淺談軟弱圍巖隧道施工技術與方法

李志成

摘 要：論文簡要闡述了隧道工程中常用的三大施工方法，強調了對軟弱圍巖的基本認識，同時作者對于軟弱圍巖地質條件下隧道實際施工采取何種方法與技術做了針對性的探討。

關鍵詞：隧道工程 軟弱圍巖 技術

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0039-02

1 軟弱圍巖

軟弱圍巖是地下工程對于地質條件的一個綜合性的界定，在地下隧道工程與巖土工程施工中，圍巖的性質與基本條件將決定著工程所應使用的施工方法與工程本身的技術難度。因此，對于隧道工程首先要明確圍巖的基本條件，掌握圍巖的基本性質，在此基礎上才可以在后期的施工進程中準確把握施工要點，以達到順利施工的目標。

一般而言，在地下鐵道、巖土及隧道等工程中，圍巖的種類如何界定是根據圍巖本身的強度及穩定性、風化程度及完整性等因素進行綜合考慮，進而分成不同等級和種類的圍巖，在現實施工的前期勘察階段，通過一定的技術手段對圍巖進行勘測與性質的測定，結合工程的特點得出圍巖的具體類別。隨著施工技術的不斷發展，施工工程具有相對復雜的趨勢，施工人員對地質條件的判斷與界定也有了更深層次的認識，對于圍巖的分類與認識也在不斷加深，靠簡單的感性判斷不夠科學，需要借助一些新的設備與技術才可以準確得知圍巖的具體物理性質。因此對于圍巖的認識，不同階段、不同的地質條件、不同的工程特點，圍巖的特殊性很難一概而論，需要具體問題具體解決。

2 隧道工程施工方法與理論

對于地下空間的探索，實際上歷史已經久遠，從遠古時期人們以地為穴的居住方式就形成了地下空間施工的雛形。隨著目前我國大規模的地下工程建設，包括地鐵、地下隧道、公路的地基施工等都涉及到地下工程的施工。一般而言，針對地下隧道工程，常用的基本方法有礦山法、新奧法、地質工程施工法。

2.1 礦山法

作為一種傳統的地下隧道施工方法，其基本原理是在隧道爆破后，造成周圍巖石穩定性與強度下降，受力上整體處于松弛狀態，是一種軟弱性質的圍巖，在該條件下，進行邊支護邊施工，以防止圍巖坍塌對于隧道穩定性與安全的影響。在支護的環節上，對于軟弱圍巖主要是利用剛性襯砌作為支撐，剛性襯砌最大程度地防止隧道斷面的變形，并有效地抵擋了擾動后的圍巖對開挖面的荷載。礦山法是一種暗挖法，以爆破的方式形成開挖面，并借以剛性襯砌作為臨時支撐，在實際隧道開挖的施工過程中，采用分部開挖的方式，邊開挖，邊修筑襯砌，邊支護。開挖時，首先要開挖導坑，為了最小限度減少圍巖的擾動，以導坑作為開挖的基礎向周分部擴大開挖，尤其對于軟弱具有坍塌可能的圍巖就需要結合開挖斷面的尺寸，在分部開挖中具體采取何種順序與方式進行仔細衡量才可以確定。

2.2 新奧法

新奧法是在礦山法的基礎上發展而來，其施工原理在于強調圍巖的自承重能力，以錨桿、鋼筋網、噴射混凝土等柔性手段進行主要支撐，以此抵抗圍巖的變形。實際在此過程中圍巖作為了支護系統的重要組成部分與受力部分。與傳統的礦山法相比，在手段與施工概念上而言都是一種突破。新奧法通過錨桿而形成的加固拱與噴射混凝土層形成內外兩層襯砌，混凝土同時以強大的噴射力注入到圍巖土層的縫隙中，與土層進行了結合，圍巖的穩定性與抗變形能力得到進一步提升。此外，新奧法減少了圍巖擾動的強度、頻率與持續周期，新奧法的支護手段一般不需要拆除，作為永久性支撐，嵌入到開挖面中，減少了施工的程序，相對較小的噴射層厚度又可以保證開挖的工作量，節省了開挖跨度對工程周期與穩定性的影響。

