隧道工程軟弱圍巖大變形控制體系分析

【摘 要】現(xiàn)如今，在隧道施工過程中，極易使隧道圍巖支護結構產生變形，情況嚴重的變形最長可大120cm，這樣一來，給今后的施工帶來了較大的難度。當前，我國對隧道施工技術并沒有建立一套可行的技術標準。所以，針對此類問題，我們必須對隧道的變形機理進行深入的研究，并且，提出更為合理的隧道施工技術方案，這樣一來，也可以為相類似的隧道工程的設計與施工提高大量可行的依據(jù)。本文主要對當前我國隧道工程軟弱圍巖變形過程以及產生變形的主要原因進行了深入的探討和分析，同時又提出了一些諸多解決問題的有效對策，希望對今后隧道工程軟弱圍巖變形控制產生一些積極影響。

【關鍵詞】隧道工程；軟弱圍巖；變形控制體系；原因；有效對策

本文主要以桂松1號隧道為主要的研究對象，此隧道總長度為2495米，其中進口里程是DJK108+463，而此隧道的出口里程是DK110+958。隧道位于中心地貌，上覆粘土，下伏基巖和煤線。因此隧道位于地震帶中，因此，地殼活動非常活躍，因此，發(fā)生地震的概率非常大，受地震作用，產生較大的地應力，再加上，此地帶的地質構造過于復雜。隧道在最初的設計階段Ⅴ級圍巖是125米，Ⅳ級圍巖是1120米，Ⅲ級圍巖是1250米。但是，在實際開挖過程中，Ⅴ級圍巖占有很大的比例，而Ⅲ級圍巖卻只有26米。通過計算得出，隧道的更改比例達到81%，然而，隧道圍巖出現(xiàn)了較大的變形，這引起了社會各界的高度關注。同時組織此方面的專家來施工現(xiàn)場考查與進行技術指導。

1變形過程

1.1 DK110+880——935段

此隧道段在建設初期，其支護結構就產生了變形，特別是在905米出現(xiàn)的變形最嚴重，其中，左側邊墻位移量平均值為29cm，右側為49cm。DK110+880——935段變形位于臺階拱部和拱腳處，之后利用橫稱來進行加固，這樣一來，才能有效控制變形。

1.2 DK110+800——880段

在發(fā)現(xiàn)DK110+800——935隧道段出現(xiàn)變形時，上臺階段施工到DK110+835處，在經過采取一定有效措施后，上臺階與下臺階急需施工。然而，在施工后不久，邊墻處向內擠出，同時，變形速度是非常快的，特別是在829——850段范圍內，邊墻變形量最長達到19cm。

1.3 DK110+750——796段

當上臺階挖進到754米段，下臺階挖進到840米時，在DK+829——880隧道段支護結構產生了變形。

2產生變形的原因

隧道工程軟弱圍巖產生較大變形，主要原因有以下幾點：第一，在隧道開挖后，因開挖周圍巖層有恢復原狀的臨空面，但是，長時間下去，受空氣與水作用的影響，密度會大大減小，從而導致巖體逐漸變軟，情況嚴重的甚至會失去穩(wěn)定性，進而使層和層之間的結合力降低，進一步增大圍巖壓力，如果沒有及時把初期的支護結構彎成環(huán)形，很難抵抗圍巖的巨大壓力。第二，受地質構造的影響，有些層面擦痕過于明顯，有些甚至光滑程度和鏡子一樣。然而，鏡面擦痕卻大大降低了圍巖層與層之間的結合力，從而使線路左側巖層面向內傾斜，增大左側的側壓力，導致邊墻出現(xiàn)很大變形。第三，隧道口的支護結構發(fā)生很大變形，盡管我們通過變更設計或者采取一些有效的對策來預防變形的出現(xiàn)，然而，因巖性特性對工程的影響是需要不斷經過實踐的，所以，盡管適當?shù)母脑O計或者采取有效對策也不能完全防范支護結構發(fā)生變形。第四，隧道在施工過程中，如果沒有及時監(jiān)控施工質量與反饋信息，那么會繼續(xù)導致支護結構發(fā)生嚴重的變形；如果上下臺階之間的距離非常大，那么會使工序時間較長，進而導致初期的支護結構不能及時形成環(huán)狀，尤其是等到下臺階或者是仰拱實施開挖時，更容易使支護結構發(fā)生嚴重的變形。

3解決問題的有效對策

首先，施工單位要改變初期支護結構斷面的形式。結合巖性與應力釋放特性，從而改變斷面形式。根據(jù)相關人員的商討，決定把邊墻部位的曲率，從直墻調整成半徑為9.13米的曲墻。其次，在發(fā)生變形的隧道段，二次襯砌時間不能使用新奧法的理論知識，而是要作為新奧法的特殊例子進行處置。因發(fā)生變形的圍巖處，穩(wěn)定性非常差，因此，二次襯砌的時間要結合監(jiān)控結構來設定。

4研究成果與相應的技術水平

對于處理隧道圍巖大變形的技術研究，已經取得了一定成功，主要包含以下幾點：第一，組織專家對隧道變形地段加以探討和分析，并且系統(tǒng)的分析了不同層面圍巖的穩(wěn)定性狀況，通過建立模型進行計算；正確評價支護結構的安全性與穩(wěn)定性，我們得出隧道圍巖層之間的結合性能較差，并且在遇到誰的情況下極易軟化，另外，還會出現(xiàn)高低應力軟巖變形的情況，這樣一來，會給隧道施工造成很大的影響。第二，針對松桂1號隧道的圍巖的結構，我們選用了一種較為科學、有利于施工的模式，只有這樣，才能確保隧道工程的順利實施。第三，施工單位建立了針對隧道變形的監(jiān)控體系，不僅要對施工現(xiàn)場進行監(jiān)控，而且還可以通過網絡技術，預測施工階段可能出現(xiàn)的圍巖變形情況，同時還要結合現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算結果，對可能出現(xiàn)圍巖變形加以合理控制，這樣一來，可以對施工位移實施分級管理與控制，在加快隧道施工的速度基礎上提高安全性能。除此之外，還要熟練掌握隧道變形、支護應力與施工步驟之間的關系，這樣一來，能夠很好的為施工設計人員與決策人員提供合理、科學的依據(jù)。

總體來說，我們必須要建立一套完善的預防隧道圍巖變形的控制方案。通常是在隧道開挖之前，深入調查隧道地段的地質狀況，通過超前預報，利用工程類比方法，預測圍巖是否會出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，同時還必須制定出合理的開挖方法和支護對策，對施工階段進行實時監(jiān)控。

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