软弱围岩公路隧道施工技术论文

软弱围岩公路隧道施工技术
摘要：在山区为了满足交通运输需要，通常需要挖掘隧道。

由于山体的岩石特性不同，山区的地质也有差异，所以隧道挖掘是一项复杂的高难度施工项目。

隧道挖掘常见的难点是软弱围岩段的施工,由于该岩体隧道的挖掘难度系数大，常阻碍施工正常运作，所以，本文主要针对软弱围岩地质特点及隧道工程特性,结合相关实例论述了软弱围岩隧道施工技术。

关键词：公路隧道、软弱围岩、施工
中图分类号：u459.2文献标识码： a 文章编号：
一、前言
随着我国改革开放的不断深入，我国的经济建设尤其是我国城乡基础设施建设取得了突飞猛进的发展。

我国地质复杂，有平原也有山脉，全国的地势比较的复杂，因此我国城乡的基础设施建设的难度很大，许多的高速公路、铁路以及某些城乡基层公路的建设的难度很大，需要挖隧道，但是我国的地势又比较的复杂，隧道的建设对于地质的要求很高，对于软弱围岩公路隧道施工，是对隧道施工者的严峻要求，而软弱围岩公路隧道施工技术对于我国隧道的建设和发展具有至关重要的作用，也对我国城乡基础设施建设具有重大影响。

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
软岩主要是指第四系全新、中更新、更新统的坡残积土部分。

范围包括江河湖岸和池塘冲积、淤积层。

人工杂填土、水田、溶洞充填物、新老黄土、风积砂等。

普遍具有内磨擦角小,粘聚力弱及流滑、蠕变、膨胀、湿陷等不稳定的特点。

2、软弱围岩隧道工程的特性
（1）软岩由于具有稳定性差,易崩塌溜滑等特点。

洞口段拉槽施工极易引起大范围牵连性滑动,因而难以接近仰坡,进洞困难。

隧道挖掘工程是一种洞内作业，挖掘过程中，局部力量承受减弱可能引发隧道坍塌，威胁作业人员的人身安全，提高工作难度，增加施工成本。

（2）软岩扰动后,自稳能力下降,松动圈不断扩大。

围岩压力逐渐增加,再次稳定的时间很长。

支护及衬砌结构承受围岩压力,极易引起支护结构变形、收敛、下沉和衬砌结构开裂等事故和病害,同时往往伴随地表下沉,失水等环境问题。

（3）软岩常处于地质变化复杂的地带,因此实地考察和地质勘探往往是不完全准确的，因而，隧道施工应该根据现场围岩情况，制定相关的施工方法、支护参数和工程计划，施工计划结合施工实际进行调整，不必拘泥于传统模式。

（4）软岩自稳时间短,一般采取化大为小,分部施工的方法.所以隧道施工的程序比较复杂，为了保证工程质量就会出现工程进度缓慢，为了保证质量也会相应的降低施工速度，因此矛盾重重。

（5）软岩隧道施工风险大,因此可能给施工人员，工程领导等全体作业人员带来不同程度的心理负担，所以施工作业之前应该对
所有工作人员进行必要的上岗前培训，保证每一个作业人员都具备良好的业务素质。

三、软弱围岩隧道施工技术
下文结合工程实例深入论述软弱围岩隧道施工技术：
某隧道工程为高速公路中一座双向分离式四车道，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，岩体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，洞口浅埋段容易发生坍塌事故，需要采取合理的支护措施，洞顶的围岩厚度比较薄，自稳能力极差，洞顶有发生冒顶及坍落的可能。

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、隧道开挖及初期支护
控制开挖进尺是确保施工安全的一个重要措施。

覆土较浅或围
岩较差时，可通过控制开挖进尺来减小开挖对地面沉降的影响，然后再通过紧跟开挖工作面的较刚性的支撑来满足整个设计对地面
沉降的控制。

经过综合讨论，v级上台阶循环进尺为1榀钢架距离，中、下台阶循环进尺为2榀钢架距离。

四级上台阶循环进尺2榀，中下台阶不超过3榀。

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。

每次的开挖为一榀，进尺是0.5m；进行下台阶的开挖时，左右两侧采用错步开挖法，根据现场情况，右侧围岩偏差，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0.5m。

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3-5cm，该隧道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50cm，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20cm2，喷射厚度为26cm的c20喷射混凝土。

由于隧道围岩较为软弱，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。

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安全进行开挖支护的施工了。

4、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尽早封闭成环，
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引排为主，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。

5、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。

依据超前地质预报成果, 布设监控量测断面, 有利于突出监控量测重点, 最大限度地获得量测成果, 为隧道动态设计施工,提供准确可靠的第一手资料, 确保快速安全施工。

四、结语
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，遵循开挖的基本原则，并采取有效的施工方法，保证隧道施工的顺利开展。

除此之外，还应该发挥监控量测的作用，对施工方案正确与否及施工中的数据进行监测，避免隧道变形发生，保证隧道施工的安全性。

参考文献：
周建富：《软弱围岩隧道施工技术》，西南交通大学, 2005年
刘继南：《浅埋隧道软弱围岩段施工控制技术研究》，《中国水运（下半月）》， 2011年08期
赵汀：《隧道软弱围岩浅埋段施工控制技术》，《科技创新导报》，2010年19期
漆国富：《软弱围岩隧道大变形施工控制技术》，《公路与汽运》，2010年01期
任占彪：《超前地质预报与监控量测在隧道中的应用》，《山西建筑》， 2008年26期。