软弱围岩地质条件下山区高速公路隧道施工技术概论

王义伟

摘 要 在软弱围岩地质条件下进行高速公路隧道施工，需要工程人员首先对软弱围岩自身的形变特征以及地质特征等因素进行有效的分析，并结合工程实际情况，灵活利用形变时长以及形变量等参数对其进行合理的判断，以正确指导隧道施工。基于此，作者结合自身工作经验，对软弱围岩地质条件下山区高速公路隧道施工技术进行详细的分析研究，以供同类工程参考。

关键词 软弱围岩；高速公路；隧道施工

引言

随着时代不断发展，我国城市化进程加快，现代化交通事业发展迅速，大量高速公路相继通车，满足了时代发展的要求。我国建筑工程技术发展迅速，尤其是我国的隧道施工技术，通过工程人员不断的探索研究，现阶段的隧道施工技术已经逐渐成熟，相关技术已经处于世界先进水平行列，被广泛应用在实际的施工中。

1 软弱围岩自身的地质特征与形变特征分析

对于软弱围岩地质结构来说，其具有较为特殊的构造，并且由于其周围的环境较为复杂，导致在实际的隧道施工过程中，工程人员需要克服较大的难度，并应结合现有的技术，对软弱围岩地质特征进行深入分析，为工程的顺利开展奠定良好的基础，以满足工程的实际需求[1]。

1.1 形变特征

实际上，在建设山区高速公路时，受技术、环境、造价等因素制约，需要挖掘隧道是经常遇到的情况。在隧道施工中，通常会受围岩性质影响，进而影响隧道的施工质量。通常情况下，软弱围岩其形变过程主要分为三个阶段：第一阶段，弹性形变；第二阶段，弹性与塑形共同阶段；第三阶段，蠕变与塑形共同阶段。并且相对来说，在最后一阶段中，主要以蠕变为基础。通过不断的总结与分析可知，在当前的围岩中，如果属于坚硬的围岩，则其形变主要以塑形形变与弹性形变为主；而对于较为软弱围岩来说，其形变则主要以蠕变形变与弹性形变为主，两种围岩形变展现出不同的性质。具体来说，软弱围岩形变特征主要体现在以下几方面：

形变速度较快。在隧道施工过程中，对于坚硬的围岩来说，形变时短时间内可以有效地进行自我恢复，并恢复到原有的状态，由此可知，其自身的形变速率较小；而对于软弱的围岩来说，在形变过程中，其自身的形变速率较大，尤其是在初始阶段，与坚硬的围岩呈现出相反的性质。

形变量较大。受软弱围岩自身的性质影响，在实际的施工过程中，其自身产生的最明显特征就是塑性形变明显，形变量较大，并且其形变收敛值呈现出递减的趋势。

广阔的扰动范围。实际上，相对来说，在施工时软弱围岩隧道周围产生的塑形区域会随着施工的进行而变大，并且受当前的支护措施与结构稳固性影响。如果技术措施存在不足，将导致围岩扰动范围更大，进而导致锚杆长度难以达到实际的要求，未能达到弹性形变区域，致使支护作用失效，影响围岩稳定。

形变时间长、纵向形变明显。在软弱围岩施工过程中，纵向形变较为明显，并且其表现的形式较多，如，侧墙内挤、拱顶沉降等，进而导致其实际的位移明显，并逐渐向中心方向发展。其形变持续时间长，具有明显的纵向形变与蠕变形变特征，难以满足实际的需求[2]。

1.2 地质特征

对于软弱围岩来说，受其自身的性质影响，具有较低的强度。例如，以现行的工程岩体分级标准为例，在软弱围岩中，单轴的最大抗压强度在30MPa以下，自身的构造容易受到冲击，导致其缝隙、节理以及断面结构等容易发生变化，尤其是相对来说在结构面充填软质物料时，导致围岩的稳定性受到影响，进而影响隧道施工质量。与此同时，软弱围岩赋存环境较差，通常多为高富水量或地应力多变环境中，导致隧道塌方或涌水情况频繁发生。

2 软弱围岩地质条件下山区高速公路隧道施工技术中数值模拟分析

在实际的施工过程中，受软弱围岩自身的性质影响，该地质条件下的高速公路隧道施工较为困难，需要工程人员结合实际情况，进行有效的技术选择，以保证施工顺利进行。因此，工程人员可以进行有效的数值模拟分析，通过有效的模拟，计算出实际的施工模型。具体来说，分为以下两步：