2.3 地質工程施工

地質工程施工是在隧道開挖面進行開挖與圍巖擾動前期對地質條件進行主動加固的一種方法。如常利用在隧道開挖洞口的大管棚支護技術和地面注漿技術。地質工程施工主要采用一定的工程措施，以主動方式去控制圍巖的變形與穩定性，平衡圍巖和支護的共同強度，以保住一開始就為隧道順利掘進與開挖創造一個相對寬松的施工環境。

隨著工程難度的差異性，一般在地下隧道工程中常常根據特定的地質綜合條件、水文狀況、圍巖的性質、工程性質與復雜程度，采取不同的隧道施工方法，有時候為了保障工程的安全性與穩定性常常綜合幾種方法共同發揮作用而不是單純采用其中一種。對礦山法、新奧法、地質工程施工法的分析中，筆者得知不同的方法都有其各自的優勢與不足，在實際施工中應該相互借鑒，取長補短。例如在礦山法施工的過程中常常借鑒新奧法對于支護的安全度進行監測與控制。對于地質條件比較特殊的情況，新奧法的施工比礦山法更加成熟有效，對于襯砌的要求也更加嚴格。而地質工程的施工則結合了新奧法與礦山法的優勢，從前期就開始對影響隧道施工的各種因素進行預測與準備，從宏觀上與整體施工戰略上給隧道工程一些指導。

3 軟弱圍巖下隧道工程施工方法與技術

在隧道實際施工工程中，主要涉及開挖與襯砌兩道施工工序，其次涉及到一些輔助工程如防水排水等工藝技術。在上節對三種主要隧道施工方法進行闡述的基礎上，該節重點討論對于軟弱圍巖條件下隧道工程的施工技術與方法。

首先對于實際工程的地質特征，圍巖的性質必須有個明確的認識。對地質條件與圍巖特征進行詳細的預測與勘察是在隧道工程的設計階段與施工階段首先要解決的現實問題。如在施工中采取超前地質預報、地質素描、圍巖彈性波速等對圍巖進行全面的了解與接觸，在此基礎上才可以精準確定隧道施工方案，事先做好預案工作。

其次，施工的最開始應堅持地質工程施工的基本理念，盡量做好基礎性支護工作，如對開挖洞口的大管棚超前支護、地面注漿技術等對圍巖進行事先的預應力主動防護，此舉可以有效保證后期隧道開挖中圍巖受力更加合理，并可以提高軟弱圍巖的基本力學屬性。

第三，在實際開挖的進程中，應盡量采取新奧法，對圍巖避免過多的擾動，采取光面爆破技術，保證圍巖基本受力面的均衡。對若軟圍巖應盡量增強圍巖的自穩能力，必要條件下，可以輔助配合礦山法施工，將兩者的優勢充分結合。在新奧法施工的指導下，進行分部施工，根據開挖工作面尺寸與地坑深度選擇正確的分部施工方法，如對單側壁導坑法、雙側壁導坑法、臺階法的合理運用。在軟弱圍巖受到大擾動的情況下，要盡量做好及時的防護工作，應盡量采用柔性支護技術。開挖時還應做好圍巖的監測工作，對支護系統的穩定性進行實時的反饋與控制。

第四，軟弱圍巖條件下的隧道施工，常常由于地質條件的不確定性，同一隧道不同跨度與進尺的圍巖特征存在差異性變化，對于軟弱圍巖新奧法配合礦山法往往有時候更加有效保證了隧道的順利施工。

4 結語

軟弱圍巖是隧道施工中常常碰到的地質情況，該情況下，隧道保證正常施工需要對圍巖首先有個比較全面的認識，并盡可能做好圍巖的超前支護措施，實際開挖過程中要根據工程的實際特點選擇正確的施工方法，對礦山法與新奧法進行有選擇的運用，保證隧道圍巖的自穩能力和抗變形能力。圍巖在施工擾動后，為了抵抗其松弛變形盡可能綜合運用柔性支護與剛性襯砌結合的支護手段，同時做好圍巖的實時監測與控制措施。

參考文獻

[1] 王建紅.淺談軟弱圍巖隧道施工技術[J].鐵道建筑，2006（12）：54-55.

[2] 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（S1）：381-387.

[3] 陳鑒光，張運良，曹偉.對軟弱圍巖隧道施工方法及施工工藝措施的探討[J].公路工程，2011，36（4） ：139-142.