软弱围岩隧道施工方法及施工工艺的探讨

黄星明

(贵州省桥梁建设集团有限责任公司)

软弱围岩隧道施工方法及施工工艺的探讨

黄星明

(贵州省桥梁建设集团有限责任公司)

软弱围岩的隧道施工一般属于重难点控制施工项目，它对施工周期、安全性、质量和投资都有巨大的影响。怎样按照工程实际提出最好的措施，是完成软岩隧道的施工重点和前提，本文依据工程实例进行总结概括，针对相异的软岩特征与地形条件，提出不同的施工方案，以供同行参考。

软弱围岩;隧道;施工方法

1 工程状况

某隧道的施工区域在沟谷区，植被较少，地形起伏比较大。出露地层从新到老排列如下:第四系的全新统冲、洪积黄土质的砂粘土;上更新的统风积新黄土或者是冲积圆砾土，也可以是卵石土;中更新统的老黄土;第三系的红粘土和侏罗系的中统砂岩的夹页岩或者是页岩夹砂岩。沿线的冲沟、陷穴、或者滑坡溜坍、湿地、以及软弱地基和煤窑采空等情况屡见不鲜。黄土隧道的开挖工作开始以后，初期的变形比较大，变形的速率比较快，围岩的自稳用时比较少。各个岩层的界面处的地下水含量很大，界面上、下的土中的含水量也不小。以上情况均严重影响围岩的稳定性。

2 施工办法

隧道使用喷锚构筑法进行施工与复合衬砌。喷锚构筑法是依据新奥法的施工原理，将岩土力学的原理当作基石，充分使用围岩的自我承载能力，尽可能的消减因开挖隧道而对围岩的造成的扰动，让围岩变成支护系统的构成要素。

监控量测属于喷锚构筑法的核心内容，根据监控量测指挥隧道的总体设计及施工作业。根据以上说法，施工过程中应满足以下要求:

(1)充分使用围岩的自我承载能力，维持围岩的平衡性。

(2)将喷射混凝土和锚杆作为重点支护方法，关键时刻使用钢架的联合支护，随时支护，随时封闭，让围岩变成支护系统的核心构成要素。

(3)消减开挖施工作业对围岩的影响，保证隧道的开挖轮廓始终是圆顺的。

(4)二次衬砌施工必须在围岩和初期支护的变形不是很大的基础上展开。

2.1 洞口段的施工作业

通常来说，洞口段因为埋深比较浅，围岩破碎且比较松散，实行开挖以后，围岩不可以成为自然拱，洞口段自稳能力差，自稳用时很少，极易导致洞口塌方。为了施工作业者可以安全进洞，都使用套拱。进、出口的地质条件比较较好的情况下清除边仰坡，同时对边仰坡实行锚杆挂网或者是喷混凝土进行封闭，在不超过拱部3 m的区域中打超前锚杆，一般打三排;对洞口的位置在地下水或者地表水发育的地段的情况，对围岩使用40超前的小导管完成预加固。最好在套拱下进行施工作业，以保证安全。

2.2 正洞的施工过程

本标段的三座隧道被分成三种:(1)土质型隧道;(2)上土下石型隧道;(3)石质型隧道。新黄土通常具有II级的自重湿陷性，一般来说，红粘土有弱膨胀的特点，砂岩和页岩互层的风化非常严重，产状几乎就是水平状，并且岩层的厚度特别薄。位于各个岩层的界面处含有比较多的地下水。根据以上提到的状况，我们往往对土质围岩采取非钻爆开挖的办法(也就是使用风镐辅助挖掘机进行开挖的办法)，石质使用了弱爆破的开挖方法，围绕“围岩变，施工方案就改变”的中心规则进行。

在对土质的I或者是II类围岩的隧道进行施工时，时刻遵守“快速开挖，不能爆破，快速支护，多次检测，加紧衬砌，尽早成环”的规则，采用超短台阶的方法，使用风镐协助挖掘机进行开挖的施工办法。

如果围岩比较软弱或者是松散时，围岩的变形比较快，侧面承受的压力特别大，自稳用时极少，初期支护的早期强度极有可能不符合围岩的稳定性要求，更为严重的情况就是实施开挖以后便出现围岩由于失稳而塌方。按照本标段的三座隧道围岩的状况，通常状况下，使用超前锚杆的方法可以使围岩保持稳定。如果出现覆盖层比较薄，围岩多数松散破碎的情况时，应使用超前小导管实行预加固。对于土质属于III类的围岩地段，其开挖台阶的距离可以适度进行加长。因为红粘土一般具有弱膨胀的特性，开挖以后最好不要在外面进行长时间的暴露，为了保证施工安全，开挖参数与初期支护参数按规定不可以超过属于I或者II类土质的隧道的开挖及初期支护参数。

3 软弱围岩的隧道施工

3.1 土质型隧道

土质型隧道围岩情况不宜采用全断面开挖，最好采用双侧壁导坑法进行开挖。

3.2 上土下石型隧道

在开挖时要坚持“短进尺”的原则自上而下进行开挖，每次开挖长度为0.7～1 m(以保证将拱部的格栅全部接下来为准，同时也要保证不能有两榀格栅同时悬空。在开挖中边挖边接格栅，每接好有3～4榀格栅之后，立即对其施行喷混凝土以封闭开挖面和施作径向锚杆。考虑到空间效应对初期支护稳定的影响，中槽的开挖面距二次衬砌之间的距离不宜＞20 m。对该部施作开挖时，切不可胆大、盲目冒进。

3.3 石质型隧道

(1)为保证上部爆破作业时，钻孔台架安全，其最短距离需20 m，并作为机械装碴平台。装碴、运输机械进出导洞长度20 m(坡度19%)，台阶长度共40 m。(2)初期支护、临时支护之竖直支撑必须随开挖紧跟。(3)仰拱开挖2榀后及时将中隔壁竖直支撑接长，施作仰拱初期支护，钢架封闭成环。可视其隧道围岩完整性可采用全断面开挖。

4 结束语

软岩的隧道作业，详细情形各不相同，施工方案的选取须符合围岩的特征，使机械施工与人力效率实现最大化利用，同时按照条件的变化提出对应的完善措施，确保施工的质量及施工安全。

［1］张小军.软弱围岩浅埋偏压条件下隧道施工技术［J］.长沙铁道学院学报(社会科学版)，2005，(1):78-79.

［2］欧阳佳赐，张运良.对隧道断层破碎带内软弱围岩施工方法的探讨［J］.湖南交通科技 ，2005，(1):22.

［3］章新生.顺层软弱围岩隧道洞口段施工技术初探［J］.铁道标准设计，2005，(2):101-103.

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1008-3383(2012)07-0091-01

2012-05-15

黄星明(1972-)，男，贵州贵定人，工程师，研究方向:隧道施工管理。