淺析小隧道軟弱圍巖施工對策

【摘 要】在我國的公路、市政以及鐵路等工程建設(shè)中經(jīng)常會遇到軟弱圍巖隧道，是施工組織者和技術(shù)人員感到持久壓力和傷腦筋的一件事，由于小隧道軟弱圍巖自承能力比較低，因此軟弱圍巖的施工方法對于隧道工程施工順利與否起著十分關(guān)鍵的作用。因此施工組織者與技術(shù)人員必須要根據(jù)軟弱圍巖隧道工程的實際情況，分析當(dāng)前軟弱圍巖的施工方法與施工特點，在積極借鑒隧道軟弱圍巖每道工序的成功施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計出符合隧道軟弱圍巖實際情況的施工方案，這對保證隧道軟弱圍巖的施工進(jìn)度、施工安全與施工質(zhì)量有著十分重要的意義。本文首先分析了小隧道軟弱圍巖的的特點，然后針對隧道軟弱圍巖的實際情況設(shè)計了一套具體的施工方案，以此保證隧道的施工進(jìn)度與施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】小隧道；軟弱圍巖；施工

小隧道軟弱圍巖的施工受軟弱圍巖所在地的地質(zhì)條件影響比較大，施工工藝一般比較大，施工難度也比較大，常常出現(xiàn)因軟弱圍巖施工技術(shù)與施工方案選擇不合適或者施工工藝控制不到位而造成隧道的變形與塌方事故的現(xiàn)象，因此根據(jù)實際情況設(shè)計出最合理的施工方案，完善軟弱圍巖各個工序的施工，是小隧道軟弱圍巖施工的關(guān)鍵與前提，只有這樣才能在最大程度上保證軟弱圍巖的施工質(zhì)量與施工進(jìn)度，才能在最大程度上避免因施工技術(shù)不合理而造成隧道變形或者塌方等事故的出現(xiàn)。

1、軟弱圍巖的工程特征

1.1軟弱圍巖的物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

軟弱圍巖的外觀比較細(xì)，硬度也比較低，剛好可以用刮刀劃傷，傷痕連續(xù)性較好，并且有些軟弱圍巖一旦遇水就會出現(xiàn)比較明顯的軟化和一定的膨脹性。軟弱圍巖的主要礦物成分是粘土礦，其次是石英、長石、云母等碎屑礦物，有的軟弱圍巖還含有鐵質(zhì)膠結(jié)構(gòu)或游離氧化物，也就是說軟弱圍巖主要是由粘土礦物組成的巖類，并且隨著軟弱圍巖中粘土礦物含量的增加，軟弱圍巖的長期強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度的差值、軟化性、膨脹性都會變得更加明顯，其變形隨時間也會隨著增長。軟弱圍巖主要有泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)和殘余結(jié)構(gòu)等幾種結(jié)構(gòu)，具有一定的成巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是由于軟弱圍巖中的主要物質(zhì)成分和地學(xué)環(huán)境形成的結(jié)構(gòu)特征，軟巖的構(gòu)造多發(fā)育結(jié)構(gòu)面構(gòu)造或不連續(xù)面如層理、板理、千枚理、片理、微細(xì)節(jié)理及多孔洞構(gòu)造。

1.2軟弱圍巖主要工程地質(zhì)特征

軟弱圍巖的穩(wěn)定性比較差，同時也比較容易發(fā)生崩塌滑溜等事故，這就會在施工過程中由于軟弱圍巖的承載能力不足而導(dǎo)致隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)下沉收斂，進(jìn)一步增大了隧道施工的危險性。此外當(dāng)隧道軟弱圍巖被擾動之后，軟弱圍巖自身的穩(wěn)定能力就會進(jìn)一步下降，軟弱圍巖的松動圈進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而在很大程度上造成軟弱圍巖的壓力逐步增大，軟弱圍巖的在此穩(wěn)定時間就會變得更加漫長，同時還會在一定程度上引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)一步增大隧道施工的危險性。

1.3軟弱圍巖的施工特征

由于軟弱圍巖自身的一些特性，很多隧道的軟弱圍巖都采用分步施工的方法，因此施工工序就變得比較發(fā)雜繁多，進(jìn)一步突出了施工進(jìn)度與施工質(zhì)量、施工安全之間的矛盾。還有就是由于軟弱圍巖所處的地質(zhì)經(jīng)常比較復(fù)雜多變，因此在設(shè)計施工方案時必須要根據(jù)實際情況，必須要做到施工方法與標(biāo)準(zhǔn)要隨著軟弱圍巖的變化及時作出必要的調(diào)整，不能局限于固定模式。最后就是隧道施工風(fēng)險比較大，會給施工人員帶來很大的精神壓力，而軟弱圍巖的施工又是隧道施工中危險性比較大的一個施工項目，因此在設(shè)計隧道軟弱圍巖施工方案時必須要充分考慮施工的安全性，在最大程度上保證施工人員的安全。

1.4軟弱圍巖變形破壞特征

由于軟弱圍巖有強(qiáng)烈的流變性和低強(qiáng)度，因此軟弱圍巖隧道掘進(jìn)后，軟弱圍巖的應(yīng)力重分布持續(xù)時間長，軟弱圍巖隧道變形破壞持續(xù)時間很長，往往長達(dá)2-3年。同時由于軟弱圍巖隧道中軟弱圍巖的強(qiáng)度與地應(yīng)力的比值很小，因此軟弱圍巖隧道圍巖的破壞范圍大，特別是當(dāng)支護(hù)不及時或不當(dāng)時，圍巖破壞區(qū)的范圍可達(dá)2.5倍洞徑，甚至更大。

