关于软弱围岩隧道施工方法探析

关于软弱围岩隧道施工方法探析

【摘要】随着隧道工程建设的不断增加，遇到软弱围岩的情况越来越多，并且由于软弱围岩的自承能力比较低，在隧道施工中会发生收敛、沉降等常见问题，正确运用施工方法是很重要的，本文就关于软弱围岩隧道施工方法进行了分析探讨。

【关键词】软弱围岩；隧道；施工方法

在隧道施工过程中，遇到软弱的围岩，经常是令技术人员及施工组织者感到伤脑筋及压力的事情，软弱围岩会导致塌方及变形等地质灾害问题，并且会对隧道工程的工期、质量、安全及投资等产生很大的影响，依据隧道工程的实际情况，制定出合理地施工方案及方法，是进行隧道施工的关键及前提。

一、工程概况

某隧道工程为高速公路中一座左线与右线分离的双向四车道，其左线隧道长为2464m，右线隧道长为2565m。施工的隧道区域的地质比较复杂，岩石主要是比较软弱的碎岩，岩石的强度较低，大部分为强风化的泥灰岩，地表风化严重，脱落现象较为普遍，局部的碎石土厚度比较大，岩体的完整性也比较差，围岩的稳定性不好，洞口的边坡容易发生坍塌事故，需要采取恰当的支护措施，洞顶的围岩厚度比较薄，强度不高，洞顶也有发生冒顶及坍落的可能。

二、软弱围岩地质特点及隧道工程特性

1.软弱围岩地质特点

软弱围岩所指的是承载能力低、岩质软弱、节理裂隙发育并且

结构呈破碎状的围岩。软岩主要是第四系的全新、更新及中更新的破残积土，其范围有江河湖岸及池塘冲积和淤积层，还有水田、新老黄土、溶洞充填物及风积砂等，它们具有粘聚力弱、内摩擦角小、蠕变、湿陷、膨胀及流滑等不稳定特点；通常在南方地区的软土所含的水量较大，扰动后容易呈液态进行流动；而北方的软土含水量比较小，当失水后，容易呈固态进行流动，并造成崩坍，当北方的软土浸水后容易饱和，也很容易流失且失去承载的能力。

2.软弱围岩隧道工程的特性

当隧道变形明显和数据比较大时，它的位置和开挖掌子面相距20-30m，而且在4-7天内连续发生变形速度较快及剧烈的现象；当进行初期的开挖时，掌子面的水量很小或者没有水，当开挖到后期时，雨后及雨天的支护表面出现了比较严重的渗漏水现象，这时支护也就出现了收敛及沉降；其变形段是先沉降增大，随后出现了收敛增大的现象；通常在拱顶及拱腰处会出现纵向开裂的现象，每当围岩出现变化的地段就会环向开裂，收敛处会发生钢架扭曲，混凝土开裂脱落，并且支护鼓包现象；变形的周期一般比较长，在衬砌前，都没有达到稳定的状态。

三、关于软弱围岩隧道的施工方法

1.软弱围岩隧道施工的原理及方针

软弱围岩隧道施工基本原理为新奥法原理，它所指的是新奥地利的隧道施工方法，也能够叫做锚喷构筑法，它主要包括锚喷支护、光面爆破及围岩量测三大要素；软弱围岩隧道施工的方针为管超

前、短进尺、严注浆、紧封闭、强支护及勤测量；该隧道工程的软弱围岩为v级围岩，所采用的是微台阶法进行开发，为了保证初期的支护及时落底并封闭成环，以确保初期的支护具有承载能力；在v级围岩的二次衬砌中主要是按照承载结构进行设计的，并且二次衬砌要紧跟在开挖面之后，从而保证隧道施工能够顺利开展。

2.超前地质预报

在隧道进行开挖时，应该对地质及隧道地质进行超前预报，这是对掌子面前方围岩及地层情况所作出地超前预报，进行软弱围岩隧道现场的施工时，时常会遇到设计的地质与开挖所揭示的地质条件不相符的情况，对隧道施工前方地质条件进行准确预报是隧道建设中所迫切需要的，也是确定隧道工程施工方案及对策的关键，更是隧道工程施工的安全前提，关于超前地质的预报，现在最常用的是物理勘探的方法，该工程所采用的是隧道地震波法。

