探析隧道軟弱圍巖施工技術(shù)

王永軍

【摘 要】隧道施工過程中，軟弱圍巖經(jīng)常會(huì)遇到，因?yàn)槠湟恍┎涣继攸c(diǎn)，增加了施工難度，施工質(zhì)量不容易控制，容易影響到工程安全。針對(duì)這種情況，就需要深入把握隧道軟弱圍巖的特點(diǎn)，采取科學(xué)的施工工藝，控制每一個(gè)環(huán)節(jié)的施工，促使軟弱圍巖隧道施工質(zhì)量得到保證。

【關(guān)鍵詞】隧道；軟弱圍巖；施工技術(shù)

研究發(fā)現(xiàn)，軟弱圍巖隧道施工具有較大的難度和較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，容易出現(xiàn)各類安全事故。近些年來(lái)，隧道工程出現(xiàn)的重大安全事故中，有超過60%的為圍巖軟弱導(dǎo)致的，這些事故除了造成財(cái)產(chǎn)損失之外，還會(huì)威脅到人們生命安全，需要引起人們足夠的重視。結(jié)合軟弱圍巖的地質(zhì)特征與地形特點(diǎn)，采取科學(xué)的施工工藝，制定完善的施工方案，控制施工質(zhì)量。

1 軟弱圍巖的地質(zhì)特征與變形

1.1 地質(zhì)特征

相較于一般巖石來(lái)講，軟弱圍巖具有較低的強(qiáng)度，根據(jù)確定的工程巖體標(biāo)準(zhǔn)，軟弱圍巖的單軸飽和抗壓強(qiáng)度在30MPa以內(nèi)，流滑、膨脹為軟巖特點(diǎn)，且具有較小的內(nèi)摩擦角。從地域角度來(lái)講，我國(guó)北方軟巖有較低含水量，失去水分之后，呈現(xiàn)固態(tài)特征，在擾動(dòng)作用下，崩塌問題容易出現(xiàn)。而南方軟巖具有較高含水量，在擾動(dòng)作用下，則會(huì)呈現(xiàn)液態(tài)特征。在劇烈振動(dòng)作用下，將會(huì)在較大程度上影響到軟弱圍巖，裂隙、斷層等問題容易出現(xiàn)，特別是結(jié)構(gòu)面上如果有較為軟弱的充填物，將會(huì)極大降低圍巖穩(wěn)定性。圍巖具有較差的賦存環(huán)境，軟弱圍巖所處環(huán)境具有不良的地應(yīng)力，塌方、涌水等災(zāi)害經(jīng)常出現(xiàn)。

1.2 軟弱圍巖變形

實(shí)踐研究表明，在隧道施工實(shí)踐中，圍巖往往會(huì)出現(xiàn)一些問題，如彈性變形、塑性變形，斷裂和損傷隨之而來(lái)。相較于堅(jiān)硬圍巖，軟弱圍巖具有差異化的變形特點(diǎn)；首先是具有較大變形量，開挖隧道之后，具有顯著的塑性變形；具有較快的變形速度，軟弱圍巖形變后，變形隨之出現(xiàn)；且有較長(zhǎng)變形時(shí)間，隧道開挖中，軟弱圍巖除了變化較快之外，持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)，且具有明顯的蠕變特性；軟弱圍巖具有更大的擾動(dòng)范圍，擴(kuò)大了軟弱圍巖隧道周圍塑性區(qū)之后，如果不及時(shí)的支護(hù)，或者結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不符合要求，就會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大擾動(dòng)范圍。

2 對(duì)軟弱圍巖施工工藝科學(xué)制定

上文已經(jīng)提到，相較于一般圍巖，軟弱圍巖具有更低的強(qiáng)度和較差的自穩(wěn)能力，隧道開挖過程中破壞到地應(yīng)力分布，會(huì)有一圈松動(dòng)圈形成于隧道周圍。如果采取了不正當(dāng)?shù)氖┕すに嚰肮こ檀胧?，將?huì)導(dǎo)致工程事故的發(fā)生。因此，在軟弱圍巖隧道施工中，需要嚴(yán)格控制變形，預(yù)防塌方的出現(xiàn)。合理確定開挖方法，控制變形，保證順利掘進(jìn)隧道。

2.1 超前支護(hù)

現(xiàn)階段，超前管棚、超前小導(dǎo)管為施工較為常見的支護(hù)方式；在隧道施工中采取超前支護(hù)，可以有效支護(hù)前方圍巖，施工過程中，加固周邊土層，借助于雙層小導(dǎo)管來(lái)加固松散地段，以便進(jìn)一步擴(kuò)大加固圈的范圍。

2.2 強(qiáng)鎖腳

將強(qiáng)鎖腳合理運(yùn)用到軟弱圍巖隧道中，可以顯著控制地基軟化，以便有效控制上臺(tái)階支護(hù)下沉及下臺(tái)階懸空下沉。

2.3 墊塊、槽鋼

本種技術(shù)與擴(kuò)大基礎(chǔ)具有類似的作用，避免工字鋼出現(xiàn)懸空現(xiàn)象，顯著提升豎向角度的拱腳承載力。此外，通過有效焊接工字鋼和槽鋼，可以形成一個(gè)整體，有效控制軟弱圍巖。

2.4 臨時(shí)仰拱

有較大變形的地段出現(xiàn)于軟弱圍巖隧道施工中，閉合操作需要及時(shí)開展和完成，以便有效提升結(jié)構(gòu)承載力，控制變形，避免發(fā)生嚴(yán)重的塌方問題。此外，在施工過程中，需要對(duì)上下臺(tái)階均衡推進(jìn)，促使工作效率得到提升，在兩周之內(nèi)能夠完成初期支護(hù)封閉成環(huán)，有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