2、軟弱圍巖施工原則

由于軟弱圍巖裂隙構(gòu)造多、構(gòu)造節(jié)理交錯密布，個別地段地下水極為豐富、巖體穩(wěn)定性差，因此在軟弱圍巖施工中必須要遵循一定的施工原則，只有這樣才能保證軟弱圍巖的施工質(zhì)量。

2.1緊跟掘進(jìn)過程， 做好超前地質(zhì)預(yù)報

軟弱圍巖施工組織人員必須要根據(jù)預(yù)報所示的前方工程地質(zhì)及水文地質(zhì)變化情況及時調(diào)整施工方法及施工組織，在最大程度上避免因情況發(fā)生突變而造成措手不及。

2.2初期支護(hù)緊跟

因為大部分地層為軟弱圍巖，地應(yīng)力增長速度比較快，軟弱圍巖自穩(wěn)時間比較短，因此軟弱圍巖施工中的錨、噴、掛網(wǎng)及格柵架設(shè)工作必須要在爆破、排險后馬上進(jìn)行施作， 尤其在地層破碎或構(gòu)造帶地段更要緊跟，以保證圍巖穩(wěn)定。

2.3把握時機(jī)， 及時設(shè)置二襯

在軟弱圍巖施工中，二襯不能緊跟初期支護(hù)，也就是說在設(shè)置初期支護(hù)以后，還需要對軟弱圍巖以及初期支護(hù)變形進(jìn)行不間斷量測，如果需要補(bǔ)強(qiáng)初期支護(hù)，不能用加厚二襯的辦法作為結(jié)構(gòu)加強(qiáng)手段。只有軟弱圍巖及初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定以后才能施作二襯。

2.4采用合適爆破法開挖

為維護(hù)軟弱圍巖開挖周邊穩(wěn)定，一般情況下Ⅱ～Ⅳ類軟弱圍巖開挖中都應(yīng)該采用光爆開挖法，這樣爆破后形成平順的開挖輪廓， 不但對維護(hù)圍巖穩(wěn)定有利， 也為后續(xù)工序創(chuàng)造良好條件，同時有效地控制超挖， 也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

3、小隧道軟弱圍巖的施工方法

3.1施工準(zhǔn)備

小隧道軟弱圍巖施工之前的準(zhǔn)備工作是小隧道軟弱圍巖施工的基礎(chǔ)，只有有了比較充分的準(zhǔn)備才能保證軟弱圍巖的順利施工，因此在施工之前必須要設(shè)計好施工用水、電及通訊線路，在現(xiàn)狀路面上空有架空高壓電網(wǎng)，并且根據(jù)施工情況為，施工場地配置4臺400KVA變壓器供施工使用。最后就是施工材料的準(zhǔn)備，這是比較重要的一個環(huán)節(jié)，在這個過程中出了要準(zhǔn)備施工所用的鋼材、水泥等建筑材料外，還要準(zhǔn)備充足的護(hù)具材料，并且必須要保證這些進(jìn)入施工現(xiàn)場的材料質(zhì)量要達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)禁不合格的材料進(jìn)入施工場地。

3.2小隧道軟弱圍巖開挖支護(hù)施工措施

小隧道軟弱圍巖的開挖支護(hù)是比較重要的一個環(huán)節(jié)，于是選擇合適的開挖支護(hù)方式對于保證施工施工進(jìn)度與施工安全有著十分重要的意義。因此在開挖時必須要選擇合理的開挖方法來保護(hù)圍巖，避免過度破壞和損傷圍巖的強(qiáng)度，合理的確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型和時機(jī)，加強(qiáng)重點部位的支護(hù)，防止隧道開挖后從某一薄弱部位坍塌。由于杭州彩虹快速路隧道軟弱圍巖為Ⅲ類圍巖，因此采用短臺階分步開挖法施工，分步平行開挖，分步平行施工拱墻初期支護(hù)，混凝土仰拱超前施工及時閉合，構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形。還有在開挖過程中必須要保證左右兩隧道工作面必須要錯開1-2倍隧道直徑的距離，還必須要嚴(yán)格控制斷面間的距離。還有在開挖冊導(dǎo)坑時為滿足機(jī)械正常作業(yè)，下斷面待上斷面開挖5-10米后開始開挖。然后在開挖之后還必須要及時做好支護(hù)工作，在眾多支護(hù)形式中鋼拱、錨桿、噴層和網(wǎng)筋通常共同工作，起著穩(wěn)定圍巖的作用。因此在支護(hù)過程中為了防止收縮裂縫出現(xiàn)，或減少裂縫數(shù)量和限制裂縫寬度，提高支護(hù)的抗動載能力必須要掛鋼筋網(wǎng)，同時還應(yīng)該采用超前管棚或錨桿，在隧道開挖前，沿隧道軸向支護(hù)，對開挖后產(chǎn)生的松動圈提供支護(hù)力，防止松動塊塌落。

3.3襯砌防排水施工措施

在隧道施工的初期襯砌之后就需要采取防排水措施，設(shè)置彈簧透水盲管，將水過