到風化作用影響到的巖石，當對其施加荷載以后，巖石由于強度不足就會導致變形的產生。在施工過程中，相關工作人員不但要做好隧道施工環節，還應當將注意力放在支護上面，保證巖石的強度在正常范圍之內。同時要做好監測工作，這樣才能進一步降低巖石的風化變形速度；如果已經出現風化現象，相關工作人員需要立即處理，查明原因，避免風化進一步擴大導致其他災害類型發生。

2 公路隧道設計方案

2.1 平面結構設計

公路隧道設計方案涵蓋的內容眾多，平面結構設計是其中一個重要方面。而在平面結構設計之中應當多使用直線結構，少用曲線結構。如果遇到不良地形必須使用曲線結構時，相關設計人員需要注意曲線結構的半徑應當足夠大，這樣才能保證公路隧道結構施工進行。除此之外，在進行公路隧道方案的設計過程中，工作人員應當適當考慮一些其他因素，例如結構引導線、通風井、隧道口的實際位置等因素。在進行平面結構設計時，相關設計人員還應當確保隧道結構的交叉性；如果在建設的過程中，會與其他建筑類型產生沖突，相關人員需要做好相應的解決方案，例如預留安全距離等等。

2.2 隧道凈空設計

所謂的隧道凈空設計，指的是隧道內部輪廓線包圍的內部所有空間。因此，相關工作人員在進行隧道凈空設計的工作過程中，需要測量好整個隧道的整體高度和寬度，根據使用情況來確定隧道凈空。一般來說，隧道的寬度主要受到該條高速公路的車流量大小影響，根據具體的車流量數據來確定隧道的寬度；除此之外，還需要參考其他因素，例如隧道建設的過程中所涉及的水文地質條件、圍巖基礎壓力、施工復雜程度等一系列因素，綜合考慮諸多因素最終確定隧道的凈空，滿足道路車輛的正常通行。

3 公路隧道軟巖變形原因

3.1 地質因素

公路隧道軟巖變形的原因眾多，地質因素是其中的重要因素之一。相關工作人員在進行隧道工程的建設過程中，需要進行實地勘察，對于隧道結構的特殊性要進行數據測量，保證隧道設計方案的可行性。在工程建設初期，施工人員開挖之后就會影響到建設區域的水文地質結構條件，如果沒有事先做好勘查工作，那么可能會出現突涌水現象，嚴重的可能造成水土損失嚴重。而在建設工程開展后期，爆破時會帶來巨大的能量，從而破壞到整個圍巖結構的穩定程度；從工程地質方面來看，爆破后的建設區域就會演變成褶皺結構，褶皺結構的存在會導致該區域地基承載力不足，土質會產生一定的變化，同時受到強大的風化作用，粉質泥土巖石就會形成。而這種類型的巖石不具備良好的工程性能，其強度極差，整體性也不佳，因此就會導致整個巖石結構的承載能力欠缺，不能夠滿足工程建設的需求。

3.2 支護結構不合理

相關工作人員在進行隧道工程建設的工作過程中，如果遇到建設區域地質結構的巖層中風化巖石較多，就會導致薄層結構構造出現。而在實際的工程建設過程中，該種結構較為脆弱，一旦出現就會造成拱頂位置產生一定數量的夾層；但隧道結構中拱頂位置一般含有一定的水源，該種現象的存在會導致地下水對隧道結構的破壞。相關工作人員在遇到這些突發情況時，應當加大監測力度，一旦發現問題立即處理；還應當根據實際情況來調整相應的支護參數，具體參數的設定需要參考圍巖實際情況，并且根據后期風化侵蝕以及水損害的情況來加強拱架結構剛度；這樣才能進一步地提升整個隧道結構的支護結構強度，從而提升穩定性，保證施工安全，提升施工水平。

3.3 地下水因素

在隧道的施工建設過程中，地下水的存在也是導致軟巖變形產生的主要原因之一。相關工作人員在挖掘掌子面地下水的過程中，就會導致隧道拱頂出現股狀水流，這在一定程度上也會影響到隧道結構的整體穩定性。如果隧道結構中某個位置的含水量較大的話，地下水活動加強，經過時間的積累，就會改變巖石結構的巖性，巖石會轉變成強風化粉砂質泥巖。這種巖石的強度較低，不適合施工，因此其支護強度不高，最終會導致整個隧道拱架產生一定程度的變形[1]。

