隧道工程中軟弱圍巖施工技術(shù)研究

謝斌

中鐵二十一局第二工程有限公司

隧道工程中軟弱圍巖施工技術(shù)研究

謝斌

中鐵二十一局第二工程有限公司

隧道工程是現(xiàn)代交通建設(shè)中的主要部分之一，由于我國各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件、自然環(huán)境、氣候條件等均有較大的差異，其需要面臨著許多復(fù)雜的情況。軟弱圍巖是隧道施工過程中較為常見且嚴(yán)重的問題，其地質(zhì)特點(diǎn)決定了施工中存在各種危險(xiǎn)因素，包括地質(zhì)不穩(wěn)定、圍巖位置移動(dòng)、容易滑坡、塌方等，使得施工面臨較多的困難，且施工質(zhì)量的控制難度大，需要技術(shù)人員采用相應(yīng)的施工技術(shù)及控制措施，才能夠?qū)崿F(xiàn)安全施工，保障隧道工程的質(zhì)量，讓隧道工程更好的發(fā)揮出其功能及后期的使用價(jià)值。

隧道工程；軟弱圍巖；技術(shù)應(yīng)用

1 引言

軟弱圍巖由于其本身的地質(zhì)特性，一般力學(xué)指標(biāo)低，巖性松散、承載力差，壓縮性高，遇到有巖隙水的作用時(shí)，就容易引起隧道施工時(shí)產(chǎn)生較大的沉降變形，造成安全隱患。同時(shí)，工后沉降過大也會(huì)對運(yùn)營使用和處理帶來很大的困難。在軟弱圍巖地段時(shí)，需要特別注意隧道施工方法的選擇和正確的處理措施。

2 工程概況

某段公路隧道自東向西蜿蜒，最深處達(dá)420m，長度大約3250m。根據(jù)對當(dāng)?shù)氐匦蔚目碧降弥?，圍巖中含有較多的碎屑巖，總體上強(qiáng)度不高，大部分是由于風(fēng)化而成的泥質(zhì)灰?guī)r，裂隙處在發(fā)展中，表面受風(fēng)化侵蝕更加劇烈，圍巖表面有著顯而易見的剝落情況，部分碎石較厚重，缺乏完整性，隧道進(jìn)出口相對平坦，圍巖也比較松軟，因此這附近經(jīng)常會(huì)發(fā)生坍塌。隧道淺埋區(qū)所占比例大，頂層圍巖比較薄弱，難以承受巨大的壓力，容易出現(xiàn)坍塌或者冒頂?shù)茸匀粸?zāi)害。

3 隧道軟弱圍巖難點(diǎn)

第一，擁有明顯的隧道形變程度，掌子面20～30m距離處是夾雜數(shù)據(jù)波動(dòng)區(qū)域，同時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)的變形應(yīng)呈現(xiàn)出不斷加快的趨勢。第二，早期開挖時(shí)，少量滲水現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生于掌子面，在降雨過后，這一現(xiàn)象更加嚴(yán)重，大范圍沉降很可能在支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生。第三，較大沉降產(chǎn)生于形變區(qū)，同時(shí)產(chǎn)生了收斂現(xiàn)象。第四，裂縫出現(xiàn)在邊墻或隧道拱頂。第五，工字鋼架在最大收斂處產(chǎn)生扭曲變形，開裂現(xiàn)象開始在支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生，同時(shí)導(dǎo)致混凝土脫落問題。

4 隧道軟弱圍巖施工技術(shù)

4.1 注入超前小導(dǎo)管進(jìn)行施工

由于公路隧道圍巖構(gòu)造缺乏穩(wěn)固性，容易發(fā)生變形，受到負(fù)荷過大、自身穩(wěn)固周期不長，在工程建設(shè)過程中或者建設(shè)完成后極易發(fā)生坍塌現(xiàn)象，根據(jù)隧道建設(shè)的現(xiàn)實(shí)條件，需要利用超前小導(dǎo)管等途徑對圍巖實(shí)行加固。該項(xiàng)目選擇長度3m，需采用外徑控制在42mm的導(dǎo)管對其實(shí)行維護(hù)，導(dǎo)管布置間隔為0.4m，環(huán)形的套管一共包括37支導(dǎo)管，每間隔1.5m就放置一根，縱向鏈接的長度要＞1m，外插的角度控制在10～15°內(nèi)，導(dǎo)管末節(jié)需和鋼筋架焊接在一塊。

