軟弱圍巖隧道工程施工安全技術

李佩

摘 要：隧道工程作為交通工程施工中不可或缺的重要組成部分，如若出現軟弱圍巖，勢必會對施工的整體效果造成影響。若針對此類條件的底層仍采用普通的施工技術，則勢必將為后續施工埋下安全隱患，故針對軟弱圍巖的處理，應采取有針對性的措施。

關鍵詞：軟弱圍繞；隧道工程；施工技術

中圖分類號：U455.49 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）08-0122-02

Construction Safety Technology of Tunnel Engineering

in Soft Surrounding Rock

LI Pei

（Duyun Highway Management Office，Duyun Guizhou 550002）

Abstract： Tunnel engineering as an indispensable part of traffic engineering construction， if there is weak surrounding rock， it will inevitably affect the overall effect of construction. If the ordinary construction technology is still applied to the bottom of such conditions， it will surely bury hidden dangers for subsequent construction. Therefore， for the treatment of weak surrounding rock， we must take targeted measures.

Keywords： soft surrounding；tunnel engineering；construction technology

所謂軟弱圍巖，即指部分強度與膠結程度均較低且容易受到風化作用影響的軟弱地層條件。而針對此類條件的地層，因受應力水平及深埋條件的影響較大，故若不采取有針對性的措施，便容易導致施工地段產生一定的施工變形。而即便是采取新型施工安全技術，也將受到軟弱圍巖安全現狀的制約而無法與正常施工發展相適應。對此，要想確保整個隧道工程的施工質量，必須對軟弱圍巖隧道工程施工安全技術的運用給予高度重視[1]。

1 軟弱圍巖隧道工程的基本特征和危害

1.1 軟弱圍巖的基本特征

由于軟弱圍巖通常是因靜水流動時，其表面所漂浮的松軟懸浮物因大量沉積而最終形成的地層，故其成分中，絕大多數均是擁有較大含水量的軟性黏土或淤泥。而淤泥的內部結構不僅極為松散，且結構之間具有較大間隙，因而導致其透水性能亦相對較差。此外，由于組成軟弱圍巖的均為直徑較小的顆粒粒子，且絕大部分直徑都小于0.05mm，故使得組成軟弱圍巖中部分黏土的整體結構極為緊密，外部的水分很難滲入其中，從而造就軟弱圍巖極弱的透水性，此類軟弱圍巖可在極大程度上降低外界對其的影響，并且可達到一種相對平衡的狀態；而另一種軟弱圍巖，其均是以結合水的方式存在于圍巖之中，即大部分的水分均與圍繞顆粒緊密結合到了一起，故而導致自由水含量大幅減少，而大量水分無法及時由軟弱圍巖的內部土壤中排出，勢必減緩其內部土壤的固結速度，這樣所形成的巖體，無論是硬度還是強度都要遠低于相應的施工標準[2]。因此，當部分軟弱圍巖受到外界施工的剪應力時，便容易因承受能力的缺陷而出現剪應破壞現象。

1.2 軟弱圍巖的危害

基于軟弱圍巖本身具備的透水性能差及固結速度緩慢的特征，使得施工工程路面呈現出的穩定性與承載性能亦相對較大。同時，軟弱圍巖還容易導致路堤滑坡及路基沉降現象的發生。首先，仍舊是源于軟弱圍巖本身性能，故導致公路的穩定性亦相對較低，如若遇到坡度路面施工，其不穩定性將被進一步放大，而當受到外界強大壓力時，便容易產生滑坡，進而引發施工事故。而引發路基沉降則主要是因軟弱圍巖的含水量較大，且其內部結構中具有眾多的微小間隙，故在長時間受到外界壓力的擠壓時，便容易導致路基沉降現象的發生，嚴重的甚至將引發路面坍塌或斷裂，從而對開車人的生命安全造成嚴重威脅。

2 軟弱圍巖隧道工程施工安全技術分析

2.1 圍巖變形控制技術分析

國內曾出現過數次因軟弱圍巖施工未能采取相應的施工安全技術，而導致隧道坍塌的嚴重施工事故。對于軟弱圍巖的施工，相關管理部門必須給予高度重視，為防止掌子面變形，具體可采取以下幾種控制技術，諸如超前支護技術、掌子面錨桿技術、掌子面噴混凝土封閉技術及預留核心土技術等。其中，超前支護技術便是所謂的“先支后挖”技術，先支是要在隧道的開挖輪廓上增添一項水平加固的支護結構。掌子面錨桿技術主要是通過設置掌子面錨桿來防止圍繞開挖后掌子面可能出現的位移現象，如此一來，既可為之后的大斷面開挖創造有利條件，又能有效控制圍巖支護可能出現的變形[3]。

