軟弱圍巖隧道的施工技術(shù)

郭永雄

（朔州路橋建設(shè)有限公司，山西 朔州 036002）

1 前言

如何根據(jù)工程實(shí)際拿出最佳方案，是攻克軟巖隧道施工的關(guān)鍵和前提。本文根據(jù)工程實(shí)例總結(jié)歸納。提出不同軟巖特點(diǎn)不同地形條件針對(duì)性的施工方法。以供同行參考。

2 軟巖隧道地質(zhì)工程特點(diǎn)

2.1 地質(zhì)特點(diǎn)

軟巖。主要是指第四系全新、中更新、更新統(tǒng)的坡殘積土部分。范圍包括江河湖岸和池塘沖積、淤積層。人工雜填土、水田、溶洞充填物、新老黃土、風(fēng)積砂等。普遍具有內(nèi)磨擦角小，粘聚力弱及流滑、蠕變、膨脹、濕陷等不穩(wěn)定的特點(diǎn)。一般南方地區(qū)軟土含水量偏大。擾動(dòng)易液化呈液態(tài)流動(dòng)。北方地區(qū)軟土含水量較小，失水后易呈固態(tài)流動(dòng)，擾動(dòng)易崩坍。北方地區(qū)軟土浸水飽和，極易流失并很快失去承載力。

2.2 工程特性

2.2.1 軟巖擾動(dòng)后，自穩(wěn)能力下降，松動(dòng)圈不斷擴(kuò)大。圍巖壓力逐漸增加，再次穩(wěn)定的時(shí)間很長。支護(hù)及襯砌結(jié)構(gòu)承受圍巖壓力，極易引起支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、收斂、下沉和襯砌結(jié)構(gòu)開裂等事故和病害，同時(shí)往往伴隨地表下沉，失水等環(huán)境問題。

2.2.2 軟巖由于具有穩(wěn)定性差，易崩塌溜滑等特點(diǎn)。洞口段拉槽施工極易引起大范圍牽連性滑動(dòng)，因而難以接近仰坡，進(jìn)洞困難。洞內(nèi)施工，由于承載力不足，易導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)下沉收斂，同時(shí)掌子面圍巖自穩(wěn)力差。易涌出和坍塌，施工困難，危險(xiǎn)性大。

2.2.3 軟巖自穩(wěn)時(shí)間短，一般采取化大為小，分部施工的方法，因而工序繁多，應(yīng)力轉(zhuǎn)換頻，封閉環(huán)形成的時(shí)間長，安全與進(jìn)度、進(jìn)度與質(zhì)量的矛盾突出。

2.2.4 軟巖常處于地質(zhì)變化復(fù)雜的地帶，預(yù)設(shè)計(jì)難以一次摸清地質(zhì)，因而施工標(biāo)準(zhǔn)、方法、設(shè)計(jì)參數(shù)必須及時(shí)隨圍巖變化調(diào)整，沒有固定的模式。

2.2.5 軟巖隧道施工風(fēng)險(xiǎn)大，常給管理者和施工人員帶來極大的精神壓力，施工過程對(duì)管理者、技術(shù)人員和施工隊(duì)伍都是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3 施工方法

隧道采用噴錨構(gòu)筑法施工、復(fù)合襯砌。噴錨構(gòu)筑法是根據(jù)新奧法原理，以巖土力學(xué)原理為基礎(chǔ)，合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少開挖隧道對(duì)圍巖的擾動(dòng)，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分。

監(jiān)控量測(cè)是噴錨構(gòu)筑法的重要內(nèi)容，通過監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)隧道的設(shè)計(jì)和施工。據(jù)此，施工中我們遵循了下列原則：(1)合理利用圍巖的自穩(wěn)能力，保持圍巖穩(wěn)定。(2)以噴射混凝土、錨桿為主要支護(hù)手段，必要時(shí)采用鋼架聯(lián)合支護(hù)，及時(shí)支護(hù)，及時(shí)封閉，使圍巖成為支護(hù)體系的重要組成部分。(3)減少開挖作業(yè)對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持隧道開挖輪廓圓順。(4)二次襯砌在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下進(jìn)行。

3.1 洞口段施工

一般來講。洞口段由于埋深較淺，圍巖破碎松散。開挖后。圍巖不能形成自然拱，或者不能自穩(wěn)，或者自穩(wěn)時(shí)間較短，易導(dǎo)致坍塌。為安全進(jìn)洞，均采用套拱。進(jìn)、出口地質(zhì)條件較好時(shí)清理邊仰坡，并對(duì)邊仰坡進(jìn)行錨桿掛網(wǎng)和噴混凝土封閉，在拱部3m 范圍內(nèi)打三排超前錨桿；洞口位于地下水、地表水發(fā)育地段，對(duì)圍巖采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固。在套拱下施工作業(yè)，確保安全。

3.2 正洞施工

在土質(zhì)I、II 類圍巖的隧道施工中，嚴(yán)格遵循了“短開挖，禁爆破，快支護(hù)，勤量測(cè)，緊襯砌，早成環(huán)”的原則，采取超短臺(tái)階法，用風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開挖的施工方法。

當(dāng)圍巖軟弱、松散時(shí)，圍巖變形快，側(cè)壓力大，自穩(wěn)時(shí)間短，初期支護(hù)早期強(qiáng)度不能滿足圍巖穩(wěn)定要求，甚至開挖后便產(chǎn)生圍巖失穩(wěn)坍塌。根據(jù)本標(biāo)段三座隧道圍巖情況，一般情況下，采用超前錨桿的辦法，穩(wěn)定圍巖。當(dāng)覆蓋層較薄，圍巖松散破碎時(shí)，采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固。土質(zhì)III 類圍巖地段，開挖臺(tái)階長度可適當(dāng)增加。由于紅粘土具弱膨脹性，開挖后不宜暴露時(shí)間過長。為確保安全，開挖和初期支護(hù)參數(shù)原則上不能超出I、II 類土質(zhì)隧道開挖和初期支護(hù)參數(shù)。

