高原高寒地区单线隧道软弱围岩快速施工分析

王敬

随着现代化经济发展步伐的不断加快，各类工程均面临建设规模不断扩大涉及水文地质条件复杂等问题局限。此情况下，工程项目建设人员应从实践角度出发，即在明确工程所处不良水文地质情况的基础上，来找出施工质量、施工进度以及投入施工使用可持续性的实现方法。如此，隧道工程才能够为涉及的工程建设环境提供安全、可靠以及持续性的保障。所以，工程建设人员应将此课题作为提升地区经济发展水平的关键，进而服务于现代化经济建设的全面发展进程。

一、工程概况

当金山隧道工程，位于我国甘肃省阿克塞县境内的高原高寒地区。工程除了进口段450m为双线段外，其余洞身均为单线隧道。经对工程涉及地质水文条件进行勘察发现，地质条件具有复杂特点，即以V、IV级围岩为主，且具有岩层变化较快特征。当前阶段，工程建设人员将III级围岩基本变更为IV级围岩，进而进行施工稳定性的强化与控制，即采用了全断面与台阶法。但因隧道工程所处地质条件的断面较小，增加了施工作业的难度。为达到工程施工建设要求的进度控制目标，相关人员采用了长台阶施工方法。

在施工实践过程中，施工距离上台阶要保持50m以上，才能保证正常出碴。这种施工情况，就意味着上下台阶无法同时进行施工作业，且存在相互干扰的问题，从而影响了施工进度的控制效果。而且，隧道工程施工建设的安全稳定性难以得到应有的保证。所以，施工技术人只能采用传统的两台阶预留核心土或三台阶方法，来避免大塌方事故的出现。

二、高原高寒地区单线隧道的软弱围岩环境分析

研究表明，当金山隧道通过多处断层环境时，F5断层所带来的影响范围最大，其具有围岩软弱且破碎特性，非常容易导致支护结构发生大变形。为此，隧道工程建设人员结合以往类似工程处理支护结构大变形问题采用方法进行分析总结。

经初步分析，根据本隧道工程的地质情况，具体采用的施工处理措施应按照如下三个标准进行分析判断。如此，具体施工过程就可进行适当的调整，以适用复杂的软弱围岩结构。如下表所示，为隧道大变形分级标准。

隧道大变形分级标准

Ⅰ级大变形：单线隧道施工人员应结合工程项目的设计情况适当加大变形量的预留，并在拱部设置超前小导管。与此同时，还可适当加大环向的间距，以使初期支护结构得以封闭与强化。此过程，在全环设置型钢钢架时，应采用钢筋混凝土二次衬砌，来提高大变形施工处理的质量效果。

Ⅱ级大变形：隧道工程建设人员应加大变形量预留，并在保证支护结构得到封闭与强化基础上，适当增加系统锚杆长度。在处理全环设置型钢钢架时，应在增加型钢型号的同时，加密间距，并通过增加边墙的径向注浆，来进行钢筋混凝土结构的二次衬砌施工。

Ⅲ级大变形：此软弱围岩结构变形影响环境下，相关人员应在Ⅱ级大变形施工处理方法基础上，采用多重支护结构或是优化隧道结构的形状，来强化钢筋混凝土的二次衬砌结构作用稳定性。

对于上述不同围岩情况，施工技术人员应分别采用台阶法、三台阶法以及三台阶临时仰拱法。此外，在具体开挖施工时，应及时进行闭合成环处理，即保证每一环支护均设置锁脚锚杆，以提高支护结构的作用稳定性。这样一来，就能防止拱脚发生下沉或内移现象，进而杜绝较大变形或是拱部岩层坍塌等安全事故的出现。

总的来说，F5断层围岩结构具有破碎、风化严重且自稳定能力差的特征，施工技术人员应采用俩台阶法，并严格遵循软弱围岩的施工原则，来提高单线隧道施工建设的质量效果。值得注意的是，为加快施工进度，作业队按照尺寸和比例在装载机上制做了一部移动式施工台架，移动很方便、快捷。高度可以跟着装载机液压调节，大大加快了掌子面上台阶施工速度。上台阶钢架支护完成后，立即开始喷锚，下台阶开始支护钢架，这样就缩短了初期支护的时间。

三、高原高寒地区单线隧道软弱围岩的快速施工要点

1.明确施工方法应用要求

两台阶预留核心土施工方法的应用，需按照工程项目的施工建设要求将安全红线步距要控制在仰拱35m，二衬70m。对于开挖的施工现场，为了加快循环时间，提高安全质量，施工过程中对装载机进行工装改进，以利于上台阶的开挖作业。因F5断层围岩结构破碎，在无法进行爆破施工处理时，采用挖机加螺旋刀片进行快速施工控制。此外，为实现单线隧道的快速施工控制目标，台阶长度为5m的施工，应保证立架与喷锚施工人员同时到场，以缩短施工工序的衔接时间。

2.加强围岩超前地质预报

对地质较简单的地段，以洞内地质编录为主，根据对洞内地层岩性、地质构造、岩体节理裂隙、地下水的发育情况等，分析围岩的稳定情况，并据此预报掌子面前方围岩的工程地质条件、水文地质条件；对地质条件比较复杂的地段，如地层分界线、角度不整合接触带、物探异常段、富水段等，在洞内地质编录的基础上，采用物探超前地质预报方法，对隧道掌子面前方的地质条件进行预报；对地质条件特别复杂的地段，如区域性断层及次级断层、突涌 水段等，在洞内地质编录的基础上，先进行物探超前地质预报，必要时采用超前水平钻探进行超前地质预报；Dk194+980～DK207+500段设置平行导坑，距正线40m，且先期施工。对设置平行导坑段落，通过先期施工的。

3.围岩监控量测

本隧道以洞内外观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测、洞身浅埋段地表下沉量测为必测项目，断层破碎带(主要为f4、f5、f6、f6-1、f8及f9等断层)隧底上鼓量测根据现场施工实际情况进一步确定。

4.强化断面工装改进效果

以开挖作业线的机械配置为例，此过程，相关人员应尽可能减少单孔作业时间、减少钻孔施工以及避免钻孔液对周边围岩温度场带来影响。

5.施工进度控制

本隧道采用自卸汽车进行出碴，由于是单线隧道，开挖断面较小，不能够进行平行作业，只能按顺序进行施工，因此出碴的车辆数量是加快循环的关键，现场至少要保证7台出碴车，方可满足要求。超欠挖制控是控制喷锚作业时间的关键，现场要求每个台架钻孔进行定人员，定考核，及进调整，测量班进行每班放样，保证爆破的质量。

由上述多种快速施工方法的应用实践可以证实，单线隧道的两台阶预留核心土施工方法，能够最大地保证隧道施工的安全步距。如此，不仅减少了坍塌安全事故的发生，还提高了安全施工的质量管理效果。因此，工程建设人员应在当金山隧道进口正洞段全面采用。

四、结语

综上所述，高原高寒地区环境下，单线隧道工程的施工进度保障，应从所处的软弱围岩结构情况入手进行分析研究。如此，就能针对不同的软弱围岩结构采用不同的快速施工方法，进而在保证隧道工程施工质量效果的基础上，满足工程项目对施工进度的控制要求。事实证明，只有这样，才能使工程项目的建设使用达到预期的目标，进而促进所处地区现代化发展进程，以快速抓住当前阶段各行各业经济建设快速发展的机遇。