软弱围岩公路隧道开挖支护技术研究

软弱围岩公路隧道开挖支护技术研究

发表时间：2018-03-13T15:18:37.960Z 来源：《防护工程》2017年第31期作者：杨贵佳

[导读] 随着当前社会经济的快速发展，各类交通工程项目的发展也获得了较多的实践机会。

中交三公局桥梁隧道工程有限公司北京 101117

摘要：随着当前社会经济的快速发展，各类交通工程项目的发展也获得了较多的实践机会。在此过程中关于软弱围岩公路隧道工程施工中，涉及的隧道开挖支护施工，也引起了工程施工人员及研究人员的注意。软弱围岩公路隧道如何良好的推进工程施工进度，并且保障工程的施工质量，成为当前施工人员及研究人员长期研究的问题。文章以湖北省黄阳公路筠山隧道软弱围岩施工为背景，针对软弱围岩公路隧道开挖支护施工总结的经验，进行简要的技术分析和研究。

关键词：软弱围岩；隧道；开挖支护

公路隧道工程在施工发展中软弱围岩现象较为常见，软弱围岩现象的出现较之常规地质现状较好的工地，其在施工中存在危险性高，施工工艺复杂的现状。因此在公路隧道工程的施工中，关于软弱围岩的处理技术落实，也成为当前工程项目施工发展中主要面临的问题。笔者结合案例内容，针对当前软弱围岩公路隧道开挖支护施工过程，进行简要的剖析研究。

1 案例介绍

湖北省黄阳公路筠山隧道为一座分离式长隧道，左洞ZK23+875-ZK26+030，长2155m，右洞YK23+880-YK26+120，长2240m。左洞Ⅴ级围岩225米，Ⅳ级围岩1930米；右洞Ⅴ级围岩290米，Ⅳ级围岩1950米。筠山隧道左幅进口设25m明洞、出口设5米明洞；右幅进口设25m明洞、出口设20米明洞，左右幅进口洞门均采用削竹式，左右幅出口洞门均采用端墙式，衬砌结构形式采用复合式衬砌的暗洞形式。线路设计中YK24+070-YK24+140段存在断层，地质围岩破碎带长50m-80m，断层破碎带两侧岩体破碎，但呈松散碎块状，胶结性差，整体稳定性差。

2 该案例工程开挖支护施工中存在的问题

该公路隧道工程在开挖支护前期，进行了详细的地质勘察作业，其中主要存在的问题为：围岩结构稳定性差、水文信息丰富、围岩结构呈现断层破碎。上述问题的出现，对于施工工艺的选择，以及工程进度的推进，都造成了一定的影响。笔者针对该类问题在工程项目中的具体体现，进行简要的分析研究。

2.1围岩结构稳定性差

地质勘察中该项目隧道开挖区域围岩，呈现为碎裂状整体的稳定性较差，因此定义其围岩为软弱围岩。破碎状态的软弱围岩在施工中，其施工程序较多并且存在较大的安全隐患，如施工中存在的塌方隐患和内滑坡隐患。此外具体工程施工工序主要涉及支护工序、加固工序、补强工序等，并且由于各工序之间存在一定的施工周期现状，因此该项目的施工周期也较长。

2.2水文信息丰富

该公路隧道项目施工地区地表水与地下水信息丰富，地表水主要为常规降雨形成的流动性水库水系。地下水主要集中于围岩破碎区域，从水势作用以及水位高度分析，地表水对于工程影响较小。地下水则由于水位现状，其对于工程施工造成了较大的影响。主要体现为施工中需设立地下水排水系统，并且由于外部隧道口受地表水冲刷渗透严重，排水系统在设计中也存在较多工序问题。

2.3围岩结构呈现断层破碎

该公路隧道施工区域中软弱围岩结构呈现为断层碎裂状态，断层碎裂状态相较于非断层类的碎裂围岩，其施工中存在分段支护工序。并且由于其为断层碎裂围岩，具体施工中危险性较大，如施工中震动过大则易引发内部塌陷现状，对于施工人员的生命安全，造成了较大的影响。因此在实际施工中对于工艺施工要求较高，根据整体工程项目进行分析，围岩断层破碎现状主要造成的影响为：施工周期较长，施工工艺选择存在一定的局限性。

