非均質圍巖隧道斷面的施工關鍵技術研究

非均質圍巖隧道斷面的施工是當前隧道施工領域的重點和難點。總結歷年隧道施工中的非均質圍巖隧道斷面布置型式，并進行了歸納分析。進而研究了各種分布型式斷面的開挖及支護方法等施工關鍵技術，解決了多年困擾工程技術人員的一個施工難題，為以后同類工程施工提供了很好的參考和借鑒。

非均質圍巖； 開挖及支護； 施工關鍵技術

U455.49A

［定稿日期］2024-06-17

［作者簡介］朱國保（1973—），男，碩士，高級工程師，主要從事橋梁、隧道的施工、檢測及評估工作。

［通信作者］董垠楓（1990—），男，本科，工程師，主要從事橋梁、隧道的檢測評估工作。

0 引言

隨著國家基礎建設的不斷發展，公路、鐵路建設已逐步向縱深推進，需要在兩省或多省交界的崇山峻嶺之中，甚至是無人區修建隧道，施工難度極大，給工程技術人員帶來嚴峻的挑戰［1］ 。尤其是西南地區，多山少丘，公路、鐵路隧道占比越來越大，隧道建設遭遇的地質更是復雜多變，斷層破碎帶、涌突泥水、巖溶、瓦斯等不良地質幾乎常見，非均質圍巖隧道斷面的開挖及支護也給廣大工程技術人員帶來不少困擾，隧道施工更是難上加難［2］ 。為了保證隧道施工安全順利進行，確保工程建設穩步推進，廣大工程技術人員、專家、學者對復雜地質地段的隧道施工方法進行了大量的攻關研究，取得了豐碩的成果，為公路、鐵路建設做出了卓越的貢獻［3-5］ 。

本文就隧道穿越非均質圍巖段的施工關鍵技術進行了深入的研究，為同類隧道建設項目提供技術參考和借鑒。

1 非均質圍巖

所謂非均質，一般是指某物件使用的材料不均一，或是某區域分布的材質不相同。本處非均質圍巖定義為在隧道開挖掌子面存在巖質軟硬程度相差較大，巖體完整性差別明顯的兩個或幾個不同的區域。總結歷年隧道施工中可能存在的非均質圍巖斷面布置型式，歸納起來有以下幾種型式見圖1。

2 非均質圍巖隧道斷面的開挖方法

隧道開挖應遵循的原則是“短進尺、強支護、弱爆破、少擾動、勤觀測”。同時，新奧法隧道施工的核心思想是：充分發揮圍巖的自承能力。根據以上原則和思想，在隧道開挖及支護中必須充分保護圍巖，避免過渡破壞和損傷遺留圍巖的強度，減少圍巖的暴露時間，并使暴露的圍巖盡量保留既有的質量。因此，對于常遇的均質（即掌子面圍巖的巖體完整性基本相同、巖石軟硬程度相差不大，可認為是均質的）圍巖隧道，廣大工程技術人員根據開挖掌子面圍巖的整體完整性、軟硬程度、掌子面的穩定性及進度要求，研究出了一系列針對性較強的開挖及支護方法如：全斷面法；臺階法；環形開挖留核心土法；中隔壁法（CD法）；交叉中壁法（CRD法）；雙側壁導坑法等。

相對于均質圍巖隧道，非均質圍巖隧道在同一斷面的開挖及技護并不是單一的。由于非均質圍巖隧道分布有巖體完整性差別明顯、軟硬程度相差較大的兩個或幾個區域，根據上述開挖原則和新奧法核心思想，非均質圍巖隧道斷面每個區域的開挖及支護方法應是截然不同的。本處根據非均質圍巖隧道斷面的特征，總結其施工方法的選取原則及分部施工順序如下。

2.1 開挖方法

對于非均質圍巖隧道斷面，應根據不同區域分布的巖體完整性和巖質軟硬程度選擇不同的開挖方法。巖體軟弱破碎區域盡量選擇人工或人工配合機械的開挖方法；巖體完整且巖石堅硬的區域可選擇弱爆破或控制爆破方法進行開挖，盡最大可能地減少對圍巖的擾動，充分發揮圍巖的自承能力。開挖方法的選取原則為：能人工決不動機械，能機械決不用爆破。根據圍巖的軟硬程度及完整性，各區域的開挖方法按以下流程進行選取。

2.2 非均質圍巖隧道斷面分部開挖順序

為了維持開挖掌子面的穩定性，非均質圍巖隧道斷面的開挖應根據各區域分布的巖體及巖質具體情況按次序進行。分部開挖順序的排序原則為：先上后下、先軟弱、后堅硬、先破碎、后完整。根據圖1中非均質圍巖的不同分布型式，其斷面開挖順序見圖2。

3 非均質圍巖隧道斷面的支護方法

非均質圍巖隧道的同一開挖掌子面存在巖質軟硬程度相差較大，巖體完整性差別明顯的兩個或幾個不同的區域，此處主要針對軟弱破碎區域的支護方法具體闡述。

非均質圍巖隧道斷面的軟弱破碎區域一般開挖掌子面穩定性較差，開挖后容易失穩，且圍巖易坍塌掉塊。因此，這些區域開挖前應對掌子面前方的圍巖采取預支護措施，且開挖后應對掌子面和底板及時采用噴射混凝土進行封閉。由于開挖區域較小，施作支護的操作空間有限，開挖后的圍巖采用短錨桿（1.5～2.0 m）+掛網+噴混凝土體系作為臨時支護，以抵制圍巖的變形，待其它區域開挖后且具有足夠的操作空間后及時按設計參數施作全部初期支護。軟弱破碎區域的超前預支護類型根據其適用范圍按表1選取。

4 結束語

相對于均質圍巖隧道，非均質圍巖隧道在同一斷面的開挖及技護并不是單一的。本文通過總結歸納歷年隧道施工中可能存在的非均質圍巖斷面布置型式，進而研究了各種分布型式的非均質圍巖隧道斷面的開挖及支護方法等施工關鍵技術，解決了多年困擾工程技術人員的重點、難點問題，為以后同類工程施工提供了很好的參考和借鑒。

參考文獻

［1］ 盧振龍，宋冠先，梁銘，等.考慮巖體非均質性的隧道掌子面圖像分級方法［J］.公路，2023，68（12）.

［2］ 張棟，柏建彪，閆帥，等.非均質復合巖巷圍巖破壞機理及底鼓控制技術［J］.巖土工程學報，2022，44（9）.

［3］ 孫榮.淺談某地鐵出入口淺埋暗挖通道穿越復雜地層超前預支護技術.科學技術創新，2023（25）.

［4］ 張聰，陽軍生，謝亦，等.非均質軟弱圍巖隧道注漿加固圈分布特性［J］.交通運輸工程學報，2019，19（3）.

［5］ 高志.關于軟弱圍巖中隧道超前支護施作的新構想［J］.建筑技術開發，2019，46（10）.