軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道施工技術(shù)的探討

趙小朋

【摘 要】軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道施工中受地質(zhì)特性影響易出現(xiàn)變形、塌方等問題，導(dǎo)致施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全性受到干擾，要圍繞預(yù)防與塌方做好施工技術(shù)管理，以保證鐵路隧道施工的安全與順利。本文在分析了軟弱圍巖及不良地質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，對鐵路隧道中軟弱圍巖與不良地質(zhì)施工工藝及施工控制重點進(jìn)行了探討，希望能為鐵路隧道施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】軟弱圍巖；不良地質(zhì)；鐵路隧道；施工技術(shù)

鐵路隧道施工過程中遇到軟弱圍巖或者不良地質(zhì)均會嚴(yán)重影響施工，影響施工安全性的同時增加施工難度，現(xiàn)場施工技術(shù)管理中要針對不良地質(zhì)情況設(shè)計合理施工方案，在保證施工安全性的同時應(yīng)用合理技術(shù)保證施工進(jìn)度與質(zhì)量，減少后續(xù)隧道質(zhì)量問題與安全事故的發(fā)生。軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道施工中涉及施工工藝與技術(shù)較多，下面結(jié)合南寧鐵路樞紐花油山隧道案例隧道對施工技術(shù)做簡要探討。

1.軟弱圍巖及不良地質(zhì)特性分析

軟弱圍巖及不良地質(zhì)一般巖石強(qiáng)度偏弱，根據(jù)我國相關(guān)工程規(guī)定，工程巖體標(biāo)準(zhǔn)中抗壓強(qiáng)度<30MPa的巖石都屬于軟巖，這類巖石本身具有膨脹性強(qiáng)、強(qiáng)度弱、流滑、內(nèi)摩擦角小等特征，一般而言由于含水量的變化會出現(xiàn)固態(tài)崩塌、液態(tài)流滑等問題，嚴(yán)重影響施工。不良地質(zhì)主要是指各種易受外力影響發(fā)生動力地質(zhì)嚴(yán)重影響施工進(jìn)度與安全的情況，比如泥石流、巖溶、崩塌、河流沖刷、滲透變形、滑坡等情況，都會對施工產(chǎn)生不良影響。軟弱圍巖在外力影響下或者劇烈震動后容易發(fā)生構(gòu)造變化，出現(xiàn)裂隙、斷層、滑坡、崩塌等多種情況，從而成為不良地質(zhì)，導(dǎo)致巖層本身的穩(wěn)定性下降，若周圍施工環(huán)境存在含水量高、地應(yīng)力不良等情況，更是容易引起崩塌、滑坡、泥石流、涌水等自然災(zāi)害，干擾施工，是鐵路隧道施工中必須加以重視的施工問題。

鐵路隧道施工中軟弱圍巖與不良地質(zhì)的存在較容易導(dǎo)致變形問題，以彈性變形、塑性變形等為主導(dǎo)致出現(xiàn)斷裂、損傷等情況干擾施工。軟弱圍巖與不良地質(zhì)變形量大且速度快，一旦施工中未做好防護(hù)舉措很容易出現(xiàn)工程質(zhì)量問題或安全事故，導(dǎo)致進(jìn)度拖延。由于軟弱圍巖變形本身持續(xù)時間長、范圍大，因此必須做好結(jié)構(gòu)強(qiáng)度強(qiáng)化與支護(hù)，避免擾動范圍得進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.鐵路隧道中軟弱圍巖與不良地質(zhì)施工工藝分析

軟弱圍巖與不良地質(zhì)進(jìn)行鐵路隧道施工，要考慮到施工環(huán)境圍巖穩(wěn)定性差、強(qiáng)度低等特性，對隧道開挖后地應(yīng)力的變化進(jìn)行深入分析與探討，避免因施工方法或施工舉措不當(dāng)造成失誤，導(dǎo)致工程事故、拖延工程進(jìn)度、影響工程質(zhì)量。

軟弱圍巖及不良地質(zhì)隧道施工的核心是做好變形控制，提前預(yù)防變形侵限或塌方，比如花油山隧道出口（DK30+935～DK30+965）段施工初期支護(hù)后，未能按照要求進(jìn)行監(jiān)控兩側(cè)，導(dǎo)致30m范圍的拱頂下沉侵限，后期處理造成經(jīng)濟(jì)損失不算，更是嚴(yán)重影響是施工進(jìn)度。

