大斷面隧道軟弱圍巖的施工技術(shù)敘述

葉兵

摘 要：伴隨著我國(guó)的鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)在客運(yùn)線路及高鐵線路的建設(shè)也隨之?dāng)U大起來(lái)，在這些鐵路的建設(shè)中，有大量的大型斷面隧道，大部分的大型斷面隧道的始挖斷面面積超過(guò)了150平方米，還有的斷面面積超過(guò)200平方米。針對(duì)這些大型的斷面隧道，在施工過(guò)程中的難點(diǎn)在于，隧道的軟弱破碎圍巖，如何處理這些軟弱破碎圍巖就是文章所要著重講述的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：大斷面隧道；軟弱破碎圍巖；力學(xué)特性

當(dāng)前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得以快速發(fā)展，一個(gè)重要的原因不能夠被忽視，那就是我國(guó)的交通建設(shè)，尤其是基礎(chǔ)建設(shè)方面，在客運(yùn)線路及高鐵線路的建設(shè)上，都是投入了巨大的財(cái)力及物力，我國(guó)在這方面的建設(shè)已然走入了發(fā)展的快車道。在建設(shè)高鐵的過(guò)程中，對(duì)于高鐵的線路地形有著非常高的要求。所以近些年中，在偏遠(yuǎn)山區(qū)的高鐵施工中，橋梁隧道在高鐵建設(shè)的全線施工中所占據(jù)的比例越來(lái)越大，在高鐵建設(shè)中的地位也越來(lái)越高。200至250km/h的速度范圍是現(xiàn)行的高鐵運(yùn)行中的一個(gè)標(biāo)配速度，高鐵在橋梁隧道的內(nèi)部行進(jìn)的過(guò)程中，就會(huì)產(chǎn)生一些物理學(xué)上的動(dòng)力，在此我們稱為空氣動(dòng)力。為了克服這一動(dòng)力對(duì)于高鐵本身，或是橋梁隧道本身帶來(lái)的沖擊，我們?cè)诮ㄔO(shè)高鐵時(shí)，通常使用雙隧道的施工技術(shù)，這樣就導(dǎo)致了在高鐵建設(shè)的線路上，大斷面的隧道不斷地出現(xiàn)，而且隧道的凈面積都在100平方米以上，一般情況下，隧道開(kāi)挖時(shí)的面積都會(huì)達(dá)到150平方米以上。但是在軟弱破碎圍巖的地質(zhì)施工中，大斷面的隧道施工難度還是很大的，在以前的高鐵隧道施工中，我們都是應(yīng)用的比較傳統(tǒng)的礦山施工法進(jìn)行修建高鐵施工，但是隨著現(xiàn)在高鐵隧道施工的凈面積的不斷增大，礦山施工法對(duì)于處理軟弱破碎圍巖的地質(zhì)的缺陷就顯現(xiàn)得較為突出，這種施工方法無(wú)法解決軟弱圍巖的變形時(shí)間問(wèn)題。文章就詳細(xì)講述一下新型針對(duì)軟弱圍巖的隧道施工技術(shù)。

1 高鐵施工中的針對(duì)軟弱破碎圍巖地質(zhì)的隧道的開(kāi)挖技術(shù)

