隧道软弱围岩拆换拱施工技术

关党芬 曹双喜

摘要：本文主要对软弱围岩隧道地质特点进行介绍，以某高速公路隧道出口段为例，分析初期支护出现变形、沉降等问题出现的原因，并根据该隧道实际情况提出拆换拱施工的方法，希望为其他隧道施工提供借鉴。

关键词：隧道;软弱围岩;施工技术

引言

软弱围岩隧道承载能力、渗透性比较差，隧道施工中面临多方面的困境，比如对施工工艺要求高，施工进度比较慢，整个工程建设所耗费的资金比较多，存在工期延误的情况。同时，开挖作为隧道施工中不可缺少的环节，在对隧道软弱围岩进行开挖时，可能引发隧道塌方等安全问题，威胁到施工人员的生命安全，不利于工程施工工作连续开展。

一、软弱围岩隧道定义及其地质特点

软弱围岩指的是在隧道施工中对工程整体质量产生影响的硬度比较低的围岩[1]。这类围岩渗透能力比较差，会降低整个路面的承载性能，当路面承受较大荷载时，容易出现路面塌陷问题，不利于车辆安全形势，尤其在边坡路面施工中，软弱围岩在外部压力的影响下，会出现滑动现象，容易造成一些施工事故。此外，软弱围岩隧道存在较多的小缝隙，含水量丰富，该隧道自身的承载能力有限，在隧道开挖施工中，当地下土层被挖空时，周围的软弱围岩所承受的压力会加大，可能引发塌陷事故。

二、隧道软弱围岩拆换拱施工技术

（一）工程概况

本文以某高速公路隧道出口段为例，该段地形起伏比较大，山坡比较陡峭，属于剥蚀低山地貌。隧道岩溶断层位置含水量比较大，施工围岩为V级，施工中V级围岩所占比例较大;隧道围岩为风化程度严重的粉砂岩，围岩呈现出破碎、散体状态，加之地下水的影响，使施工作业难以施展。该隧道换拱长度为89米，初支损坏最严重的拱段长度达37米，该段地质情况较复杂，以环形开挖的方式进行施工，初期支护在施工后期逐渐出现脱落、变形以及沉降等问题。

（二）原因分析

其一，施工段地下水丰富，对拱脚进行开挖时，所渗出的水会破坏隧道基底，弱化地基承载能力，无法承接围岩和支护的压力，支护存在不同程度的沉降问题。其二，换拱段要求使用多类型的支护，而实际施工中所选用的支护比较单一，部分支护施工工艺比较复杂，实际施工技术有限，导致施工效果与预期存在较大差距。其三，初期支护施工环节存在一些问题，比如钢拱架施工中，法兰盘连接位置所布设的孔位不精确，螺栓未能牢固连接;锁脚锚杆角度、位置等存在偏差，并且施工现场管控工作落实不到位，部分作业未按照隧道标准进行操作[2]。因此，为了解决支护沉降问题，应依据工程实际情况下进行拆换拱施工。

（三）拆换拱施工

1.施工思路

受软弱围岩地质情况的影响，拆换拱施工中应遵循相应的施工原则，制定相应的施工计划，施工思路为：首先，布设临时支护，对旧围岩、拱架进行支撑，以注浆的方式对旧拱架后围岩进行加固处理，当注浆作业完成后，对其效果进行检测;其次，使用相关设备对原有、临时拱架进行凿除，将侵限部分的围岩剥除;再次，在测量放样、初喷后确定新拱架的安装位置，对其进行焊接、封闭操作;最后，施工结束后，通过布设监控量测点，对换拱段沉降情况进行实时观测。

2.临时支护搭设

对该隧道进行拆换拱施工之前，为了对换拱段变形情况进行控制，防止施工阶段变形范围扩大，确保结构方面的安全性，为换拱施工提供安全、稳定的作业环境，应搭设环向临时支护，通过注浆施工对围岩进行加固，对于原支护与临时支护连接处，使用砼楔形块确保其连接更加紧密，并对临时支护支撑间距进行合理设置，比如使用钢筋来连接拱架，在坚实位置设置刚拱架、拱脚。

3、注浆

针对侵限换拱段围岩，应进行注浆加固处理，选择常规水泥浆液作为注浆施工的原料，严格按照施工要求对水灰配合比、注浆压力进行控制。在注浆施工前，利用注浆试验对相关参数进行调整，在注浆施工中需实时观察相关数据的变化，记录孔深、注浆量等数据，根据注浆量、压力等变化情况，灵活地对注浆参数进行调整。当注浆施工完成后，应检查浆液是否凝固，应及时检查注浆效果，如果注浆效果满足施工要求，应对隧道进行开挖操作。

4.新支护安装

在对临时支护、原支护结构进行凿除后，通过测量放样来确定预留变形量、开挖深度，当开挖至要求轮廓线位置时，以初喷的方式对围岩进行封闭。对原支护结构进行分析，按照新支护设计要求来选择相应的钢材，运送到现场进行拼装，以法兰盘连接方式对工字钢支撑进行连接，为了增强其連接的牢固性，应对其搭接处进行焊接处理，然后将超前小导管打入围岩中，在其端头位置安装注浆阀门，使用混凝土进行封闭处理，确保其表面的强度、平整性满足设计要求[4]。此外，在对新刚支撑进行安装时，要求新旧支护的钢支撑处于同一断面，使用搭板对其连接。

5.监控量测

为了提供安全、稳定换拱施工环境，该隧道换拱施工后，以监控量测的方式来确定后期施作时间，比如对拱顶和拱脚下沉情况、洞内外情况进行监测，借助监测数据对隧道施工可靠性进行分析、预测。在换拱前，对该段已布设的测量点进行再次监测，记录相关数据;在换拱期间，需重新布置新的监测点，对其监测数据进行统计、记录，以对比的方式对换拱前后监测数据分析、评价，为支护参数调整、施工方案制定提供参考依据。此外，监测环节，要求布设测点、换拱作业同步进行，将获取的监测数据绘制成曲线图，对围岩稳定性进行判断。

三、结束语

软弱围岩隧道施工受围岩地质、施工技术以及现场管控等多方面因素影响，为了防止侵限换拱情况出现，在隧道建设中应重视围岩勘察工作，严格遵循软弱围岩施工原则，对施工现场进行有效管控。同时，在隧道软弱围岩拆换拱施工过程中，为了避免二次侵限情况发生，应对换拱施工各环节质量进行控制，提供良好的施工环境，降低安全事故发生的几率。

参考文献：

[1]信国军.隧道软弱围岩拆换拱施工技术[J].建筑技术开发，2021，48（09）：35-37.

[2]杨小玉.软弱围岩条件下新建隧道换拱施工技术[J].福建建材，2020，{4}（08）：58-60.

[3]杨宸.软弱围岩隧道初支换拱施工关键技术探讨[J].交通世界，2020，{4}（12）：114-115.

[4]刘小硕.隧道软弱围岩拆换拱的施工技术研究[J].太原城市职业技术学院学报，2019，{4}（03）：159-161.