浅谈软弱围岩隧道施工

张军

[摘要]本文分析了软岩的工程特性、软岩隧道病害的原因，在此基础上提出了防止软岩隧道病害方法，对软弱围岩隧道的施工提供了指导作用。

[关键词]隧道施工；软弱围岩

文章编号：2095-4085（2015）10-0095-02

随着我国铁路路网的完善，建设标准的提高，隧道建设规模和技术水平也踏上了一个新的台阶；然而，软弱围岩隧道坍方、作业人员伤亡等事故却时有发生，隧道建设的安全现状无法与当前的形势相适应。解决当前软弱围岩隧道建设过程中存在的问题，是非常必要和及时的。

1软岩的特征

软弱围岩一般是指岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎的围岩，工程地质特点有：

（1）岩体破碎松散、粘结力差：一般为土层、岩体全风化层、挤压破碎带等构成的围岩，由于结构破碎松散，岩体间的粘结力差，开挖洞室后，仅靠颗粒问的摩擦效应和微弱胶结作用成拱，这类岩体极不稳定，尤其是在浅埋地段容易发生坍塌冒顶。

（2）围岩强度低、遇水易软化：一般以页岩、泥岩、片岩、炭质岩、千枚岩等为代表的软质岩地层，由于其强度低、稳定性差，开挖暴露后易风化、遇水易软化，尤其是深埋地段受高应力影响容易发生塑性变形，造成洞室内挤。

（3）岩体结构面软弱、易滑塌：主要是存在于受结构面切割影响严重的块状岩体中，由于结构面的粘结强度较低，开挖后周边岩体极易沿结构面产生松弛、滑移和坠落等变形破坏现象。

2软岩隧道病害的原因

2.1工程地质

对于软岩大多数时候对其强度、刚度、结构面发育状况和胶结程度比较重视，开挖方法和支护结构多从这方面考虑，只顾及短期稳定，往往忽视胶结物的性能、膨胀性矿物的含量等，这些均是软岩隧道后期变形和造成隧道支护荷载剧增的内在因素。

2.2水文地质

水的影响包括围岩固有含水、地下径流水及工程用水，水是软岩隧道变形、破坏之源，尤其是对膨胀岩。水不仅造成粘土质岩的膨胀，同时降低岩石强度。隧道施工是连续不间断持续推进、邻近隧道（左、右洞）大多同期施工等产生的扰动应力、应力重分布多次且持续时间较长、相互叠加等外部因素与围岩固有的垂直应力、构造残余应力共同叠加对隧道变形影响更大。施工排水处理不当水是软岩隧道变形、破坏之源，尤其是对膨胀岩。水不仅造成粘土质岩的膨胀，同时降低岩石强度。

3防止软岩隧道病害方法

隧道的初期支护采用喷射混凝土方法，为达到设计目的，软弱围岩中喷混凝土施工要求做到：喷混凝土应采用湿喷工艺；湿喷法其喷射混合料进入喷射机前已经按规定加入水拌合均匀，因此较干喷工艺具有水灰比能准确控制，利于水泥的水化，施工粉尘小，回弹少，混凝土均质性好，强度高的优点；喷混凝土必须与岩面密贴，不可有空洞，以保证良好的共同受力状态；喷混凝土必须快速、及时施作。锚杆作为初期支护的另一主要构件，设计施工中也是必不可少的，特别是在软弱围岩中，其对围岩的加固作用十分明显。锚杆施工要点：锚杆的布置一般沿洞室周边径向均匀布置，必要时底部也要加锚杆；为保证加固带有一定厚度，锚杆的长度与间距之比一般为2：1；为防止锚杆间围岩坍落，还应配合网喷混凝土，喷层主要承担锚杆间的局部坍塌荷载。

软岩仅靠初期支护是不能满足抗压要求，同时软岩初支需要一定柔性满足变形需求，加之软岩的流变压力，必须考虑二衬承受一定压力，其强度和刚度应满足这种需求，一般应考虑钢筋混凝土，且全断面等强（含仰拱）。二衬时间应根据变形量测信息确定，正常收敛变形时，应在基本趋于稳定时二衬，减少二衬压力；变形不收敛或异常突变时，应立即进行加强的二衬，防止围岩及初支过大变形破坏或失稳坍塌。为达到设计目的，软弱围岩锚杆施工中要求做到：锚杆锚固可靠，全长粘结；要用垫板，且垫板要求与岩面紧贴。二次衬砌设计软弱围岩中二次衬砌也是主要承载结构，二次衬砌与初期支护共同承担较大的后期围岩变形压力，应适时施作。

控制掌子面变形、坍塌的技术掌子面过大的变形将导致坍塌事故的发生。这种事故占隧道坍方事故的比例最高，造成的人员、机械设备的损失最大，在设计施工中都应该引起高度重视。常见的控制掌子面变形、坍塌的技术有：

（1）超前支护超前支护是一种“先支后挖”技术，是控制隧道掌子面前方围岩变形，防止隧道掌子面坍塌的主要手段。常用的超前支护有：超前锚杆、超前小导管注浆、超前大管棚。

（2）掌子面锚杆设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行位移和掌子面位移，也是给大断面开挖创造条件，有利于控制先行和后期围岩、支护变形。掌子面锚杆的长度一般都在10～20m之间，宜优先采用易于切割的玻璃纤维锚杆。

（3）掌子面喷混凝土封闭掌子面喷混凝土是现场使用较多的另一种维持掌子面稳定的支护措施。

（4）掌子面预留核心土掌子面预留核心土防止掌子面失稳、坍方是隧道中运用最广、最简单、最经济的技术措施之一。

4小结

软岩隧道施工方法必须适应所属岩层实际情况，综合考虑措施组合，决不能简单采取某一手段；软岩具有明显的时间效应，变形持续时间长，坚持现场长期监控量测，提供围岩变形动态信息，及时修改和完善原设计或采取相应的加固措施具有重要意义。