软弱围岩隧道施工安全质量控制要点

软弱围岩隧道施工安全质量控制要点

【摘要】由于工程周边地质岩层复杂多变，地形和水文自然气候条件也变化

较大，山区铁路隧道建设通常被认为是困难的。在当前正在建设和计划建设的铁

路建设项目中，有相当一部分涉及软岩隧道，有些隧道在施工过程中也存在一定

的风险，如高地应力、大变形、穿越地层断裂带以及高地温和岩爆等，建设过程

施工的中安全质量风险比较大。加强安全和质量控制在软岩隧道施工中尤为重要。本文以夏里隧道为例，讨论并总结了软弱围岩隧道施工的安全和质量管理。

【关键词】铁路隧道；软弱围岩；安全控制；技术要领

引言

目前正在建设的铁路隧道涉及许多长大隧道，地层结构相对复杂，其中相当

一部分是软岩施工。软岩中的隧道施工自然会受到地质情况的限制，大断面、浅

埋和下穿现有的道路和建筑物等情况使施工变得复杂和困难。由于技术方案不完善、施工方法选择不当、施工过程控制不力、现场管理不到位等原因，在已经建

成或正在施工的隧道中发生了许多隧道变形和坍塌事故，造成了重大损失，教训

十分深刻。

1.工程概况

夏里隧道设计为单洞双线隧道，全长12760m（长链53.47m），起讫里程：

DK960+465.3～DK973+171.8，全隧设置1号斜井、2号横洞和3号斜井三座辅助

坑道。隧址位于昌都市八宿县同卡镇夏里乡，地处藏东南怒江流域高山峡谷地区，隧道进口高程3651m，出口高程3361m，最大埋深1110m。该隧道出口端受夏里车

站影响，732m为分离式小间距隧道，含单线、双线、三线。

图1夏里隧道纵断面图

2.软岩大变形

2.1软岩大变形破坏特点

周围岩体力学性能以及地面荷载和隧道所处的技术因素的制约都是软弱围岩隧道出现变形破坏的因素。在中国的许多隧道施工过程中，在地质情况较好掘进深度较浅的情况下，隧道的变形破坏并不是很大，用传统的衬砌方法可以保持隧道的稳定性，但是随着进尺越来越深，伴随着地层结构复杂多变，围岩变差、地层应力增大及穿越断层等因素影响，隧道的稳定性趋于下降，变形破坏也越来越严重，传统的衬砌方式很难维持隧道的稳定性。一般来说，软岩隧道的破坏有以下特点。

2.1.1变形损坏形式多

一般隧道除了常见的拱顶下沉、坍塌的变形破坏方式外，还会出现周边围岩破裂等情况，隧道整体呈现出强烈的收敛和破坏。对于软岩隧道而言，出现的变形破坏主要有结构面控制型和应变控制型两种，其中应变控制型占主导地位。

(1)变形程度大

软弱围岩隧道中出现变形可能会使拱顶下沉10厘米以上，有的甚至会达到五十厘米，两带推力在二十到八十厘米之间，底鼓很强。在传统的无背式拱架的情况下，强大的底鼓往往会把整个隧道封闭。

(2) 高变形率

软岩隧道的初始收敛率非常高，即使在应用常规锚杆注浆后，软岩隧道的收敛率也非常高，而且应变收敛率下降缓慢，短期内应变收敛率非常高，隧道可以在几个月内，甚至一年内关闭。

在夏里隧道软弱围岩施工中，正洞软岩大变形的数据统计如下：

表1 夏里隧道正洞软岩大变形统计表

3.软岩大变形施工方案

Ⅰ～Ⅲ软岩大变形段落夏里隧道长度达4900m。

总体施工遵循“短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的理念。

3.1软岩大变形隧道控制措施

采用微台阶法开挖+径向注浆加固，局部地段采用三台阶临时横撑法+帷幕注浆加固，针对不同等级的大变形采用对应的预设计衬砌支护措施。

表2 夏里隧道支护控制措施（双线）

开挖后及时施做长锚杆（低预应力锚杆）、加大锚杆密度、严格注浆等措施，加固围岩使加固圈形成的自然拱圈整体强度提高；监控面及早封闭，根据情况对

掌子面喷早高强钢纤维砼进行加固，抑制纵向岩体变形；调整预留变形量，达到

允许变形、控制变形、利用变形的目的。采用数码成像技术进行洞壁变形实时监测，对软岩的矿物组成、含水率、自由膨胀率、单轴抗压强度等进行系统地测试，根据实测参数，进行数值模拟分析，必要时进行模型试验，经综合分析后进行预报。参考有关资料，可采用表3经验值进行超前初步判定隧道围岩是否发生变形。

表3 软岩大变形经验判断

4.结语

软岩隧道在施工过程中，为了使整个施工过程的安全质量处于可控状态，现场施工要严格执行设计文件相关参数，随时关注掌子面围岩变化情况，可采用地质雷达扫描、TSP、瞬变电磁、地质素描及超前水平钻孔等手段进行超前地质预报，及时探明前方地质情况，采用合理的施工工艺并及时调整支护参数，加强施工过程管理，确保施工安全质量始终可控。为满足安全要求，必要时可采用智能化机械设备进行作业，满足洞内施工少人化的要求，安全高效的完成施工任务。因此，结合施工实际采用各种先进的超前地质预报手段，并根据预报结果及时调整施工参数，是保障软岩隧道施工安全的重要手段之一。

参考文献

[1]陈忠佳.隧道施工中软弱围岩变形地质施工技术的控制要点[J].建筑技术开发,2022,49(17):35-37.

[2]陈军.软弱围岩隧道施工安全技术[J].建筑技术开发,2022,49(16):24-26.

[3]刘鹏.软弱围岩隧道施工方法及施工工艺研究[J].智能城

市,2021,7(15):151-152.DOI:10.19301/ki.zncs.2021.15.075.

[4]唐金仕.软弱围岩双连拱隧道施工技术分析[J].交通世界,2021(07):94-

95+99.DOI:10.16248/ki.11-3723/u.2021.07.043.