淺談軟弱圍巖隧道安全施工方法

呂國濤

（中鐵十九局集團第一工程有限公司， 遼寧 遼陽 111000）

1 軟弱圍巖簡介

圍巖指的是隧道周圍一定范圍內，對洞身的穩定有影響的巖（土）體，而工程地質學中把重分布應力影響范圍內的巖體稱為圍巖。

2 軟弱圍巖分類及特點

軟弱圍巖就是指強度不高、完整性不好、結構相對松散、RQD值較低的圍巖。其中軟弱圍巖主要分為：一種是地質結構面發育良好，但是巖石本身沒有任何強度，一捏就散，處于層間破碎帶，另一種的巖體的強度較低，泥巖，黃土等屬于此類。

這些圍巖的特點如下：這類圍巖或因破碎強烈，地質結構面發育明顯，呈相互交織狀，致使方向性不明顯；或因結構弱面相對塊體自身強度較低，其相對影響不甚顯著，而剪應力和壓應力一般由地質結構面傳遞，所以在不承受拉應力時，可近似地認為軟弱圍巖是各向同性的均勻連續體（或稱“類連續體”）。

該類巖體的抗壓力度較低，且不能承受拉應力。一旦巖體受到拉應力的作用，將會導致圍巖的整體坍塌，同時如果巖體受到壓應力的作用，壓應力的作用會造成巖體產生破壞滑移，形成剪切破壞區。同時巖體在承受壓應力的情況下，會形成一種“似連續體”的狀態，而這些巖體往往具有一定的彈塑性特征，這種特征可解釋為壓應力造成巖體的破壞滑移后，巖體中的強度并未完全消失，而是還有一些巖體強度殘存其中。

3 軟弱圍巖隧道的地質特點

軟弱圍巖的巖體強度不高，同時承載力較差，同時巖層的節理發育不完全、即使在不受到外力的情況下也不能長久的保持其穩定形態，而且其巖層斷面雜亂無序，其中夾雜著泥質或泥夾巖屑。

4 軟弱圍巖隧道工程所遭遇的困難

根據以上介紹的軟弱圍巖的地質特點可以看出，軟弱圍巖的巖體強度較差，當進行隧道施工作業時，挖開后的隧道破壞了其原有的應力穩定模型，在隧道周圍形成了一圈較大的松動，這圈巖體處于不穩定狀態，一旦未能采用適當的方法進行加固處理，稍微產生一些破壞穩定的誘因，將會產生初期支護變形侵限和隧道坍方等工程事故。所以，在軟弱圍巖隧道工程的施工過程中要做好對于隧道軟弱巖層的控制，避免出現因為隧道巖層變形而引起的塌方事故。

5 如何做好軟弱圍巖隧道工程施工

以上對軟弱圍巖隧道施工過程中所遭遇的困難進行了介紹，為了避免此類事故的發生，從而保障工程的施工安全，我們需要做到超前預報、超前加固、超前支護；同時還要對工法選擇、支護措施、快速封閉、襯砌跟進等方面做到位；同時在工程施工過程中要對隧道加強量測。

超前預報：在工程進行時，經常會出現施工路段的地質情況與設計勘探時所提供的地質情況出現偏差，從而需要根據實際的地質情況進行改變，保障施工的安全。為了避免出現以上情況需要在設計階段加強做好地質勘查情況。同時在施工階段也要同時做好地質勘查工作。

超前加固：在一些地質情況不穩的地段需要提前進行超前加固，保障施工的安全。通常采用注漿法進行加固。

超前支護：需要根據圍巖自穩能力不同的特點進行支護作業，采用大管棚注漿、注漿小導管、早強水泥砂漿錨桿等超前支護設計。據圍巖開挖凈寬和凈空，結合圍巖級別及圍巖自穩能力不同沿洞身開挖輪廓線分別進行了系統錨桿加固設計。同時軟弱圍巖的支持護能力是較差的，甚至是零支護能力，所以，在進行軟弱圍巖的施工特點需要在施工過程中提高為軟弱圍巖的自支護能力，從而保證后續工程的安全進行。在對軟弱圍巖進行施工的過程中，可以采用多種方法進行支護從而提高圍巖的自支護能力，其中提高圍巖自支護能力最主要是控制圍巖的松弛和坍塌。最主要的原則是穩定掌子面，及時閉合和加固地層。其中具體施工方法如下：（1）穩定掌子面采用正面噴混凝土和錨桿、超前支護；留核心土等方法。（2）及時閉合采用設臨時仰拱或底部橫撐、加固強基腳、向底部地層注漿加固、以及設底部錨桿、改變施工方法等措施。（3）加固地層可以采用注漿加固、超前支護、地表面加固等方法。以上這幾種方法可以根據具體情況進行配合使用。保障工程的順利進行。

常用的開挖工法有臺階法、環形導坑（預留核心土）法、CD法、CRD法、雙側壁導坑法等。具體采用何種方法需要根據工程地質勘測所得出的數據選用，同時由于在開挖的過程中可能會出現一段巖層與另一段巖層的地質情況不一樣的情況，需要根據現場實際及時的對開挖工法進行調整，在選擇開挖工法時，需要在保障工程安全的情況下，從易到難選用工法，開挖步驟要做到盡量簡單，同時一旦選定了開挖工法，在實際施工時就應嚴格執行，只有在與設計人員做好溝通且設計人員同意的基礎上才可更改。

其中三臺七步流水法是使用最多的方法。下面主要對三臺階七步法進行介紹，“三臺階七步法”是以弧形導坑開挖留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開，平行推進的隧道施工方法。 “三臺階七步法”施工的優點：（1）適用范圍廣?？蛇m用多種地質結構，不同跨度和多種斷面形式的隧道，施工靈活多變。（2）能夠保證施工安全和進度。施工空間大，方便機械施工，可以多個作業面錯開同時施工，提高了開挖效率。

其中三臺七步流水法也注意事項如下：上臺階每循環開挖進尺Ⅴ、Ⅵ級圍巖不大于1榀鋼架，Ⅳ級不大于2榀。邊墻開挖進尺不大于2榀。仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿（管），每循環開挖進尺不大于3m。初期支護封閉成環位置距掌子面距離原則上不宜不大于2倍洞徑。根據地質、量測情況，設置臨時仰拱或橫撐。

結語

軟弱圍巖隧道是隧道施工時經常遇到且施工難度較大的工程，本文主要針對施工過程中容易出現的安全注意事項以及如何做好安全施工的施工方案進行了介紹。

[1]劉建友，趙勇，過燕芳.軟弱圍巖隧道安全快速施工技術研究[J].隧道建設，2011（08）.

[2]李林，李德才.深圳地鐵區間隧道軟弱圍巖超前預加固施工技術研究[J].現代隧道技術，2005（08）.