3.超前小导管的注浆预加固

该隧道工程的围岩较为松散、软弱，变形快，压力又比较大，稳定性时间比较短，在开挖后容易发生围岩坍塌的事故，依据本工程隧道围岩情况，运用了超前小导管的注浆预加固方法，从而稳定围岩；在注浆的时候所采用的是水泥浆，其水灰比是1:1，所掺加的外加剂是水玻璃，掺量是水泥重量的5%，将围岩打入小导管之后，注入水泥浆液，在注浆压力作用下，浆液被快速渗到破碎松散的岩体中，当松散的破碎体胶结及胶化后，就形成了具有一定强度及抗渗阻水能力固结体，这样就提高了围岩的抗渗性、整体性及稳定性，

并让超前小导管和固结体形成了具备固定强度的壳体，这样就可以在壳体保护之下开挖支护的施工了。

4.隧道开挖及初期支护

在该软弱围岩的隧道开挖中，所采用的是微台阶法，进行全断面的上下三层开挖，主要为上台阶、下台阶及仰拱开挖，上台阶的长度应该控制在4-5m，高度的控制为4.8m左右。每次的开挖为两榀，进尺是1m；进行下台阶的开挖时，要先开挖右侧，进尺每次为两榀，后开挖左侧，并落后三榀，每次开挖也为两榀；仰拱开挖紧跟在后面。进行微台阶的开挖需要对爆破的进尺严格控制，并且以上台阶的开挖进尺作为进尺的主要指标，对下台阶进尺进行指导，下台阶的左右侧需要共同推进，还要控制左右错开的距离，避免同一榀的拱架左右两脚同时悬空，当出现共同悬空的情况时，是很危险的事件，并且容易引起掉拱及塌方；当围岩容易破碎时，也容易发生坍塌，应该减少进尺，在每循环内只能开挖5dm。当隧道开挖之后，就应该马上进行初期支护，防止围岩暴露的时间太长造成风化失稳及塌方事故，进行混凝土的初喷不仅能够缩短围岩暴露的时间，还能够防止出渣的扰动。一般混凝土初喷厚度为5cm，这个工程的初期支护运用的是锚喷支护，并采用了i18型的钢拱架，其间距为5dm，拱架间所使用的是直径为22的钢筋进行联接，其环向间距是1m，系统锚杆所使用的钢筋直径也为22的，长是3m，间距是1m，并布置成梅花型，拱架的背后所使用的是直径为8的双层钢筋网，这个网格的间距是正方型的4dm2，喷射厚度为2.6dm的c20混

凝土。由于隧道的围岩较为软弱，并且现场进行浇筑的混凝土所需要的凝固时间长，会影响到施工的进度，因此，可以提前进行混凝土的预制，并清理拱脚之后，再安放预制块，把拱架安放到预制块之上就能有效地减少沉降；在围岩变形膨胀比较明显，渗水较为严重的位置，可以把系统锚杆改成直径是42的注浆小导管，进行径向注浆能够形成稳定的胶结结构，起到了防水作用，又减少了围岩的膨胀压力。

5.底部仰拱及衬砌

在微台阶方法施工中，其重要的一条原则就是早日成环，进行及时地落底封闭成环，能够确保初期的支护承载能力，也能够有效地防止沉降及收敛问题，仰拱初支要紧跟掌子面，开挖不宜太长，并且开挖后要及时地安装拱架，同时喷射混凝土来封闭；仅有仰拱混凝土没有初支拱架的地段，仰拱要落后下台阶15-20m，给出渣车余留一定的倒车空间就可以了。隧道工程中的衬砌所运用的主要是复合式的防水衬砌，防水的衬砌结构设计应该遵循排为主，控制排放，防排堵结合的治理原则，加强结构的自防水能力及混凝土结构的防渗抗裂能力，并以变形缝及施工缝等为接缝防水的重点，同时辅以防水层来加强防水；衬砌的背后敷设环向的软式透水管，在两侧敷设纵向的排水管。

结束语：

在软弱围岩的隧道施工中，会遇到变形、沉降、收敛及坍塌等问题，在施工之前，可以制定详细的施工方案，遵循开挖的基本原