高速公路軟弱圍巖隧道塌方處理施工技術研究

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1 軟弱圍巖的概述

1.1 軟弱圍巖的定義及分類

簡單來說，圍巖指的是在挖開隧道之后，出現應力狀態變化的隧道周邊巖土體。其中，根據巖土體的強度（結構巖土體的強度），可以將劃分為堅硬圍巖和軟弱圍巖。軟弱圍巖也可以繼續劃分，一種是巖層結構性較好的，但是巖層極容易受到破碎。另一種是巖體自身強度較差，但是極容易因為拉應力而造成巖層的破碎。

對于軟弱圍巖來說，自身的巖土體的強度較低，而造成巖土體強度較低的原因可以分為三部分，第一是巖石自身的強度較低，在我國巖石的標準等級中，一般是單軸飽和抗壓強度小于30MP的巖石就屬于軟巖第二是巖體發生了破碎化。常見的巖石結構較為堅硬，自身的強度也較高，但是如果受到了外界的激烈撞擊之后，便會使得自身的結構出現裂縫、斷層等，進而使得自身的強度下降。第三是巖體自身的賦存環境較為惡劣，如果巖體的周邊環境中存在一些水源、地應力等就會造成一些塌方的情況出現，而這中巖體的圍巖就屬于軟弱圍巖。

1.2 軟弱圍巖隧道的地質特性

對于軟弱圍巖的隧道來說，自身具體一定的地質特性。其中，自身的圍巖強度較低，所能承載的重量也有限，例如，黏性土、黃土、粉土。第二是自身的節理發育成長、破碎以及穩定性較差，在受到一些激烈的撞擊之后極容易發生變化。例如一些頁巖、砂巖、千枚巖等。第三是軟弱圍巖自身的斷層帶散結構等穩定能力較差，在受到應之后，極容易使得自身的結構面出現混亂。

1.3 軟弱圍巖隧道的施工工程特點

當在進行對軟弱圍巖隧道施工的過程中，因為軟弱圍巖自身的強度較差，穩定性較低的特點，使得在挖開隧道之后，自身結構中的地應力就會發生較大的變化，進而造成隧道周邊出現較大程度的松動圈，進而影響了對軟弱圍巖隧道的施工進程和施工的質量水平。最關鍵的是如果展開了施工的過程，一旦設計出的方案和計劃不符合具體的實際情況，就容易造成一些事故的發生，也就是發生塌方和變形的事故。因此，在對軟弱圍巖隧道進行施工的過程中，重點就是控制變形，減少隧道塌方的情況發生。

1.4 軟弱圍巖隧道的具體施工技術

在對軟弱圍巖隧道進行施工的過程中，要提高自身的水平，減少在施工過程中的變形和塌方情況出現。而重要的步驟就是要將超前的預報、加固、支護工作做好，并且選擇好施工的金屬、支護措施以及封閉、襯砌的位置等[4]，最關鍵的是對量測的強化處理，進而來進一步的提高對軟弱圍巖隧道施工過程中的技術水平。

2 高速公路軟弱圍巖隧道塌方的具體原因

在進行高速公路軟弱圍巖隧道的施工過程中，極出現了塌方的情況，其中主要可以從隧道具體的施工、軟弱圍巖的巖體等方向來進行管理與控制。所選擇的隧道設計方案等進行分析與研究，進而來找到造成塌方的原因，進而對該原因進行控制并提出對應的解決措施來減少塌方情況的出現。總的來說，塌方是因為自身的圍巖不能承受相對應的重量而造成的。下面對造成塌方的各個原因進行了具體的分析與研究，進而為后期措施的指定奠定了基礎。

2.1 隧道施工的具體原因

在對隧道施工的工程中，會因為省份的不同、施工隊伍的不同、施工技術的水平等造成在對軟弱圍巖隧道施工過程中的多種不合格的操作情況出現。當前，最常見對隧道施工的方法是新奧法，也就是將支護的柔韌性和圍巖自身的聯合支護進行結合，并將該種技術應用在軟弱圍巖隧道的超挖的施工過程中。而施工人員是借助一些混凝土來填補超挖的部分分巖土，首先是選用不同的碎石、片石、石棉瓦等多種型號的混凝土來機械能填補，進而使得出現了較多的縫隙、破洞。進而在后期的圍巖支護過程中，對于承載的重量部分不能全部的接受，而是部分結構進行承受，因為承受能力不均勻而導致塌方情況的出現。

