軟弱圍巖隧道施工方法及施工工藝的探討

黃星明

(貴州省橋梁建設集團有限責任公司)

軟弱圍巖隧道施工方法及施工工藝的探討

黃星明

(貴州省橋梁建設集團有限責任公司)

軟弱圍巖的隧道施工一般屬于重難點控制施工項目，它對施工周期、安全性、質量和投資都有巨大的影響。怎樣按照工程實際提出最好的措施，是完成軟巖隧道的施工重點和前提，本文依據工程實例進行總結概括，針對相異的軟巖特征與地形條件，提出不同的施工方案，以供同行參考。

軟弱圍巖;隧道;施工方法

1 工程狀況

某隧道的施工區域在溝谷區，植被較少，地形起伏比較大。出露地層從新到老排列如下:第四系的全新統沖、洪積黃土質的砂粘土;上更新的統風積新黃土或者是沖積圓礫土，也可以是卵石土;中更新統的老黃土;第三系的紅粘土和侏羅系的中統砂巖的夾頁巖或者是頁巖夾砂巖。沿線的沖溝、陷穴、或者滑坡溜坍、濕地、以及軟弱地基和煤窯采空等情況屢見不鮮。黃土隧道的開挖工作開始以后，初期的變形比較大，變形的速率比較快，圍巖的自穩用時比較少。各個巖層的界面處的地下水含量很大，界面上、下的土中的含水量也不小。以上情況均嚴重影響圍巖的穩定性。

2 施工辦法

隧道使用噴錨構筑法進行施工與復合襯砌。噴錨構筑法是依據新奧法的施工原理，將巖土力學的原理當作基石，充分使用圍巖的自我承載能力，盡可能的消減因開挖隧道而對圍巖的造成的擾動，讓圍巖變成支護系統的構成要素。

監控量測屬于噴錨構筑法的核心內容，根據監控量測指揮隧道的總體設計及施工作業。根據以上說法，施工過程中應滿足以下要求:

(1)充分使用圍巖的自我承載能力，維持圍巖的平衡性。

(2)將噴射混凝土和錨桿作為重點支護方法，關鍵時刻使用鋼架的聯合支護，隨時支護，隨時封閉，讓圍巖變成支護系統的核心構成要素。

(3)消減開挖施工作業對圍巖的影響，保證隧道的開挖輪廓始終是圓順的。

(4)二次襯砌施工必須在圍巖和初期支護的變形不是很大的基礎上展開。

2.1 洞口段的施工作業

通常來說，洞口段因為埋深比較淺，圍巖破碎且比較松散，實行開挖以后，圍巖不可以成為自然拱，洞口段自穩能力差，自穩用時很少，極易導致洞口塌方。為了施工作業者可以安全進洞，都使用套拱。進、出口的地質條件比較較好的情況下清除邊仰坡，同時對邊仰坡實行錨桿掛網或者是噴混凝土進行封閉，在不超過拱部3 m的區域中打超前錨桿，一般打三排;對洞口的位置在地下水或者地表水發育的地段的情況，對圍巖使用40超前的小導管完成預加固。最好在套拱下進行施工作業，以保證安全。

2.2 正洞的施工過程

本標段的三座隧道被分成三種:(1)土質型隧道;(2)上土下石型隧道;(3)石質型隧道。新黃土通常具有II級的自重濕陷性，一般來說，紅粘土有弱膨脹的特點，砂巖和頁巖互層的風化非常嚴重，產狀幾乎就是水平狀，并且巖層的厚度特別薄。位于各個巖層的界面處含有比較多的地下水。根據以上提到的狀況，我們往往對土質圍巖采取非鉆爆開挖的辦法(也就是使用風鎬輔助挖掘機進行開挖的辦法)，石質使用了弱爆破的開挖方法，圍繞“圍巖變，施工方案就改變”的中心規則進行。

在對土質的I或者是II類圍巖的隧道進行施工時，時刻遵守“快速開挖，不能爆破，快速支護，多次檢測，加緊襯砌，盡早成環”的規則，采用超短臺階的方法，使用風鎬協助挖掘機進行開挖的施工辦法。

如果圍巖比較軟弱或者是松散時，圍巖的變形比較快，側面承受的壓力特別大，自穩用時極少，初期支護的早期強度極有可能不符合圍巖的穩定性要求，更為嚴重的情況就是實施開挖以后便出現圍巖由于失穩而塌方。按照本標段的三座隧道圍巖的狀況，通常狀況下，使用超前錨桿的方法可以使圍巖保持穩定。如果出現覆蓋層比較薄，圍巖多數松散破碎的情況時，應使用超前小導管實行預加固。對于土質屬于III類的圍巖地段，其開挖臺階的距離可以適度進行加長。因為紅粘土一般具有弱膨脹的特性，開挖以后最好不要在外面進行長時間的暴露，為了保證施工安全，開挖參數與初期支護參數按規定不可以超過屬于I或者II類土質的隧道的開挖及初期支護參數。

3 軟弱圍巖的隧道施工

3.1 土質型隧道

土質型隧道圍巖情況不宜采用全斷面開挖，最好采用雙側壁導坑法進行開挖。

3.2 上土下石型隧道

在開挖時要堅持“短進尺”的原則自上而下進行開挖，每次開挖長度為0.7～1 m(以保證將拱部的格柵全部接下來為準，同時也要保證不能有兩榀格柵同時懸空。在開挖中邊挖邊接格柵，每接好有3～4榀格柵之后，立即對其施行噴混凝土以封閉開挖面和施作徑向錨桿?？紤]到空間效應對初期支護穩定的影響，中槽的開挖面距二次襯砌之間的距離不宜＞20 m。對該部施作開挖時，切不可膽大、盲目冒進。

3.3 石質型隧道

(1)為保證上部爆破作業時，鉆孔臺架安全，其最短距離需20 m，并作為機械裝碴平臺。裝碴、運輸機械進出導洞長度20 m(坡度19%)，臺階長度共40 m。(2)初期支護、臨時支護之豎直支撐必須隨開挖緊跟。(3)仰拱開挖2榀后及時將中隔壁豎直支撐接長，施作仰拱初期支護，鋼架封閉成環?？梢暺渌淼绹鷰r完整性可采用全斷面開挖。

4 結束語

軟巖的隧道作業，詳細情形各不相同，施工方案的選取須符合圍巖的特征，使機械施工與人力效率實現最大化利用，同時按照條件的變化提出對應的完善措施，確保施工的質量及施工安全。

［1］張小軍.軟弱圍巖淺埋偏壓條件下隧道施工技術［J］.長沙鐵道學院學報(社會科學版)，2005，(1):78-79.

［2］歐陽佳賜，張運良.對隧道斷層破碎帶內軟弱圍巖施工方法的探討［J］.湖南交通科技 ，2005，(1):22.

［3］章新生.順層軟弱圍巖隧道洞口段施工技術初探［J］.鐵道標準設計，2005，(2):101-103.

U445

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1008-3383(2012)07-0091-01

2012-05-15

黃星明(1972-)，男，貴州貴定人，工程師，研究方向:隧道施工管理。