非均質(zhì)圍巖隧道斷面的施工關(guān)鍵技術(shù)研究

非均質(zhì)圍巖隧道斷面的施工是當前隧道施工領(lǐng)域的重點和難點?？偨Y(jié)歷年隧道施工中的非均質(zhì)圍巖隧道斷面布置型式，并進行了歸納分析。進而研究了各種分布型式斷面的開挖及支護方法等施工關(guān)鍵技術(shù)，解決了多年困擾工程技術(shù)人員的一個施工難題，為以后同類工程施工提供了很好的參考和借鑒。

非均質(zhì)圍巖； 開挖及支護； 施工關(guān)鍵技術(shù)

U455.49A

［定稿日期］2024-06-17

［作者簡介］朱國保（1973—），男，碩士，高級工程師，主要從事橋梁、隧道的施工、檢測及評估工作。

［通信作者］董垠楓（1990—），男，本科，工程師，主要從事橋梁、隧道的檢測評估工作。

0 引言

隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展，公路、鐵路建設(shè)已逐步向縱深推進，需要在兩省或多省交界的崇山峻嶺之中，甚至是無人區(qū)修建隧道，施工難度極大，給工程技術(shù)人員帶來嚴峻的挑戰(zhàn)［1］ 。尤其是西南地區(qū)，多山少丘，公路、鐵路隧道占比越來越大，隧道建設(shè)遭遇的地質(zhì)更是復(fù)雜多變，斷層破碎帶、涌突泥水、巖溶、瓦斯等不良地質(zhì)幾乎常見，非均質(zhì)圍巖隧道斷面的開挖及支護也給廣大工程技術(shù)人員帶來不少困擾，隧道施工更是難上加難［2］ 。為了保證隧道施工安全順利進行，確保工程建設(shè)穩(wěn)步推進，廣大工程技術(shù)人員、專家、學(xué)者對復(fù)雜地質(zhì)地段的隧道施工方法進行了大量的攻關(guān)研究，取得了豐碩的成果，為公路、鐵路建設(shè)做出了卓越的貢獻［3-5］ 。

本文就隧道穿越非均質(zhì)圍巖段的施工關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究，為同類隧道建設(shè)項目提供技術(shù)參考和借鑒。

1 非均質(zhì)圍巖

所謂非均質(zhì)，一般是指某物件使用的材料不均一，或是某區(qū)域分布的材質(zhì)不相同。本處非均質(zhì)圍巖定義為在隧道開挖掌子面存在巖質(zhì)軟硬程度相差較大，巖體完整性差別明顯的兩個或幾個不同的區(qū)域?？偨Y(jié)歷年隧道施工中可能存在的非均質(zhì)圍巖斷面布置型式，歸納起來有以下幾種型式見圖1。

2 非均質(zhì)圍巖隧道斷面的開挖方法

隧道開挖應(yīng)遵循的原則是“短進尺、強支護、弱爆破、少擾動、勤觀測”。同時，新奧法隧道施工的核心思想是：充分發(fā)揮圍巖的自承能力。根據(jù)以上原則和思想，在隧道開挖及支護中必須充分保護圍巖，避免過渡破壞和損傷遺留圍巖的強度，減少圍巖的暴露時間，并使暴露的圍巖盡量保留既有的質(zhì)量。因此，對于常遇的均質(zhì)（即掌子面圍巖的巖體完整性基本相同、巖石軟硬程度相差不大，可認為是均質(zhì)的）圍巖隧道，廣大工程技術(shù)人員根據(jù)開挖掌子面圍巖的整體完整性、軟硬程度、掌子面的穩(wěn)定性及進度要求，研究出了一系列針對性較強的開挖及支護方法如：全斷面法；臺階法；環(huán)形開挖留核心土法；中隔壁法（CD法）；交叉中壁法（CRD法）；雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等。