4.2 微臺(tái)階法

將微臺(tái)階法應(yīng)用于開挖施工中，需要從3層開挖整個(gè)斷面，通常情況下，4.8m的高度和4～5m的長度存在于上層臺(tái)階上；每進(jìn)尺1.0m可以實(shí)現(xiàn)對兩榀的開挖；在開挖下層臺(tái)階時(shí)，首先應(yīng)對右側(cè)雛形進(jìn)行開挖，一級(jí)為兩榀，實(shí)現(xiàn)分級(jí)進(jìn)尺，左側(cè)開挖的進(jìn)度應(yīng)比右側(cè)緩慢，通常情況下成為三榀，同右側(cè)共同進(jìn)尺；進(jìn)行仰拱開挖時(shí)，應(yīng)促使其僅僅跟隨臺(tái)階的進(jìn)度。開挖時(shí)，必須精確控制爆破進(jìn)尺，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為上層臺(tái)階進(jìn)尺，同步推進(jìn)臺(tái)階開挖施工。

4.3 地表水處理

通常在上臺(tái)階的開挖歷程工作準(zhǔn)備好后，根據(jù)施工的進(jìn)度，需要對淺埋段進(jìn)行地表排水處理工作。隧道地表水排水處理一般是從淺埋地段30m左右開始，按照施工前即根據(jù)施工現(xiàn)場情況，通過測量淺埋段的地面縱橫斷面設(shè)計(jì)地表水處理方案。臨時(shí)排水常用的方法有洞口井點(diǎn)降水和洞內(nèi)超前排水兩種。一般要在仰坡的外圍設(shè)有排水溝，排水溝的結(jié)構(gòu)通常為石砌筑，尺寸、凈空寬、深按照工程的具體要求設(shè)計(jì)。

4.4 底部仰拱

在對微臺(tái)階法進(jìn)行應(yīng)用的過程中，可以實(shí)現(xiàn)早日成環(huán)，而要想快速構(gòu)建穩(wěn)定的早期結(jié)構(gòu)，應(yīng)確保封閉成環(huán)在落底中形成，從而有效的杜絕收斂和沉降的產(chǎn)生。值得注意的是，開挖掌子面應(yīng)同仰拱初期支護(hù)施工時(shí)間保持抑制，嚴(yán)禁產(chǎn)生較大的單次開挖長度，開挖完成以后，應(yīng)將鋼拱架設(shè)置于開挖后路段，在實(shí)現(xiàn)有效封閉的過程中，應(yīng)對混凝土進(jìn)行噴射。在開挖以后，如果沒有對以上處理方法進(jìn)行應(yīng)用，那么暴露過長時(shí)間的背景下，將導(dǎo)致收斂、沉降和失穩(wěn)現(xiàn)象的產(chǎn)生。部分隧道施工過程中是沒有仰拱段的，那么下層臺(tái)階應(yīng)高出仰拱15～20m，從而為出渣奠定良好的基礎(chǔ)。

4.5 襯砌結(jié)構(gòu)

這個(gè)隧道是用復(fù)合式的防止水分滲透襯砌結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)把排水放在首位，完全將防水和排水結(jié)合起來，遵守構(gòu)造自身能夠防止水分滲透這個(gè)基本要求，加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)本身防止水分滲透能力，而且把伸縮縫和變形縫當(dāng)成重點(diǎn)防治因素，借助增加防水層等辦法進(jìn)行幫助。一襯和二襯這兩者彼此會(huì)有一些間隔，在其中放置透水管，而且在外墻側(cè)面架設(shè)排水管道。襯砌建設(shè)要求在隧道圍巖處于平穩(wěn)狀態(tài)下才可以開展，該方法的關(guān)鍵之處是：（1）項(xiàng)量測的內(nèi)容變化逐漸穩(wěn)固，圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)；（2）經(jīng)做完的位移需要在預(yù)期的90%；（3）襯砌附近位移的移動(dòng)速度需要低于0.10～0.20mm/d，而且拱部下沉速度不超過0.07～0.15mm/d，盡快實(shí)現(xiàn)封閉成環(huán)。

綜上所述，對于公路隧道軟弱圍巖，因?yàn)橛邢鲁亮看?、變化多端、缺乏穩(wěn)固性等原因，導(dǎo)致立足于軟弱圍巖開展的項(xiàng)目建設(shè)難度大幅度提升，一不注意可能會(huì)導(dǎo)致坍塌等災(zāi)害。在建設(shè)過程中使用和現(xiàn)實(shí)相符的辦法，完全發(fā)揮預(yù)警機(jī)制和檢測系統(tǒng)的重要作用，從而保障隧道的建設(shè)能夠安全進(jìn)行。

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10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.125