軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術的分析

摘 要：隨著道路交通技術的不斷發展，大斷面隧道在交通建設項目中的應用越來越廣泛，進一步推動了我國道路交通領域的穩定發展。但是，因為一些地區的地質條件比較復雜，軟弱地層的情況比較嚴重，難以確保土層的穩定性，給大斷面隧道施工增加了很大的難度。本文將從軟弱地層的角度出發，結合工程的實際情況選擇合適的施工技術，有效的進行大斷面隧道施工方案的優化

關鍵詞：軟弱地層；大斷面隧道施工；方案優化；技術分析

前言：近幾年來，軟土地層的大斷面隧道施工受到了學術界的高度重視，在專業理論知識的基礎上對地層變形規律、經驗參數等方面內容進行重點研究，為軟弱地層大斷面隧道施工方案的設計以及施工技術的選擇提供了可靠的參考依據。但是，在實際施工過程中，仍然會出現施工設計方案難以進行的情況，還需要針對不同類型的施工項目進行分析，進一步確保施工項目的質量安全和穩定性。

1、工程概況

本文將針對某地區鐵路大斷面隧道軟弱土層的施工為例進行分析，施工里程范圍：DK174+801～DK187+000，線路長12.199公里；隧道長6.879km（其中三線0.913km，雙線0.902km），隧道3+2*0.5座（楊家村隧道出口端、大村隧道、大平掌隧道、大田村隧道、大尖山隧道進口端），管段內隧道圍巖以凝灰巖、板巖為主，圍巖節理發育、涌水量較大、風化嚴重。主要采用了CRD技術進行大斷面隧道軟土地層的施工，尤其是針對大村隧道進口全風化凝灰巖三線斷面的施工進行重點分析。大村隧道進口段圍巖為強風化-全風化凝灰巖、板巖夾石英斑巖、硅質巖，巖石軟硬不均，巖石較破碎。楊家村車站深入 隧道，設置三線車站段363m，車站段隧道開挖采用CRD工法施工，隧道開挖凈寬20.3m，凈高14.01m。在現場施工中針對設計工法在實施過程中的問題對工法進行相應調整來滿足現場施工的安全、質量、進度要求[1]。

2、軟弱地層大斷面隧道的施工技術分析

2.1 CRD技術

CRD技術是比較常用的軟弱地層大斷面隧道的施工技術，主要是指在左右兩側分別開挖，將大跨度隧道變成兩個小跨度隧道再開挖，分別在左右兩個部分設置臨時支撐，在開挖支護后形成獨立的閉合單元。CDR技術的優勢在于能夠增加頂板的穩定性，早期沉降效果比較好，支護結構受力均勻[2]，能夠在一定程度上解決地層變形的情況。但是，CRD技術的施工工序比較復雜，并且所消耗的施工成本高，在施工的過程中會浪費大量的時間，還需要進行技術上的優化與更新。

2.2 三臺階七步開挖技術

三臺階七步開挖技術在使用過程中將隧道分為7個工作面，在開挖的過程中相互錯開，從整體的角度進行支護，在逐步向縱深推進作業。三臺階七步開挖技術主要采用平行開挖的方式，在實際施工中，能夠大大的縮短施工工期，進一步提升軟弱地層大斷面隧道施工的效率。

3、軟弱地層大斷面隧道施工方案的設計

本文主要采用CRD技術進行大斷面隧道的軟弱地層施工，在沒有進行施工方案優化之前，大斷面隧道的施工工序如圖1-1所示：

如圖1-1所示，弱爆破開挖1部（高9.01m），施做1部周邊支護和臨時支護；滯后1部一段距離后，弱爆破2部（高5m），施做2部周邊支護和臨時支護，必要時設置臨時橫撐。在上一循環超前支護防護下，弱爆破開挖3部（高9.01m），施做3部周邊支護和臨時支護；滯后3部一段距離后，弱爆破4部（高5m），施做4部周邊支護和臨時支護，必要時設置臨時橫撐[3]。但是，這種設計方式在實際應用過程中也存在各種各樣的問題，在一定程度上影響了軟弱地層大斷面隧道施工的效果。首先，在使用CRD技術進行施工的時候，主要針對土質隧道開挖，隧道1、3部開挖采用小型機械機械開挖，小型機械直接立于臨時仰拱上，出碴采用小型機械裝運碴土倒入2、4部，再由出碴車裝碴倒入棄土場；其次，本隧道屬于強風化-全風化巖質隧道，在施工過程中需要采用弱爆破配合機械開挖施工，隧道的開挖面積較大，而小型機械無法滿足其施工要求，所以要采用215以上挖機進行開挖，導致施工過程中出現矛盾的情況[4]。

4、軟弱地層大斷面隧道施工方案的優化

針對軟弱地層大斷面隧道施工過程中存在的問題進行分析，施工單位應該對軟弱地層大斷面隧道施工技術進行深入分析，積極進行CRD技術的調整，確保其調整后的施工技術能夠滿足施工方案設計中的個性化需求，為整個施工過程的安全進行提供基本保障。圖1-2為改進后的軟弱地層大斷面隧道施工工序示意圖。

由圖1-2可知，機械開挖輔以弱爆破開挖1部，施做1部周邊支護和臨時支護，通過對開挖高度的調整來確保掌子面的穩定性和開挖支護的安全性。滯后1部一段距離后，機械開挖輔以弱爆破2部，施做2部周邊支護和臨時支護，結合施工現場的實際情況進行開挖步驟的調整，保證機械能夠正常上下1、2部坑道，同時1、 2 部初支完成后能保證受力成環。滯后2部一段距離后，機械開挖輔以弱爆破3部，分別施做3-1部周邊支護和3-2部周邊支護，3部和4部開挖時候預留5部以保證中隔壁支撐以及施工機械的上下。滯后3部一段距離后，機械開挖輔以弱爆破4部，分別施做4-1部周邊支護和4-2部周邊支護，3部和4部開挖面按臺階法要求開挖，同時開挖面間隔保持在3m內以便保證不影響其他部開挖[5]。

5、結論

綜上分析可知，本文以某地區鐵路大斷面隧道軟弱土層的施工為例進行分析，通過CRD技術的合理使用進行大斷面隧道軟弱土層施工方案的調整，進一步提升掌子面的穩定性和開挖支護的安全性，有效解決了爆破施工造成的危害，提高大斷面隧道軟弱土層的施工進度，確保大斷面隧道軟弱土層施工的質量安全。

參考文獻：

[1] 申靈君.軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術研究[D].中南大學，2012.

[2] 李紅兵.軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術[J].山西建筑，2014，28：197-199.

[3] 馮躍.軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術分析[J].黑龍江交通科技，2016，11：132-133.

[4] 史志軍.軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術研究[J].建筑技術開發，2016，11：30-31.

[5] 高偉民.軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術研究[J].江西建材，2015，05：134.