2.2 隧道開挖坍塌控制技術

由于軟弱圍巖底層本身具備不穩定性，若其再度處于支護基礎懸空的情況下，則其穩定性還將大幅降低，進而導致坍塌事故的發生。因此，針對此地層的施工，必須采取落地開挖技術。所謂落地開挖，則是在實際開挖前，首先對斷面提供一個臨時的支護結構，以防止拱腳下沉。而最常見的落底開挖控制技術包含以下三種技術：臨時的抑拱安全技術、鎖腳錨管安全技術及擴大拱腳安全技術。其中，臨時抑拱安全技術主要是在臺階開挖的軟巖大斷面隧道中使用，使用該技術，能讓臺階變為暫時封閉的狀態，而如此便能對斷面實施有效的支護沉降保護，從而確保臺階開挖過程的施工安全。而鎖腳鉚管安全技術，則是將鉚管作為承載結構，將上部初期的支護壓力傳遞到工程整體能承受的部位，從而防止開裂現象的發生，繼而保證施工過程的安全。至于擴大拱腳安全技術，則是通過減小基礎展寬對低地基所造成的壓力來防止沉降面積的進一步擴大。

2.3 灌漿技術對圍巖結構的處理

針對隧道項目的施工，其前期需要對圍巖的結構予以加固處理，而處理過程則可采用高壓灌漿技術來改善整個隧道施工范圍內的圍巖結構，至于具體的方式則是將砂漿填充至軟弱圍巖的空隙，以增強軟弱圍巖的強度與硬度，繼而大幅提升圍巖周圍結構的穩定性。當然，該技術雖能增強圍巖結構的穩定性，但圍巖的承載能力卻未得到加強，對此，施工人員于實際的施工過程中還應特別重視挖掘的方法，盡可能減少對周邊圍巖的震動。

3 案例分析

3.1 工程概況

針對麻架高速小七孔隧道工程，在其東風西路的南北兩側分別建設高速進站口與出站口，而要連接兩者便需在東風西路建設一條寬6.5m、拱高5.8m且拱頂與東風西路距離為3.0m的連同隧道。通過分析此區域內地層土壤條件，發現在距表面1.2、4.8、8.0m處均為軟弱圍巖結構，故為確保工程整體質量，必須采用相關的安全技術。

3.2 具體的施工方法

第一，管棚施工。管棚施工主要是在挖掘地下隧道之前開展，其是通過在周邊巖體中鉆孔并安裝具有較大慣性力矩的鋼管，以起到對周圍巖體的支撐作用，進而防止上方土層發生坍塌、沉降和斷裂等現象。至于管棚的建造，通常是采用DN100無縫鋼管，并在鋼管內放入直徑為50mm的鋼筋，再輔以灌漿，使其壓力達到0.6～1.0MPa。

第二，襯砌施工。襯砌施工的目的是防止圍巖變形。為了提升高速公路施工面的穩定性，在洞口開挖完成后便需立即進行襯砌施工工序。此工序在隧道工程中的應用極為普遍，具體方式是在實際施工開始前，首先測量該區域的各類數據，如地層條件、地層表面的承受能力等，以便確認其是否滿足相應施工標準，如若滿足，則可進行后續施工，反之，則需先用水泥混凝土進行澆筑，待其強度滿足80%的標準時方可進行后續施工。

第三，監控測量。監控測量的主要任務是明確施工區域的圍巖狀態是否滿足施工需求，如若滿足，則可就此制定施工計劃，而若不滿足，則應對施工參數予以適當調整，以確保施工后的路面形變抵御30mm的極限值。

4 結語

總之，在隧道施工項目中，軟弱圍巖是較為常見的問題之一，基于軟弱圍巖本身的特性，勢必會對隧道施工的質量控制造成較大影響，故為確保施工的安全性，施工方務必要選擇合理的軟弱圍巖處理方式，嚴格把控好每一個細節，從而確保隧道的施工質量，繼而保護乘客的生命安全。

參考文獻：

[1]劉志剛.軟弱圍巖隧道臺階法施工中拱腳穩定性及其控制技術[J].工程技術（文摘版），2017（1）：64.

[2]許志城.樁基礎導向墻長管棚聯合支護技術在軟弱圍巖隧道進洞施工中的應用[J].施工技術，2017（s1）：729-732.

[3]張俊偉.針對軟弱圍巖公路隧道施工技術的討論[J].建筑工程技術與設計，2017（9）：73.