首先，以现阶段的软弱围岩地质条件模型理论为基础，构建合理的模型，并以起止里程桩为前提，明确模型的实际范围，沿隧道轴线长度进行合理的两侧延伸，其延伸的范围约为洞径的三倍，以满足实际的需求。与此同时，工程人员还应结合单侧壁法、上下台阶法以及三台阶法自身的开挖效果，进而将建立的理论模型进行合理的统一，利用其组件进行差异性分析，以满足实际的需求。边界的效应也是模型的重要的内容之一，利用断面进行合理的分析，并与实际的施工方案进行合理对比，利用弹性模型分析其自身的作用，以满足实际的需求。

其次，将当前的模型侧面进行有效的法向约束设置，并且结合实际情况，对其底部进行有效的完全约束，同时保证其上边界属于自由边界，利用现阶段的原始设计方案与现场勘察资料，确定其合适的开挖支护方式，以满足实际的需求。例如，上台阶在开挖过程中，要求其在开挖一米时，保证初支与喷锚在相同的深度；而在上台阶开挖到十米时，再进行下台阶开挖，并保证上台阶与下台阶之间的距离始终保持十米的距离，以满足实际的需求。在下台阶开挖过程中，开挖到一米时，应同时进行仰拱与初期支护施工，而在仰拱施工距离达到二十米时，则需要进行二次衬砌施工，以满足实际的需求。

3 以實际的案例为例进行分析

以浙江的杭绍台高速公路工程台州段为例，该高速公路在建设过程中，存在软弱围岩隧道施工，并以前山隧道为例，进行详细的分析，以供参考。

首先，在设计时，进行横断面优化，首先以其建筑边界为基础，在设计时对其单洞进行净宽拟定，拟定为十五米，并且其实际的围岩隧道横断面组成为（0.85+0.5+3.85×3+0.85+0.85）

米，并在双侧设置合理的检修通道，满足运营维护的需求。与此同时，保证其自身的内轮廓结构受力合理，为工程施工奠定良好的基础，保证施工顺利进行。在内轮廓衬砌过程中，主要采用合理的三心圆策略，并保证隧道净空达到设计的标准，同时考虑多种因素，促使其有效地进行施工。

其次，进行合理的力学分析，分析其参数的有效性。尤其是相对来说，软弱围岩自身的强度较低，形变量大，并且始终处于松散状态，在实际的施工过程中，扰动较为敏感，由此，导致其二衬受力偏大，上下台阶法施工时的压力较大，其最大压力值始终处于外边界的二衬外侧，并且其实际数值为38MPa。与此同时，受其自身的导洞临时支护影响，在其拆除时，会对其产生严重的影响，尤其是对于底部产生的影响，该现象主要发生在仰拱中间。但实际上，在上下台阶的两侧与拱脚等处均可能出现压力集中情况，进而导致其在单侧的主洞开挖过程中，边界右侧与仰拱之间产生应力集中情况，基于此，在实际的施工过程中，二衬受力需要合理，并保证其局部支护有效进行，利用单侧壁法进行合理的施工，以满足实际的需求[3]。

最后，进行具体的施工，在该隧道中，由于软弱围岩其自身的性质影响，在进行软弱围岩施工过程中，需要严格遵循施工标准，以超前支护等工序为前提基础，进行合理的施工准备，并利用双侧壁导坑法进行合理的施工。同时，在侧洞的施工过程中，需要进行合理的正台阶断面法施工，并在主洞开挖时进行有效的断面预留，保证挖掘速度的合理性，一般情况下其速度小于一天两米，保证其施工质量。

4 结束语

综上所述，在实际的施工过程中，工程人员应结合实际情况，对软弱围岩自身的性质与形变特征进行合理的分析，并以此为基础，进行有效的施工，保证各个环节的施工质量符合标准，以满足实际的需求。与此同时，还应积极解决当前施工中存在的不足之处，不断进行技术创新，迎合行业发展趋势。

参考文献

[1] 刘波.软围岩地质条件下山区高速公路隧道施工技术[J].西部交通科技，2018，（01）：106-109.

[2] 陈明荣，窦晓勇，张国亮.城市化背景下围岩地质条件中高速公路隧道的施工分析[J].道路交通发展（上旬刊），2017，28（10）：163-164，168.

[3] 孙燕华，章高亮，孙璐璐.城市交通规划背景下山区高速公路隧道施工技术创新[J].城市建设理论研究（电子版），2017，30（07）：266-267，269.