針對(duì)于軟弱破碎圍巖地質(zhì)的隧道在開(kāi)挖技術(shù)上有以下幾種技術(shù)方法可以在施工中采用：（1）隧道開(kāi)挖臺(tái)階法；（2）隧道開(kāi)挖預(yù)留核心土環(huán)形方式的開(kāi)挖法；（3）隧道開(kāi)挖CD法；（4）隧道開(kāi)挖CRD法；（5）隧道開(kāi)挖的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。這五種軟弱破碎圍巖的地質(zhì)的隧道開(kāi)挖的技術(shù)方法主要原理就是對(duì)小斷面進(jìn)行支護(hù)并且封閉，來(lái)增加高鐵隧道的穩(wěn)定能力。這幾種方法雖然在高鐵隧道的穩(wěn)定性方面具有幫助，但是，這幾種方法也在很大程度上限制了較大型的隧道施工設(shè)備的應(yīng)用，就會(huì)使整個(gè)高鐵的隧道施工工期變長(zhǎng)，進(jìn)度變慢，施工的安全也得不到相應(yīng)的保障。一旦碰到隧道過(guò)深的施工條件，隧道的變形就得不到有效的控制，高鐵的施工質(zhì)量就得不到保障。在高鐵隧道施工中，也不要完全為了滿足安全施工的要求，而使用較多，甚至是過(guò)多的支護(hù)來(lái)進(jìn)行高鐵隧道施工，這樣，就會(huì)無(wú)限期地延長(zhǎng)隧道施工工期，而且在施工支護(hù)時(shí)，也較容易出現(xiàn)安全事故，所以要特別注意這一點(diǎn)。

當(dāng)前在礦山行業(yè)當(dāng)中，對(duì)于軟弱破碎圍巖的討論和研究還是比較多的，但是在高鐵的隧道施工中這方面的討論研究就會(huì)比較少了。礦山中的隧道研究和高鐵中的隧道研究完全不一樣，礦山的隧道的斷面是小斷面隧道，而且運(yùn)行使用的時(shí)間也會(huì)比較短，帶有臨時(shí)的性質(zhì)，對(duì)于隧道的彎曲變形的控制的要求比較低；相比較而言，高鐵的隧道則完全相反，高鐵的隧道的斷面是大斷面隧道，而且運(yùn)行使用的時(shí)間很長(zhǎng)，帶有永久使用的性質(zhì)，對(duì)于隧道的彎曲變形的控制的要求非常高。兩種隧道的區(qū)別就決定了在研究過(guò)程中的側(cè)重點(diǎn)的不同，我國(guó)經(jīng)過(guò)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的方式已經(jīng)成功的在高鐵隧道的施工中，有了一些成功的施工經(jīng)驗(yàn)，但是在軟弱破碎圍巖地質(zhì)的大隧道的施工技術(shù)，還是一個(gè)空白的狀態(tài)。

2 簡(jiǎn)單敘述軟弱破碎圍巖的種類并分析其力學(xué)性能

軟弱破碎圍巖通常情況下分為兩種類型，一種是地質(zhì)破碎軟巖，另一種是工程破碎軟巖。地質(zhì)破碎軟巖具有：（1）強(qiáng)度較低；（2）孔隙較大；（3）膠結(jié)度較差；（4）易受到構(gòu)造曲面的風(fēng)化及人工切割影響等特點(diǎn)，地質(zhì)破碎巖石是一種含有較多量的粘性礦物質(zhì)的巖層。

工程破碎軟巖具有：（1）容易受到工程力的影響而發(fā)生塑性變形；（2）巖層軟，松，弱等特點(diǎn)。在工程破碎軟巖中，我們要求的是工程破碎軟巖的強(qiáng)度要與施工的工程載荷相適應(yīng)。工程載荷的大小和軟巖的巖層強(qiáng)度就決定了破碎軟巖的相對(duì)性質(zhì)；在施工載荷一定的情況下，巖體的強(qiáng)度高于工程載荷的巖石我們成為硬巖；巖體的強(qiáng)度低于工程載荷的巖石我們成為軟巖。

軟弱破碎圍巖的力學(xué)特性大致體現(xiàn)為：（1）軟弱破碎圍巖的結(jié)構(gòu)互相交織；（2）軟弱破碎圍巖分布隨機(jī)；（3）軟弱破碎圍巖并沒(méi)有很明確的方向特性；（4）整體的抗壓強(qiáng)度不高；（5）開(kāi)挖后的穩(wěn)定性較差等。我們?nèi)绻麖膸r層的總體布置上來(lái)看，巖層會(huì)顯示出它的彈性塑性的特質(zhì)，這種彈性塑性的特質(zhì)會(huì)在巖體因?yàn)橥鈶?yīng)力的存在而造成巖體損壞時(shí)，給巖體的變形一個(gè)塑性強(qiáng)度，達(dá)到保護(hù)巖層的目的。