相對于均質(zhì)圍巖隧道，非均質(zhì)圍巖隧道在同一斷面的開挖及技護并不是單一的。由于非均質(zhì)圍巖隧道分布有巖體完整性差別明顯、軟硬程度相差較大的兩個或幾個區(qū)域，根據(jù)上述開挖原則和新奧法核心思想，非均質(zhì)圍巖隧道斷面每個區(qū)域的開挖及支護方法應(yīng)是截然不同的。本處根據(jù)非均質(zhì)圍巖隧道斷面的特征，總結(jié)其施工方法的選取原則及分部施工順序如下。

2.1 開挖方法

對于非均質(zhì)圍巖隧道斷面，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域分布的巖體完整性和巖質(zhì)軟硬程度選擇不同的開挖方法。巖體軟弱破碎區(qū)域盡量選擇人工或人工配合機械的開挖方法；巖體完整且?guī)r石堅硬的區(qū)域可選擇弱爆破或控制爆破方法進行開挖，盡最大可能地減少對圍巖的擾動，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。開挖方法的選取原則為：能人工決不動機械，能機械決不用爆破。根據(jù)圍巖的軟硬程度及完整性，各區(qū)域的開挖方法按以下流程進行選取。

2.2 非均質(zhì)圍巖隧道斷面分部開挖順序

為了維持開挖掌子面的穩(wěn)定性，非均質(zhì)圍巖隧道斷面的開挖應(yīng)根據(jù)各區(qū)域分布的巖體及巖質(zhì)具體情況按次序進行。分部開挖順序的排序原則為：先上后下、先軟弱、后堅硬、先破碎、后完整。根據(jù)圖1中非均質(zhì)圍巖的不同分布型式，其斷面開挖順序見圖2。

3 非均質(zhì)圍巖隧道斷面的支護方法

非均質(zhì)圍巖隧道的同一開挖掌子面存在巖質(zhì)軟硬程度相差較大，巖體完整性差別明顯的兩個或幾個不同的區(qū)域，此處主要針對軟弱破碎區(qū)域的支護方法具體闡述。

非均質(zhì)圍巖隧道斷面的軟弱破碎區(qū)域一般開挖掌子面穩(wěn)定性較差，開挖后容易失穩(wěn)，且圍巖易坍塌掉塊。因此，這些區(qū)域開挖前應(yīng)對掌子面前方的圍巖采取預(yù)支護措施，且開挖后應(yīng)對掌子面和底板及時采用噴射混凝土進行封閉。由于開挖區(qū)域較小，施作支護的操作空間有限，開挖后的圍巖采用短錨桿（1.5～2.0 m）+掛網(wǎng)+噴混凝土體系作為臨時支護，以抵制圍巖的變形，待其它區(qū)域開挖后且具有足夠的操作空間后及時按設(shè)計參數(shù)施作全部初期支護。軟弱破碎區(qū)域的超前預(yù)支護類型根據(jù)其適用范圍按表1選取。

4 結(jié)束語

相對于均質(zhì)圍巖隧道，非均質(zhì)圍巖隧道在同一斷面的開挖及技護并不是單一的。本文通過總結(jié)歸納歷年隧道施工中可能存在的非均質(zhì)圍巖斷面布置型式，進而研究了各種分布型式的非均質(zhì)圍巖隧道斷面的開挖及支護方法等施工關(guān)鍵技術(shù)，解決了多年困擾工程技術(shù)人員的重點、難點問題，為以后同類工程施工提供了很好的參考和借鑒。

參考文獻

［1］ 盧振龍，宋冠先，梁銘，等.考慮巖體非均質(zhì)性的隧道掌子面圖像分級方法［J］.公路，2023，68（12）.

［2］ 張棟，柏建彪，閆帥，等.非均質(zhì)復(fù)合巖巷圍巖破壞機理及底鼓控制技術(shù)［J］.巖土工程學(xué)報，2022，44（9）.

［3］ 孫榮.淺談某地鐵出入口淺埋暗挖通道穿越復(fù)雜地層超前預(yù)支護技術(shù).科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（25）.

［4］ 張聰，陽軍生，謝亦，等.非均質(zhì)軟弱圍巖隧道注漿加固圈分布特性［J］.交通運輸工程學(xué)報，2019，19（3）.

［5］ 高志.關(guān)于軟弱圍巖中隧道超前支護施作的新構(gòu)想［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（10）.