鐵路隧道開挖過程中，圍繞控制變形、預(yù)防塌方設(shè)計施工方案，。隧道開挖中要做好超前支護(hù)，應(yīng)用超前小導(dǎo)管或者超前管棚等對掘進(jìn)前方的圍巖進(jìn)行專門支護(hù)，對開挖底層進(jìn)行專門堅固，以保障地層施工的穩(wěn)定性。要積極應(yīng)用強(qiáng)鎖腳對軟弱圍巖隧道施工中地基軟化問題進(jìn)行預(yù)防處理，利用強(qiáng)鎖腳及大拱腳高效處理開挖后臺階懸空引起的沉降與臺階支護(hù)沉降問題。比如花油山隧道在出現(xiàn)軟弱圍巖的地段，因為拱頂下沉難于控制，設(shè)計單位給出的處理方案中，均增加了調(diào)整鎖腳錨桿為鎖腳錨管（Φ42甚至Φ60錨管）的加強(qiáng)措施，現(xiàn)場實施后，控制下沉效果明顯。

為擴(kuò)大地基受力情況，加大拱腳（或?qū)澳_基礎(chǔ)進(jìn)行處理），提升拱腳在豎向上的承載力，尤其對開挖初期的圍巖變形控制效果較好。同時加強(qiáng)縱向連接槽鋼，通過焊接槽鋼與工字鋼提升整體受力作用，從而加強(qiáng)對軟弱圍巖變形的控制，預(yù)防下臺階開挖時出現(xiàn)拱架懸空的安全風(fēng)險。針對施工中變形問題較為嚴(yán)重的施工地段，要及早完成閉合操作，必要時，及時調(diào)整開挖工法，變臺階法為CD法、CRD法甚至雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等，利用臨時仰拱、臨時豎撐提升整體結(jié)構(gòu)承載力，在控制變形的同時預(yù)防塌方，提升施工穩(wěn)定性與安全性。為進(jìn)一步發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的預(yù)防變形與支撐作用，要采用均衡推進(jìn)上下臺階施工法，確保支護(hù)能在半月內(nèi)完成封閉成環(huán)，強(qiáng)化對變形的控制，做好不良地質(zhì)情況下施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度的強(qiáng)化控制。

軟弱圍巖與不良地質(zhì)隧道施工中因多數(shù)伴有地形較緩、較淺等情況，因此在地形條件許可情況下，可以根據(jù)地質(zhì)情況采用地面注漿、旋噴樁等方法加固開挖范圍的土體，增加土體自穩(wěn)能力。如花油山隧道DK26+300-DK26+380段洞頂埋深在10m以內(nèi)，采取地表注漿以及旋噴樁進(jìn)行加固，順利通過。

3.鐵路隧道中軟弱圍巖與不良地質(zhì)施工控制重點

由于軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道施工中較容易出現(xiàn)塌方問題，因此施工控制工作要重點關(guān)注預(yù)防塌方問題，避免因塌方導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，影響隧道施工質(zhì)量與質(zhì)量。隧道施工過程中，要對軟弱圍巖及不良地質(zhì)情況做細(xì)致勘查（包括地質(zhì)素描、地質(zhì)超前鉆孔等），在全面且深入了解地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上合理安排施工技術(shù)與方法，配合施工進(jìn)度對塌方、變形等情況做全面預(yù)防。施工人員要事前進(jìn)行專門安全培訓(xùn)，施工現(xiàn)場要做好監(jiān)控量測管理，堅持嚴(yán)格按照施工流程與規(guī)范進(jìn)行操作，在安全第一施工原則指導(dǎo)下做好施工控制與技術(shù)交底等工作。花油山隧道4#斜井進(jìn)入正洞30m處，出現(xiàn)小股滲水，未引起足夠重視，僅采取了加強(qiáng)支護(hù)（超前小導(dǎo)管、超前中管棚）以及埋管引水措施，繼續(xù)開挖后，掌子面出現(xiàn)突水突泥情況，導(dǎo)致隧道拱頂大面積的塌陷，雖然工期延誤超過3個月。

根據(jù)勘探及設(shè)計資料中的風(fēng)險地段建立專門的安全管理體系，提升施工安全敏感性，尤其對于軟巖、斷層、黃土、巖溶發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)的隧道施工做好管理，提前做出風(fēng)險控制預(yù)案，如提升初期支護(hù)強(qiáng)度、做好及時封閉舉措、快速跟進(jìn)二襯、嚴(yán)密監(jiān)測變形量、提前進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報等，配合施工地段的地形變化動態(tài)調(diào)整施工方案，確保施工質(zhì)量與安全性?？紤]到軟弱圍巖隧道容易引起地表水下降導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性下降出現(xiàn)塌方問題，要做好防水板以及排水盲管等施工，比如對施工現(xiàn)場滲水量大的地段增加環(huán)向盲管，對于明顯的出水點應(yīng)該單獨施作引水導(dǎo)管等。

4.結(jié)束語

綜上所述，軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道施工中容易因變形與塌方問題影響施工質(zhì)量、進(jìn)度與安全，現(xiàn)場施工中要做好軟弱圍巖與不良地質(zhì)的施工處理，構(gòu)建安全施工環(huán)境，以減少各類施工問題與事故的發(fā)生，保證鐵路隧道施工的順利進(jìn)行。

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