淺析小隧道軟弱圍巖施工對策

【摘 要】在我國的公路、市政以及鐵路等工程建設中經常會遇到軟弱圍巖隧道，是施工組織者和技術人員感到持久壓力和傷腦筋的一件事，由于小隧道軟弱圍巖自承能力比較低，因此軟弱圍巖的施工方法對于隧道工程施工順利與否起著十分關鍵的作用。因此施工組織者與技術人員必須要根據軟弱圍巖隧道工程的實際情況，分析當前軟弱圍巖的施工方法與施工特點，在積極借鑒隧道軟弱圍巖每道工序的成功施工經驗的基礎上，設計出符合隧道軟弱圍巖實際情況的施工方案，這對保證隧道軟弱圍巖的施工進度、施工安全與施工質量有著十分重要的意義。本文首先分析了小隧道軟弱圍巖的的特點，然后針對隧道軟弱圍巖的實際情況設計了一套具體的施工方案，以此保證隧道的施工進度與施工質量。

【關鍵詞】小隧道；軟弱圍巖；施工

小隧道軟弱圍巖的施工受軟弱圍巖所在地的地質條件影響比較大，施工工藝一般比較大，施工難度也比較大，常常出現因軟弱圍巖施工技術與施工方案選擇不合適或者施工工藝控制不到位而造成隧道的變形與塌方事故的現象，因此根據實際情況設計出最合理的施工方案，完善軟弱圍巖各個工序的施工，是小隧道軟弱圍巖施工的關鍵與前提，只有這樣才能在最大程度上保證軟弱圍巖的施工質量與施工進度，才能在最大程度上避免因施工技術不合理而造成隧道變形或者塌方等事故的出現。

1、軟弱圍巖的工程特征

1.1軟弱圍巖的物質成分及結構構造

軟弱圍巖的外觀比較細，硬度也比較低，剛好可以用刮刀劃傷，傷痕連續性較好，并且有些軟弱圍巖一旦遇水就會出現比較明顯的軟化和一定的膨脹性。軟弱圍巖的主要礦物成分是粘土礦，其次是石英、長石、云母等碎屑礦物，有的軟弱圍巖還含有鐵質膠結構或游離氧化物，也就是說軟弱圍巖主要是由粘土礦物組成的巖類，并且隨著軟弱圍巖中粘土礦物含量的增加，軟弱圍巖的長期強度和蠕變強度的差值、軟化性、膨脹性都會變得更加明顯，其變形隨時間也會隨著增長。軟弱圍巖主要有泥質結構、粉砂泥質結構、砂泥質結構和殘余結構等幾種結構，具有一定的成巖結構強度，但是由于軟弱圍巖中的主要物質成分和地學環境形成的結構特征，軟巖的構造多發育結構面構造或不連續面如層理、板理、千枚理、片理、微細節理及多孔洞構造。

1.2軟弱圍巖主要工程地質特征

軟弱圍巖的穩定性比較差，同時也比較容易發生崩塌滑溜等事故，這就會在施工過程中由于軟弱圍巖的承載能力不足而導致隧道支護結構下沉收斂，進一步增大了隧道施工的危險性。此外當隧道軟弱圍巖被擾動之后，軟弱圍巖自身的穩定能力就會進一步下降，軟弱圍巖的松動圈進一步擴大，進而在很大程度上造成軟弱圍巖的壓力逐步增大，軟弱圍巖的在此穩定時間就會變得更加漫長，同時還會在一定程度上引起支護結構的變形，進一步增大隧道施工的危險性。

1.3軟弱圍巖的施工特征

由于軟弱圍巖自身的一些特性，很多隧道的軟弱圍巖都采用分步施工的方法，因此施工工序就變得比較發雜繁多，進一步突出了施工進度與施工質量、施工安全之間的矛盾。還有就是由于軟弱圍巖所處的地質經常比較復雜多變，因此在設計施工方案時必須要根據實際情況，必須要做到施工方法與標準要隨著軟弱圍巖的變化及時作出必要的調整，不能局限于固定模式。最后就是隧道施工風險比較大，會給施工人員帶來很大的精神壓力，而軟弱圍巖的施工又是隧道施工中危險性比較大的一個施工項目，因此在設計隧道軟弱圍巖施工方案時必須要充分考慮施工的安全性，在最大程度上保證施工人員的安全。