4 施工重點(diǎn)控制

4.1 隧道坍方預(yù)防

軟弱圍巖隧道施工中經(jīng)常發(fā)生坍方，隧道坍方會(huì)給施工帶來很大困難和經(jīng)濟(jì)損失，所以在施工過程中一定要把坍方防治作為一項(xiàng)重要工作來抓。

(1)施工中要充分認(rèn)識(shí)到隧道地質(zhì)的復(fù)雜程度，合理安排施工以便穩(wěn)中求快，避免坍方。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)職工的教育，學(xué)習(xí)樹立“安全第一，質(zhì)量第二，進(jìn)度第三”的施工思想。使職工認(rèn)識(shí)到隧道地質(zhì)的特殊性，以及坍方對(duì)安全、質(zhì)量及工期影響的嚴(yán)重性，在工作中自覺養(yǎng)成程序化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

(2)施工中遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、快襯砌”的二十四字施工原則，穩(wěn)扎穩(wěn)打，堅(jiān)持“不坍就是進(jìn)度”的施工思想，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，實(shí)行隱蔽工程及關(guān)鍵工序“三檢制”確保施工安全、質(zhì)量。

(3)強(qiáng)化施工技術(shù)、作業(yè)紀(jì)律管理.認(rèn)真執(zhí)行技術(shù)交底及施工規(guī)范加強(qiáng)對(duì)圍巖的量測(cè)及信息反饋工作，做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作。

4.2 爆破超欠挖控制

隧道施工中——超欠挖控制是關(guān)鍵的一道工序，隧道斷面超欠挖控制的好壞——直接關(guān)系到工程的質(zhì)量進(jìn)度和效益。周邊眼的主要作用是成型作用.隧道斷面超欠挖控制的好壞，關(guān)鍵在周邊眼的爆破效果。

4.3 襯砌防排水

隧道結(jié)構(gòu)防排水采用“以防為主、防排結(jié)合”的原則，采用以提高結(jié)構(gòu)自防水性能為主、附加防水層為輔，多道設(shè)防、整體防水的方案。

4.3.1 防排水方案

4.3.1.1 在初期襯砌與無紡布之間設(shè)50 環(huán)向彈簧透水盲管并在兩側(cè)邊墻角上方埋入100縱向彈簧透水盲管，環(huán)縱向盲管通過T 型接頭相連，縱向與隧道路面排水溝間通過I00PVC 排水管，將滲水引入洞內(nèi)溝槽排出。

4.3.1.2 在初期支護(hù)和二次襯砌之間滿鋪無紡布和PE 防水板復(fù)合防水層，將地下水阻于模筑襯砌之外。

4.3.1.3 二次襯砌采用防水混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S8。

4.3.1.4 隧道施工縫和兩種圍巖交接處、明暗挖交接處的變形縫，采用中埋式和背貼式BW橡膠止水帶防水，止水帶上安固定鋼筋支架，保證澆筑混凝土?xí)r止水帶不移位，環(huán)向施工縫安設(shè)兩道緩膨脹型橡膠止水條。

4.3.2 防水層施工技術(shù)要點(diǎn)

4.3.2.1 在隧道主體結(jié)構(gòu)施工中，噴射混凝土表面往往不平整，防水板鋪設(shè)前，對(duì)基面的粗糙部位、凹凸不平處、外露的錨桿頭、排管、鐵絲等進(jìn)行處理干凈。

4.3.2.2 防水板接縫焊接采用爬行熱合機(jī)雙縫焊接，即將兩層防水板的邊緣搭接.通過熱熔加壓而有效粘結(jié)。

4.3.2.3 防水板采用無釘鋪設(shè)懸掛技術(shù)，即將塑料墊圈用射釘或木螺絲固定于基面上(墊圈間距為 1.0m ×1.0m，呈梅花型布置)，再將防水板背后的布帶掛在墊圈上。

4.3.2.4 防水板鋪設(shè)完成后，不得穿帶釘子的鞋在防水板上走動(dòng)。

4.3.2.5 鋼筋綁扎要小心謹(jǐn)慎，以免劃破防水層，局部出現(xiàn)防水板損壞時(shí)，應(yīng)采用雙層補(bǔ)丁補(bǔ)焊。

4.3.2.6 如需進(jìn)行鋼筋焊接時(shí)，必須在此周圍用石棉板遮擋隔離，以免濺出火花燒壞防水層，焊接作業(yè)完成后，石棉板待鋼筋冷卻后再撤除。

4.3.2.7 混凝土振搗時(shí)，振搗棒不得直接接觸防水層，以免破壞防水層，振搗棒引起對(duì)防水層的破壞不易發(fā)現(xiàn)，也無法修補(bǔ)，故二次襯砌模注混凝土施工時(shí)應(yīng)特別注意，嚴(yán)禁緊貼防水板搗固。

5 結(jié)束語

開挖方法是軟弱圍巖隧道施工中的關(guān)鍵技術(shù)，合理的開挖方法可避免出現(xiàn)大塌方，造成不必要的損失。該隧道軟弱圍段采用三臺(tái)階七步開挖法，順利地完成了該軟弱圍巖隧道開挖施工，施工過程中未發(fā)生一起塌方事故，表明采用的施工開挖處治技術(shù)是成功的，能有效控制圍巖穩(wěn)定，可供同類隧道工程施工參考。

[1]周建富.軟弱圍巖隧道施工技術(shù)[J].西南交通大學(xué)，2005-06-01.