4 公路隧道軟巖變形施工技術處理對策

4.1 二次襯砌開裂處理

相關工作人員在進行二次襯砌開裂處理的工作過程中，需要經歷以下幾個步驟：

第一步，需要設置好臨時支撐裝置，這樣才能保證施工順利進行。相關工作人員在完成該項工作以后，還要進一步檢查其穩定性，只有在檢查通過以后才能進行下一步的操作，如果檢查沒有通過還需要調整臨時支撐的參數再進行檢查，直到滿足條件為止。

第二步，在完成臨時支撐的設置以后，相關工作人員需要進行加固處理。沿著小的導管進行注漿，等注漿后再進一步加固。使用的導管尺寸一般為直徑×壁厚×整體長度=42mm×4mm×4500mm，在滿足這一條件之后，再進行注漿材料的配置。配置的過程中，要滿足相關配合比的要求，即水泥和水的比例為1∶1，再攪拌均勻之后進行使用。

第三步，相關工作人員要加固雙排注漿鋼管樁，加固的過程中要按照相關要求進行加固，每隔1m 放置一根鋼管樁，放置好以后，需要將水泥漿灌入各個鋼管樁之內。這時需要利用到注漿設備，根據實際狀況對注漿設備進行一定的參數調整，控制初始和終止注漿壓力分別為1.0MPa 和2.0MPa，直至填滿整個鋼管柱。

第四步，相關工作人員在完成注漿工作之后，可以利用監控來觀察圍巖變形是否穩定在一定的范圍之內，只有在其穩定之后才能進行后續的操作。在確保圍巖變形穩定以后，對經過二次襯砌開裂的結構應當考慮進行拆除，再進行初支施工與二襯施工操作，保證隧道結構的穩定性。而對于那些裂縫較少但存在一定數量輕微裂縫的結構，相關工作人員需要進行一定的評估，如果這些裂縫不會影響到隧道結構的承載能力，相關工作人員可以對其進行灌漿，將裂縫填平以后即可。

4.2 仰拱開裂處理

對于公路隧道結構中仰拱位置產生的裂縫，相關工作人員可以根據具體的情況進行處理，一般來說，仰拱開裂處理方式可以分為三種。

第一種，相關工作人員如果在隧道的仰拱底部發現一定數量的干裂縫的話，可以采用基底注漿這一方式進行裂縫的加固。一般來說，隧道仰拱底部含有的地下水資源較為豐富，由于受到地下水活動的影響，仰拱底部的承載能力相對來說較差，其穩定程度無法達到相應的標準，這就會導致不均勻沉降的產生，進一步發展成裂縫，如果不處理這些裂縫就會帶來不良影響。在進行注漿加固處理以后，相關工作人員還應當做好動態監控工作，保證裂縫能夠得到一定的控制[2]。

第二種，相關工作人員如果在隧道的拱腳發現不均勻沉降的現象出現，可以采用拱腳注漿這一方式進行不均勻沉降的加固處理。由于隧道結構內地下水活動比較強烈，這就導致拱腳在水中經過長時間的浸泡以后，虛渣就會產生，拱腳也會出現軟化現象，這就降低了承載能力，不利于后期隧道結構工程施工的進行。相關工作人員發現了不均勻沉降以后，需要立即進行處理，可以先檢測拱腳裂縫的寬度和數量，如果發現裂縫會進一步發展，則立即對其進行注漿加固。當注漿到一定程度以后，工作人員需要對拱腳的浸泡進行處理，在處理過程中可以采用降水及防滲技術，保證其穩定度和密實性。

第三種，相關工作人員如果在隧道的仰拱局部發現輕微裂縫的現象出現，可以采用仰拱填充層設置鋼筋網這一方式進行加固處理。在處置之前，相關工作人員應當通過監測儀對裂縫進行觀察并且記錄裂縫發展情況。如果發現這些裂縫沒有進一步發展并且不會影響到隧道結構的穩定性時，可以設置一定數量的鋼筋網片來穩定裂縫。

5 結語

根據以上所述，而在實際的公路隧道建設過程中，會遇到許多問題，尤其是不良地質的影響作用最大，例如軟巖變形的影響，這在一定程度上增加了施工難度。因此，對于相關工作人員來說，在進行公路隧道的建設施工過程中，需要做好支護工作，提升隧道結構的整體穩定性。除此之外，還要加大監督力度，對隧道結構內部建立健全動態監測體系，保證問題發生時能夠盡早發現并且得到處理，避免問題嚴重化帶來其他一系列的問題。只有認真對待軟巖變形問題，才能保證公路隧道施工安全，不斷提升施工質量，實現可持續化發展。