1.4軟弱圍巖變形破壞特征

由于軟弱圍巖有強烈的流變性和低強度，因此軟弱圍巖隧道掘進后，軟弱圍巖的應力重分布持續時間長，軟弱圍巖隧道變形破壞持續時間很長，往往長達2-3年。同時由于軟弱圍巖隧道中軟弱圍巖的強度與地應力的比值很小，因此軟弱圍巖隧道圍巖的破壞范圍大，特別是當支護不及時或不當時，圍巖破壞區的范圍可達2.5倍洞徑，甚至更大。

2、軟弱圍巖施工原則

由于軟弱圍巖裂隙構造多、構造節理交錯密布，個別地段地下水極為豐富、巖體穩定性差，因此在軟弱圍巖施工中必須要遵循一定的施工原則，只有這樣才能保證軟弱圍巖的施工質量。

2.1緊跟掘進過程， 做好超前地質預報

軟弱圍巖施工組織人員必須要根據預報所示的前方工程地質及水文地質變化情況及時調整施工方法及施工組織，在最大程度上避免因情況發生突變而造成措手不及。

2.2初期支護緊跟

因為大部分地層為軟弱圍巖，地應力增長速度比較快，軟弱圍巖自穩時間比較短，因此軟弱圍巖施工中的錨、噴、掛網及格柵架設工作必須要在爆破、排險后馬上進行施作， 尤其在地層破碎或構造帶地段更要緊跟，以保證圍巖穩定。

2.3把握時機， 及時設置二襯

在軟弱圍巖施工中，二襯不能緊跟初期支護，也就是說在設置初期支護以后，還需要對軟弱圍巖以及初期支護變形進行不間斷量測，如果需要補強初期支護，不能用加厚二襯的辦法作為結構加強手段。只有軟弱圍巖及初期支護變形基本穩定以后才能施作二襯。

2.4采用合適爆破法開挖

為維護軟弱圍巖開挖周邊穩定，一般情況下Ⅱ～Ⅳ類軟弱圍巖開挖中都應該采用光爆開挖法，這樣爆破后形成平順的開挖輪廓， 不但對維護圍巖穩定有利， 也為后續工序創造良好條件，同時有效地控制超挖， 也是提高企業經濟效益的有效途徑。

3、小隧道軟弱圍巖的施工方法

3.1施工準備

小隧道軟弱圍巖施工之前的準備工作是小隧道軟弱圍巖施工的基礎，只有有了比較充分的準備才能保證軟弱圍巖的順利施工，因此在施工之前必須要設計好施工用水、電及通訊線路，在現狀路面上空有架空高壓電網，并且根據施工情況為，施工場地配置4臺400KVA變壓器供施工使用。最后就是施工材料的準備，這是比較重要的一個環節，在這個過程中出了要準備施工所用的鋼材、水泥等建筑材料外，還要準備充足的護具材料，并且必須要保證這些進入施工現場的材料質量要達到相關的標準，嚴禁不合格的材料進入施工場地。

3.2小隧道軟弱圍巖開挖支護施工措施

小隧道軟弱圍巖的開挖支護是比較重要的一個環節，于是選擇合適的開挖支護方式對于保證施工施工進度與施工安全有著十分重要的意義。因此在開挖時必須要選擇合理的開挖方法來保護圍巖，避免過度破壞和損傷圍巖的強度，合理的確定支護結構的類型和時機，加強重點部位的支護，防止隧道開挖后從某一薄弱部位坍塌。由于杭州彩虹快速路隧道軟弱圍巖為Ⅲ類圍巖，因此采用短臺階分步開挖法施工，分步平行開挖，分步平行施工拱墻初期支護，混凝土仰拱超前施工及時閉合，構成穩固的初期支護體系，保護圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形。還有在開挖過程中必須要保證左右兩隧道工作面必須要錯開1-2倍隧道直徑的距離，還必須要嚴格控制斷面間的距離。還有在開挖冊導坑時為滿足機械正常作業，下斷面待上斷面開挖5-10米后開始開挖。然后在開挖之后還必須要及時做好支護工作，在眾多支護形式中鋼拱、錨桿、噴層和網筋通常共同工作，起著穩定圍巖的作用。因此在支護過程中為了防止收縮裂縫出現，或減少裂縫數量和限制裂縫寬度，提高支護的抗動載能力必須要掛鋼筋網，同時還應該采用超前管棚或錨桿，在隧道開挖前，沿隧道軸向支護，對開挖后產生的松動圈提供支護力，防止松動塊塌落。

3.3襯砌防排水施工措施

在隧道施工的初期襯砌之后就需要采取防排水措施，設置彈簧透水盲管，將水過