3 针对该案例工程支护开挖施工的工艺流程

软弱围岩公路隧道在开挖支护施工中，其工艺流程的选择与地质现状，以及地质结构关系重大。基于该项目施工中的地质现状及地质结构现状，笔者设计了如下工艺流程，如：设计模拟→测量放线→钻炮眼及爆破作业→出渣→初期支护加固→分段锚喷支护→注浆补强加固→挂钢筋网→设立排水与截水系统。针对上述工艺流程内容，笔者进行简要的分析研究。

3.1设计模拟

该公路隧道工程在施工之前进行了详细的地质勘察作业，因此具备完善的基础数据。基于当前勘察现状，公路隧道工程开挖支护施工的首道工序即为：设计模拟作业。具体落实中首先根据原始勘察数据进行工程施工设计，之后通过应用三维有限元软件，模拟工程项目围岩及山体现状，并输入模拟开挖支护施工工序。以此评估工程设计是否合理有效，并且针对其中存在的问题，进行对应的设计优化。设计模拟测试结束无问题，则进行具体的项目施工。

3.2测量放线

设计模拟完成进行施工工地的测量放线，通过施工设计图纸针对施工面，进行实地测量以及施工位置的放线。常规作业中通过白灰落线的方式，进行施工区域的划定。并且在测量放线中标定施工的具体参数，如一期工程的施工深度施工宽度等参数，确保后期施工中施工的准确性和合理性。部分隧道施工在前期测量放线施工时，同时进行明洞部分施工。

3.3钻炮眼及爆破作业

测量放线结束针对划定区域，按照设计施工图纸进行炮眼钻进。钻进作业中需注重炮眼数量，以及炮眼的尺寸和深度。以确保炸药物质能够良好的放入，并且确保炸药投放量符合工艺设计要求。钻炮眼作业结束，将炸药放置于炮眼内部。放置结束进行引线的连接，之后进行人员撤回。撤回结束进行爆破作业，通过炸药爆破进行隧道的初步开挖施工。

3.4开挖及出渣

炸药爆破作业完成首次开挖之后，通过人工挖掘以及机械挖掘的方式，进行隧道的开挖作业。当前在实际发展中常用的隧道开挖技术

有台阶挖掘法，环形挖掘法等。其中台阶挖掘法在施工中，首先进行隧道上半段的开挖，挖掘到一定深度，错位进行第二台阶的开挖。上下台阶面同时开挖，以此达到稳定施工以及提升施工效率的目的。当前在隧道工程的施工中，常见的台阶法为双台阶开挖法，部分大型隧道开挖中存在三台阶及多台阶的开挖方法。此外在挖掘期间为保障挖掘作业的安全推进，需同时进行挖掘土渣的清理外运作业。

3.5初期支护加固

一期隧道开挖结束进行初期支护加固施工，通常在初期支护加固施工中，锚喷网支护技术为常用的支护技术之一。该工程项目中选用锚喷网支护技术效果较好，通过锚喷网支护施工，可有效的提升围岩的稳定性。具体锚喷网支护施工中，应根据围岩的物理属性及化学构成成分，选择适宜的混凝土材料及掺杂料，确保支护加固技术的有效落实。此外在具体支护加固中，应切实的参考原始围岩物理数据，以此合理的选择锚喷支护施工数据。

3.6分段锚喷支护

公路隧道开挖支护施工中其围岩呈现为断层碎裂状态，因此分段的锚喷支护为主要的工序内容之一。具体施工中由于围岩为断层状态，锚喷支护技术结合钢拱技术为有效的措施之一。通过良好的过渡性支护工艺结合锚喷支护，可有效的加固断层结构的稳定性，并且为后续的工程施工，奠定了良好的施工基础。分段锚喷支护施工结合钢拱工艺施工中，为保障工艺实施的安全性，以及施工进度的良好管控，施工中应及时的清理地面杂物，及顶部掉落杂物。

3.7注浆补强加固

该项目施工中围岩呈现为碎裂状态，锚喷支护技术的应用保障了其基础稳定性，但由于工艺施工的位置原因，锚喷支护技术在施工中还存在一定的漏洞现象。因此在锚喷支护结合钢拱施工结束之后，进行注浆补强加固作业，也为主要的工序之一。注浆补强加固主要针对裂缝区域，进行注浆补强。通过注浆施工有效的弥补了锚喷支护中存在的漏洞问题，并且最大化的提升了工程支护效果。