3 分析軟弱破碎圍巖的地質(zhì)特點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，軟弱破碎圍巖的地質(zhì)特點(diǎn)有兩個(gè)：第一個(gè)是它的地質(zhì)特性；另一個(gè)是它的工程特性，下面依次來(lái)敘述一下。

3.1 軟弱破碎圍巖的地質(zhì)特性

軟弱破碎圍巖指的是殘破積土。具體方面有荷塘的積淤，沖積層、人工填土層，黃土等。軟弱破碎圍巖有以下特點(diǎn)：（1）由于內(nèi)摩擦的角度偏小，導(dǎo)致了圍巖的粘聚力不足，偏弱；（2）較容易出現(xiàn)流滑變形，蠕變現(xiàn)象，膨脹擴(kuò)張問(wèn)題等不穩(wěn)定的情況。軟弱破碎圍巖在不同區(qū)域會(huì)出現(xiàn)不同的特性，在南方和北方的這種圍巖也具有各自的特點(diǎn)。北方的軟弱破碎圍巖受到北方干燥氣候的影響，含水量較低，容易吸收水分，使圍巖出現(xiàn)固態(tài)移動(dòng)現(xiàn)象，因此，北方的軟弱破碎圍巖在隧道施工中容易出現(xiàn)崩塌的現(xiàn)場(chǎng)，在施工中，比較危險(xiǎn)；而南方的軟弱破碎圍巖受到南方多雨氣候的影響，含水量較高，在施工中，吸水性小，不容易出現(xiàn)崩塌事故，這主要是由于南方的軟弱破碎圍巖本身就存在固體流動(dòng)性。

3.2 軟弱破碎圍巖的工程特性

在施工的工程中，我們一方面要結(jié)合當(dāng)?shù)剀浫跗扑閲鷰r的特性，另一方面還要結(jié)合高鐵隧道的本身的特點(diǎn)，否則在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)問(wèn)題。在高鐵工程施工中要注意以下四個(gè)問(wèn)題。（1）基于上面的敘述，我們知道軟弱破碎圍巖的穩(wěn)定性能不夠，容易出現(xiàn)坍塌事故，這樣就會(huì)給工程的進(jìn)度造成影響，因?yàn)橛捎趪鷰r的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致在施工過(guò)程中不易形成仰坡。一旦在加固洞口的過(guò)程中出現(xiàn)下沉，那么就極容易出現(xiàn)洞口的安全事故。（2）因?yàn)檐浫跗扑閲鷰r在擾動(dòng)后的自身穩(wěn)定能力比較差，這樣就會(huì)在自身穩(wěn)定上花費(fèi)比較多的時(shí)間，造成了工程工期延長(zhǎng)，影響施工的進(jìn)度。（3）由于大多數(shù)的高鐵隧道施工都處在地形比較復(fù)雜的地方，很多施工的地形需要探測(cè)一次以上，這樣就會(huì)使得在隧道設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生改變，給工程的施工帶來(lái)了不確定的更改因素，影響了隧道工程的施工。（4）當(dāng)高鐵隧道在施工過(guò)程中遇到軟弱破碎圍巖的地質(zhì)時(shí)，隧道的施工的危險(xiǎn)就會(huì)加大至少一倍以上的系數(shù)，這樣就給現(xiàn)場(chǎng)的施工人員或者管理人員帶來(lái)了人身安全的影響，也給施工的質(zhì)量帶來(lái)了影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)這些大型的斷面隧道，在施工的過(guò)程中的難點(diǎn)在于，隧道的軟弱破碎圍巖，我們應(yīng)該熟悉各種地質(zhì)的特點(diǎn)，根據(jù)它們的特點(diǎn)來(lái)施工，保證施工的安全、可靠。

參考文獻(xiàn)

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