3 軟弱圍巖隧道施工技術(shù)

3.1 合理設(shè)置輔助作業(yè)面

施工的軟弱圍巖如果有較為平緩的地形，那么正面暗挖很難開展；通常情況下，地形條件符合要求的話，會(huì)采取輔助作業(yè)面，包括平導(dǎo)、橫洞等，將軟弱圍巖躲開，之后施工開展于軟弱圍巖條件較好的地段區(qū)域，通過鋪底襯砌，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，循序漸進(jìn)，促使軟弱圍巖掘進(jìn)工作得到順利開展。

3.2 合理選擇正面進(jìn)洞及洞內(nèi)施工技術(shù)

為了保證軟弱圍巖施工質(zhì)量，需要充分考慮工程地形及地質(zhì)條件，合理選擇及確定正面進(jìn)洞技術(shù)；回填反壓法、虛擬洞門、圍巖改善等都被經(jīng)常運(yùn)用到。軟弱圍巖所在較陡的仰坡，且有滑動(dòng)面出現(xiàn)，那么在靠近作業(yè)面時(shí)，不能夠采取拉槽刷坡方法，而是要將接長(zhǎng)明洞方法運(yùn)用過來(lái)，長(zhǎng)明洞長(zhǎng)度的確定，需要綜合考慮圍巖平衡側(cè)面及正面推力。如果坡面比較陡峭，且全斷面與仰坡難以接近，施工過程中，則可以將擋墻夯填土反壓邊仰坡方法運(yùn)用過來(lái)。在軟弱圍巖施工實(shí)踐中，需要將泄水導(dǎo)洞打設(shè)出來(lái)，避免地基遭到水分的軟化作用。若軟弱圍巖只有較淺的下伏深度，則需要挖掉軟土，之后采取施作護(hù)拱方法。

4 軟弱圍巖隧道施工重點(diǎn)控制內(nèi)容

4.1 預(yù)防隧道塌方

塌方問題容易出現(xiàn)于軟弱圍巖隧道施工過程中，如果出現(xiàn)塌方問題，會(huì)增加施工難度，出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失，因此，就需要對(duì)塌方有效預(yù)防。在軟弱圍巖施工過程中，相關(guān)施工人員需要充分科學(xué)認(rèn)識(shí)地質(zhì)情況，對(duì)施工進(jìn)度與方法等合理安排，避免出現(xiàn)塌方問題。要定期經(jīng)常的培訓(xùn)施工人員，增強(qiáng)其安全意識(shí)，促使每一個(gè)施工人員都能夠意識(shí)到塌方的危害，施工過程中，能夠嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，規(guī)范施工人員的各項(xiàng)行為操作。施工過程中，將施工安全、質(zhì)量保障理念樹立下去。此外，還需要積極創(chuàng)新施工技術(shù)，構(gòu)建嚴(yán)格的紀(jì)律體系，科學(xué)開展施工管理工作，提前預(yù)報(bào)地質(zhì)情況。

4.2 爆破超欠挖控制

研究發(fā)現(xiàn)，爆破超欠挖會(huì)直接影響到軟弱圍巖隧道的施工質(zhì)量、施工進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)效益，需要科學(xué)合理的控制。在隧道施工中，非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)為開挖，如果出現(xiàn)了過度的超挖問題，會(huì)增多出渣量及襯砌量，導(dǎo)致工程造價(jià)提升，且局部超挖的發(fā)生，會(huì)集中應(yīng)力，對(duì)圍巖穩(wěn)定性造成不利影響。而欠挖的出現(xiàn)，則會(huì)對(duì)襯砌厚度造成影響，處理難度加大。因此，隧道開挖過程中，需要對(duì)超欠挖嚴(yán)格控制，避免對(duì)下一道工序的正常施工造成影響。超欠挖會(huì)直接受到爆破的影響，因此，就需要對(duì)爆破工序合理控制。

4.3 襯砌防排水

要將以防為主、防排結(jié)合的廁貫徹到隧道結(jié)構(gòu)襯砌防排水施工中。完成隧道施工初期襯砌后，需要將防排水措施及時(shí)運(yùn)用過來(lái)，對(duì)彈簧透水盲管合理設(shè)置，借助于溝槽排出水。軟弱圍巖隧道防水層施工中，需要考慮多方面的內(nèi)容，如混凝土表面十分粗糙，需要科學(xué)處理，保證足夠整潔后，方可以對(duì)防水板有機(jī)鋪設(shè)。防水板鋪設(shè)工序完成之后，避免施工人員隨意行走，否則很容易造成破壞。在綁扎鋼筋的過程中，也需要密切注意，避免破壞到防水層；如果不慎破壞到水板處，要及時(shí)補(bǔ)焊。在焊接鋼筋過程中，為了避免防水層受到花火的破壞。則需要借助于石棉來(lái)遮擋周圍，焊接工序完成之后，不要急著撤走石棉板，需要等其徹底冷卻。要運(yùn)用振動(dòng)棒來(lái)振搗混凝土，科學(xué)控制，避免接觸到防水層。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軟弱圍巖的一些特點(diǎn)，增加了隧道施工難度和危險(xiǎn)性；如果不加以科學(xué)處理和控制，將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重危害。在軟弱圍巖隧道施工實(shí)踐中，需要充分考慮工程實(shí)際情況和各種影響因素，科學(xué)選擇施工工藝，嚴(yán)格控制施工過程，保證施工質(zhì)量和施工安全，提升效益，促進(jìn)施工企業(yè)的發(fā)展。在未來(lái)的發(fā)展中，科學(xué)技術(shù)不斷革新，我國(guó)隧道軟弱圍巖施工技術(shù)將會(huì)日趨成熟，獲得進(jìn)一步發(fā)展和完善。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]