隧道工程中软弱围岩施工技术研究

谢斌

中铁二十一局第二工程有限公司

隧道工程中软弱围岩施工技术研究

谢斌

中铁二十一局第二工程有限公司

隧道工程是现代交通建设中的主要部分之一，由于我国各个地区的地质条件、自然环境、气候条件等均有较大的差异，其需要面临着许多复杂的情况。软弱围岩是隧道施工过程中较为常见且严重的问题，其地质特点决定了施工中存在各种危险因素，包括地质不稳定、围岩位置移动、容易滑坡、塌方等，使得施工面临较多的困难，且施工质量的控制难度大，需要技术人员采用相应的施工技术及控制措施，才能够实现安全施工，保障隧道工程的质量，让隧道工程更好的发挥出其功能及后期的使用价值。

隧道工程；软弱围岩；技术应用

1 引言

软弱围岩由于其本身的地质特性，一般力学指标低，岩性松散、承载力差，压缩性高，遇到有岩隙水的作用时，就容易引起隧道施工时产生较大的沉降变形，造成安全隐患。同时，工后沉降过大也会对运营使用和处理带来很大的困难。在软弱围岩地段时，需要特别注意隧道施工方法的选择和正确的处理措施。

2 工程概况

某段公路隧道自东向西蜿蜒，最深处达420m，长度大约3250m。根据对当地地形的勘探得知，围岩中含有较多的碎屑岩，总体上强度不高，大部分是由于风化而成的泥质灰岩，裂隙处在发展中，表面受风化侵蚀更加剧烈，围岩表面有着显而易见的剥落情况，部分碎石较厚重，缺乏完整性，隧道进出口相对平坦，围岩也比较松软，因此这附近经常会发生坍塌。隧道浅埋区所占比例大，顶层围岩比较薄弱，难以承受巨大的压力，容易出现坍塌或者冒顶等自然灾害。

3 隧道软弱围岩难点

第一，拥有明显的隧道形变程度，掌子面20～30m距离处是夹杂数据波动区域，同时，一段时间内的变形应呈现出不断加快的趋势。第二，早期开挖时，少量渗水现象会产生于掌子面，在降雨过后，这一现象更加严重，大范围沉降很可能在支护结构中产生。第三，较大沉降产生于形变区，同时产生了收敛现象。第四，裂缝出现在边墙或隧道拱顶。第五，工字钢架在最大收敛处产生扭曲变形，开裂现象开始在支护结构中产生，同时导致混凝土脱落问题。

4 隧道软弱围岩施工技术

4.1 注入超前小导管进行施工

由于公路隧道围岩构造缺乏稳固性，容易发生变形，受到负荷过大、自身稳固周期不长，在工程建设过程中或者建设完成后极易发生坍塌现象，根据隧道建设的现实条件，需要利用超前小导管等途径对围岩实行加固。该项目选择长度3m，需采用外径控制在42mm的导管对其实行维护，导管布置间隔为0.4m，环形的套管一共包括37支导管，每间隔1.5m就放置一根，纵向链接的长度要＞1m，外插的角度控制在10～15°内，导管末节需和钢筋架焊接在一块。

4.2 微台阶法

将微台阶法应用于开挖施工中，需要从3层开挖整个断面，通常情况下，4.8m的高度和4～5m的长度存在于上层台阶上；每进尺1.0m可以实现对两榀的开挖；在开挖下层台阶时，首先应对右侧雏形进行开挖，一级为两榀，实现分级进尺，左侧开挖的进度应比右侧缓慢，通常情况下成为三榀，同右侧共同进尺；进行仰拱开挖时，应促使其仅仅跟随台阶的进度。开挖时，必须精确控制爆破进尺，基础标准应为上层台阶进尺，同步推进台阶开挖施工。

4.3 地表水处理

通常在上台阶的开挖历程工作准备好后，根据施工的进度，需要对浅埋段进行地表排水处理工作。隧道地表水排水处理一般是从浅埋地段30m左右开始，按照施工前即根据施工现场情况，通过测量浅埋段的地面纵横断面设计地表水处理方案。临时排水常用的方法有洞口井点降水和洞内超前排水两种。一般要在仰坡的外围设有排水沟，排水沟的结构通常为石砌筑，尺寸、净空宽、深按照工程的具体要求设计。

4.4 底部仰拱

在对微台阶法进行应用的过程中，可以实现早日成环，而要想快速构建稳定的早期结构，应确保封闭成环在落底中形成，从而有效的杜绝收敛和沉降的产生。值得注意的是，开挖掌子面应同仰拱初期支护施工时间保持抑制，严禁产生较大的单次开挖长度，开挖完成以后，应将钢拱架设置于开挖后路段，在实现有效封闭的过程中，应对混凝土进行喷射。在开挖以后，如果没有对以上处理方法进行应用，那么暴露过长时间的背景下，将导致收敛、沉降和失稳现象的产生。部分隧道施工过程中是没有仰拱段的，那么下层台阶应高出仰拱15～20m，从而为出渣奠定良好的基础。

4.5 衬砌结构

这个隧道是用复合式的防止水分渗透衬砌结构。该设计把排水放在首位，完全将防水和排水结合起来，遵守构造自身能够防止水分渗透这个基本要求，加强混凝土结构本身防止水分渗透能力，而且把伸缩缝和变形缝当成重点防治因素，借助增加防水层等办法进行帮助。一衬和二衬这两者彼此会有一些间隔，在其中放置透水管，而且在外墙侧面架设排水管道。衬砌建设要求在隧道围岩处于平稳状态下才可以开展，该方法的关键之处是：（1）项量测的内容变化逐渐稳固，围岩处于稳定状态；（2）经做完的位移需要在预期的90%；（3）衬砌附近位移的移动速度需要低于0.10～0.20mm/d，而且拱部下沉速度不超过0.07～0.15mm/d，尽快实现封闭成环。

综上所述，对于公路隧道软弱围岩，因为有下沉量大、变化多端、缺乏稳固性等原因，导致立足于软弱围岩开展的项目建设难度大幅度提升，一不注意可能会导致坍塌等灾害。在建设过程中使用和现实相符的办法，完全发挥预警机制和检测系统的重要作用，从而保障隧道的建设能够安全进行。

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