2.2 高速公路自身軟弱圍巖的性質

在軟弱圍巖中，極容易受到周邊結構的影響，其中在斷層帶中結構較為混亂，并沒有一定的規則，其中存在一些縫隙結構，而在縫隙中均有一些巖屑等嵌在里面，進一步的降低了軟弱圍巖自身的穩定性和強度性質。而對隧道的開挖就是將隧道中的地應力進行再次的分布，進而使得圍巖的支護出現了變形，進一步增加了塌方的產生機率。

2.3 隧道設計的原因

其中，在對隧道的設計過程中，常見的設計方法有理論計算法、工程類比法以及現場的監控法。當前我國對于高速公路隧道的監察力度較弱，因而缺乏對軟弱圍巖隧道的了解，進而使得設計出的方案并不適合與實際的隧道情況。主要是支護的各項參數、與實際情況中的各項參數的數據差距性較大，進一步的增加了在對隧道施工過程中塌方的幾率，進一步的降低了隧道的安全性。

2.4 自然因素的原因

在對告訴公路隧道的施工過程中，極容易受到自然環境因素的影響，進而對隧道的施工造成影響。其中，如果在進行對隧道的施工中，工期集中在雨水較多的時期中，就會使得軟弱圍巖中的巖體發生軟化，自身的強度降低，增加了塌方情況的發生。再者，如果隧道的位置在一些陡峭的山坡中，自身的圍巖就呈現V型結構，埋深的程度較低，因而存在偏壓，進而降低了自身的穩定性，底部為一些碎石等穩定性較低的巖石，進而增加了塌方的幾率。

3 對當前高速公路軟弱圍巖隧道塌方的處理措施

3.1 對高速公路軟弱圍巖隧道發生塌方的緊急處理措施

3.1.1 及時的處理地下滲透出的水

在對高速公路軟弱圍巖隧道發生塌方時，有些會出現大量的地下水，進而造成了地下水的滲透現象，甚至雨水向下的滲透也會造成更加嚴重的塌方情況。因而，可以通過及時的處理地下水來進行對塌方情況的控制力度。首先是，借助一些設備、物品來阻止地表水向下的滲透現象，之后是借助排水管道來將將地下水進行抽取并排出到隧道外部分，進而減少地表水的滲透而造成軟弱圍巖周邊巖層的濕化，進而降低了軟弱圍巖的強度，更容易發生碎化。

3.1.2 借助超前小導管來鞏固圍巖

如果在對隧道進行施工過程中，出現了塌方的情況時，[1]可以借助超前小導管來進一步的鞏固圍巖強度等，進而來實現對塌方的控制。首先，選擇小導管的尺寸，一般是選擇管壁厚度為5mm，半徑是21mm的鋼管，長度可以是十幾米也可以是幾十米。其中接祖小導管可以直接的進行支護工作，并產生對應的效果，進一步的提升安全性能。一般是在對隧道進行修建時添置對應各地徑向力，進一步的提高軟弱圍巖中的穩定性能，進而在發生塌方時，可以借助小導管來及時的進行注漿，進一步的對塌方周邊的軟弱圍巖進行加固，提高圍巖的穩定性。同時，對于還沒有用的小導管也可以用作排水管，及時的將地下水進行抽取并及時的排出隧道中。

3.1.3 對發生塌方隧道內的處理

在發生了塌方事故之后，就會從隧道的上方掉落大量的碎石渣，因而為了保證安全性，就需要及時的對發生塌方的隧道進行處理。首先是對發生塌方的坡面進行回填洞渣，進而來提高并增強發生塌方處的坡腳的穩定性和安全性。最關鍵的是保證了施工人員的生命安全。在這是在發生塌方的地段中安置對應的支撐加固裝置的設備，進而減少塌方的再次發生。或者是可以對發生塌方的巖層中噴射混凝土[3]，借助小導管來進行注漿，進一步的對發生塌方的區域進行封閉，最終來提高施工的安全性和穩定性。