3.8挂钢筋网

锚喷支护施工中主要的施工材料为混凝土，因此关于混凝土的施工裂缝现象，也引起了作业人员的关注。当前在施工中为有效的预防锚喷支护及注浆加固中出现裂缝现象，工程人员主要以挂钢筋网的方式进行强化加固。实际施工中挂钢筋网作业，可有效的防止裂缝现象，并且对于锚喷支护工艺的整体质量提升，发挥了重要的作用。

3.9设立排水与截水系统

公路隧道开挖支护施工中设立排水系统及截水系统，为主要的施工工序之一。该工程项目整体上分为，地下水的排水系统设计以及地表水的截水系统设计。截水系统可通过沙包围挡，以及水道改造进行落实，地下水排水系统由于隧道口土质问题，为防止地下水排出出现的过度渗入现象，地下水排水系统的设计中，还应注重落实隧道口排水道的加固和防渗处理。

4 项目施工工艺落实中的注意事项

该软弱围岩公路隧道开挖支护施工中，由于涉及的施工工序较多，因此实际施工中也存在较多的注意事项。基于工程的施工现状以及地质结构现状进行分析，工程施工中应注重以下几点的落实：落实安全管理、落实材料检测、落实施工监管。笔者针对上述注意事项，进行简要的分析研究。

4.1落实安全管理

公路隧道开挖支护施工中，安全管理为重要的注意事项之一。良好的安全管理保障了施工人员的生命安全，并且对于工程施工质量的提升，以及工程施工进度的推进，都发挥了较大的作用。当前在具体施工中为有效的落实安全管理，工程施工单位应注重加强施工人员的安全意识培训，并且还应加强落实施工人员安全防护装置的穿戴，以此规避杂物掉落造成的人员伤亡现象。此外关于设备机具应用中的安全管理，则应通过加强前期设备维护管理，以及施工中的保养管理进行落实。整体的安全管理落实中，施工单位可通过组建安全管理巡视组的方式，进行工程施工的安全管理，以此保障工程施工的安全稳定推进。

4.2落实材料检测

公路隧道开挖支护中材料质量，对于工程的施工质量影响重大，具体施工中为切实有效的保障材料应用质量的合格性，并且保障工程的施工质量。工程施工人员与设计人员，应注重前期材料应用的选择。通过选取合格的施工材料，确保其设计内容及施工效果的有效发挥。

4.3落实施工监管

软弱围岩公路隧道施工中施工监管的落实，对于工程的施工质量保障，施工进度监管，工程验收都有着极大的意义。当前在公路隧道开挖支护中，落实施工监管也为主要的注意事项之一。具体在施工监管落实的过程中，考虑施工监管质量以及经济成本，工程施工单位可通过聘请第三方机构的方式，进行其工程项目的施工监管。以此保障其工程施工工艺的有效落实，并且达到及时纠正工程施工中存在的问题，规避因施工质量不合格等现象，造成的返工及待工现象，并且保障了项目投资的合理性。

结束语:

软弱围岩公路隧道开挖支护工程在施工中，工序多，工期长，施工人员多，危险性高为其主要特点。当前在工程施工中为有效的提升工程施工质量，并且保障工程施工中的安全性，提升工程施工进度。工程施工单位应朝着加强施工应用材料检测，落实工程施工监管，加强工程安全管理的方向进行发展。此外在具体的工艺实施中由于软弱围岩的特殊性，工程施工工艺的选择以及工艺设计内容的确定，应以实地调研数据为基础，并且应落实设计模拟的测试。以此保障其设计内容的有效落实，并且合理的推动工程施工进度。参考文献:

[1]任展校.论软弱围岩隧道施工的对策措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,(6):2968-2968.

[2]谷泽润.对软弱围岩隧道施工方法及施工工艺措施的探讨[J].黑龙江科技信息,2014,(22):180-180.

[3]郭玉虎.软弱围岩公路隧道施工技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(19):1319-1319.

[4]张志超.公路隧道工程中软弱围岩施工技术研究[J].建筑工程技术与设计,2017,(12):370-370.

[5]马贤尚.软弱围岩公路隧道施工技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(31):362-363.

[6]李克晶.浅析软弱围岩隧道施工质量问题及应对措施[J].建筑工程技术与设计,2014,(32):450-450.

[7]王铭毅.对软弱围岩隧道施工方法及施工工艺措施的探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(36):2196-2197.

[8]张志超.公路隧道工程中软弱围岩施工技术研究[J].建筑工程技术与设计,2017,(12):370-370.