隧道工程軟弱圍巖大變形控制體系分析

【摘 要】現(xiàn)如今，在隧道施工過程中，極易使隧道圍巖支護結(jié)構產(chǎn)生變形，情況嚴重的變形最長可大120cm，這樣一來，給今后的施工帶來了較大的難度。當前，我國對隧道施工技術并沒有建立一套可行的技術標準。所以，針對此類問題，我們必須對隧道的變形機理進行深入的研究，并且，提出更為合理的隧道施工技術方案，這樣一來，也可以為相類似的隧道工程的設計與施工提高大量可行的依據(jù)。本文主要對當前我國隧道工程軟弱圍巖變形過程以及產(chǎn)生變形的主要原因進行了深入的探討和分析，同時又提出了一些諸多解決問題的有效對策，希望對今后隧道工程軟弱圍巖變形控制產(chǎn)生一些積極影響。

【關鍵詞】隧道工程；軟弱圍巖；變形控制體系；原因；有效對策

本文主要以桂松1號隧道為主要的研究對象，此隧道總長度為2495米，其中進口里程是DJK108+463，而此隧道的出口里程是DK110+958。隧道位于中心地貌，上覆粘土，下伏基巖和煤線。因此隧道位于地震帶中，因此，地殼活動非?；钴S，因此，發(fā)生地震的概率非常大，受地震作用，產(chǎn)生較大的地應力，再加上，此地帶的地質(zhì)構造過于復雜。隧道在最初的設計階段Ⅴ級圍巖是125米，Ⅳ級圍巖是1120米，Ⅲ級圍巖是1250米。但是，在實際開挖過程中，Ⅴ級圍巖占有很大的比例，而Ⅲ級圍巖卻只有26米。通過計算得出，隧道的更改比例達到81%，然而，隧道圍巖出現(xiàn)了較大的變形，這引起了社會各界的高度關注。同時組織此方面的專家來施工現(xiàn)場考查與進行技術指導。

1變形過程

1.1 DK110+880——935段

此隧道段在建設初期，其支護結(jié)構就產(chǎn)生了變形，特別是在905米出現(xiàn)的變形最嚴重，其中，左側(cè)邊墻位移量平均值為29cm，右側(cè)為49cm。DK110+880——935段變形位于臺階拱部和拱腳處，之后利用橫稱來進行加固，這樣一來，才能有效控制變形。

1.2 DK110+800——880段

在發(fā)現(xiàn)DK110+800——935隧道段出現(xiàn)變形時，上臺階段施工到DK110+835處，在經(jīng)過采取一定有效措施后，上臺階與下臺階急需施工。然而，在施工后不久，邊墻處向內(nèi)擠出，同時，變形速度是非?？斓模貏e是在829——850段范圍內(nèi)，邊墻變形量最長達到19cm。

1.3 DK110+750——796段

當上臺階挖進到754米段，下臺階挖進到840米時，在DK+829——880隧道段支護結(jié)構產(chǎn)生了變形。

2產(chǎn)生變形的原因

隧道工程軟弱圍巖產(chǎn)生較大變形，主要原因有以下幾點：第一，在隧道開挖后，因開挖周圍巖層有恢復原狀的臨空面，但是，長時間下去，受空氣與水作用的影響，密度會大大減小，從而導致巖體逐漸變軟，情況嚴重的甚至會失去穩(wěn)定性，進而使層和層之間的結(jié)合力降低，進一步增大圍巖壓力，如果沒有及時把初期的支護結(jié)構彎成環(huán)形，很難抵抗圍巖的巨大壓力。第二，受地質(zhì)構造的影響，有些層面擦痕過于明顯，有些甚至光滑程度和鏡子一樣。然而，鏡面擦痕卻大大降低了圍巖層與層之間的結(jié)合力，從而使線路左側(cè)巖層面向內(nèi)傾斜，增大左側(cè)的側(cè)壓力，導致邊墻出現(xiàn)很大變形。第三，隧道口的支護結(jié)構發(fā)生很大變形，盡管我們通過變更設計或者采取一些有效的對策來預防變形的出現(xiàn)，然而，因巖性特性對工程的影響是需要不斷經(jīng)過實踐的，所以，盡管適當?shù)母脑O計或者采取有效對策也不能完全防范支護結(jié)構發(fā)生變形。第四，隧道在施工過程中，如果沒有及時監(jiān)控施工質(zhì)量與反饋信息，那么會繼續(xù)導致支護結(jié)構發(fā)生嚴重的變形；如果上下臺階之間的距離非常大，那么會使工序時間較長，進而導致初期的支護結(jié)構不能及時形成環(huán)狀，尤其是等到下臺階或者是仰拱實施開挖時，更容易使支護結(jié)構發(fā)生嚴重的變形。

3解決問題的有效對策

首先，施工單位要改變初期支護結(jié)構斷面的形式。結(jié)合巖性與應力釋放特性，從而改變斷面形式。根據(jù)相關人員的商討，決定把邊墻部位的曲率，從直墻調(diào)整成半徑為9.13米的曲墻。其次，在發(fā)生變形的隧道段，二次襯砌時間不能使用新奧法的理論知識，而是要作為新奧法的特殊例子進行處置。因發(fā)生變形的圍巖處，穩(wěn)定性非常差，因此，二次襯砌的時間要結(jié)合監(jiān)控結(jié)構來設定。

4研究成果與相應的技術水平

對于處理隧道圍巖大變形的技術研究，已經(jīng)取得了一定成功，主要包含以下幾點：第一，組織專家對隧道變形地段加以探討和分析，并且系統(tǒng)的分析了不同層面圍巖的穩(wěn)定性狀況，通過建立模型進行計算；正確評價支護結(jié)構的安全性與穩(wěn)定性，我們得出隧道圍巖層之間的結(jié)合性能較差，并且在遇到誰的情況下極易軟化，另外，還會出現(xiàn)高低應力軟巖變形的情況，這樣一來，會給隧道施工造成很大的影響。第二，針對松桂1號隧道的圍巖的結(jié)構，我們選用了一種較為科學、有利于施工的模式，只有這樣，才能確保隧道工程的順利實施。第三，施工單位建立了針對隧道變形的監(jiān)控體系，不僅要對施工現(xiàn)場進行監(jiān)控，而且還可以通過網(wǎng)絡技術，預測施工階段可能出現(xiàn)的圍巖變形情況，同時還要結(jié)合現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算結(jié)果，對可能出現(xiàn)圍巖變形加以合理控制，這樣一來，可以對施工位移實施分級管理與控制，在加快隧道施工的速度基礎上提高安全性能。除此之外，還要熟練掌握隧道變形、支護應力與施工步驟之間的關系，這樣一來，能夠很好的為施工設計人員與決策人員提供合理、科學的依據(jù)。

總體來說，我們必須要建立一套完善的預防隧道圍巖變形的控制方案。通常是在隧道開挖之前，深入調(diào)查隧道地段的地質(zhì)狀況，通過超前預報，利用工程類比方法，預測圍巖是否會出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，同時還必須制定出合理的開挖方法和支護對策，對施工階段進行實時監(jiān)控。

參考文獻：

[1]李志強.隧道工程軟弱圍巖塌方的防治技術探討[J].山西建筑，2010(36).

[2]來弘鵬，林永貴.不同應力場下軟弱圍巖公路隧道的力學特征試驗[J].中國公路學報，2008(4).

[3]趙勇，劉建友.深埋隧道軟弱圍巖支護體系受力特征的試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2011(8).

[4]師曉權.軟弱圍巖隧道超前預加固技術試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2011(9).