3.2 對高速公路軟弱圍巖隧道預防發生塌方的緊急處理措施

3.2.1 注漿法

在進行對高速公路軟弱圍巖隧道的施工過程中，也要對高速公路軟弱圍巖隧道進行預防發生塌方的緊急處理措施。其中，一般是在富水斷層地帶可以選擇注漿法來進行預防塌方情況的發生。注漿可以劃分為兩種，第一是全斷面注漿，其中鉆孔的數量較多，施工的周期時間較長。再者是局部的注漿，其中是針對軟弱圍巖中隧道的具體區域中的特點，根據施工中的薄弱區域來進行專項的注漿，施工的時間較短，鉆孔的數量較少。總的來說，在注漿的過程中，需要設置專業的鉆孔設備、注漿的設備，同時在注漿的過程中要注意注漿加固的范圍，一般是根據施工隧道的底層情況和鉆機的性能來進行控制，常見的尺寸是25米左右。如果出現了特殊的軟弱圍巖隧道的地層條件時，可以調整加注的長度，進而來提高施工的進度和質量，進而來提高軟弱圍巖中的強度，進而對塌方渠道預防的作用。

3.2.2 超前大管棚法

超前大管棚法，可以適用于淺埋洞口，堆積體以及一些砂土質地層等軟弱圍巖的隧道開挖施工過程中。[2]在借助超前大管棚來預防塌方的過程中，首先要選擇好對應的尺寸信息，一般是選擇在70～160mm的鋼管，豎直長度在10～100m的鋼管。再者是要設置管棚的工作區域，按照鉆機的性能和特點來進行設計，一般是比起隧道斷面再寬60mm，長度再增加8.5m左右的工作間就可以。在應用該種方法的過程中，如果是進行一種循環的管棚施作，因而就只需要一個管棚間。但是，循環次數較多時，可以選擇多個管棚工作間來進行工作。在增加工作間的過程中，要綜合的考察幾個問題，首先是工作間數量的增多對影響隧道的開挖安全力度，進而增加了一定的風險。再者是，隨著循環次數的增多，如果注漿沒有按照規定的計劃來進行，就會使得工作間的尺寸不符合要求，進而無法正常的進行管棚的工作。最后一點是增加工作間后，對增加開挖的費用，進而增加了隧道開挖過程中的資金消費，進而增加了開銷。因而，可以選擇不需要工作間的管棚施工技術，借助頂進器來進一步的推進管棚的開挖工作，在此過程中，并不需要擴大斷面，也不需要處理管棚，減少了施工的難度和風險力度，進而提高了工作的效率，進而便于起到防止塌方的情況出現。

3.2.3 提高施工隊伍中的施工質量

當前我國在對軟弱圍巖隧道的開挖過程中，技術水平較差，然而我國的公路建設數量在不斷地擴大，因而就需要提高我國在隧道中的施工水平。其中，重點是對施工中塌方工作的及時處理工作。首先，技術人員要對隧道進行準確的搜集信息，及時的掌握隧道的情況，進而根據數據信息來制定出最佳的支護參數，并設計出最佳的措施來對軟弱圍巖進行處理。再者是，加大對國外優秀設備的引進，提高在注漿過程中的工作效率，進而能夠對塌方進行及時的預防。

4 結語

高速公路在進行對軟弱圍巖隧道的施工過程中，極容易出現塌方的情況，嚴重的制約著高速公路的質量水平，因而就需要對塌方情況進行處理。當前的隧道施工難度較大，對于出現的塌方情況可以借助及時的處理地下滲透出的水，借助超前小導管來鞏固圍巖以及對發生塌方隧道內的處理來及時的處理。而可以借助注漿法，超前大管棚法以及提高施工隊伍中的施工質量來進一步的增加對隧道施工中塌方情況的預防，進一步的減少塌方情況的出現，提高施工中的安全度，進而保證隧道的施工質量水平。