软弱围岩地质山区高速公路隧道施工难点分析
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作者:赵胜祥
摘 要：软弱围岩地质山区地形地质复杂，在这个区域建设高速公路的隧道施工，往往会面临诸多困难，另一方面，施工过程中还会出现多种影响到整体施工质量的不良因素，因此需要进行科学设计和控制。本文重点分析了软弱围岩地质山区高速公路隧道工程施工难点，并结合具体案例提出优化隧道施工工艺的方法和措施。
关键词：软弱围岩 高速公路 隧道工程 施工难点
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0048-02
1 工程概况
本文选取某地一段山区高速公路隧道工程为研究案例，结合案例实际情况分析软弱围岩地质山区高速公路隧道工程的施工难点。本次案例中，隧道工程对应的单洞净宽为15m，为了有效實现对隧道工程的检查和作业，在隧道两侧还建设了对应的专用通道。设计隧道内部轮廓的时候，考虑到隧道净空以及横断面以及通车要求，需要保证隧道高度能够达到对应的行车净空标准;不仅如此，由于隧道内基本上没有光线，还需要在隧道内沿线安装对应的照明装置，同时还需要在隧道内部做好相关的消防设施建设，这也是隧道施工建设过程中必须考虑的问题。本次案例处于软弱围岩地质山区，综合分析高速公路隧道工程的施工环境，发现由于当地特殊的地质构造，也就是软弱围岩地质山区，要求高速公路的隧道工程施工必须达到更高水准和要求，才能有效实现隧道工程的顺利施工，才能保证隧道工程达到相应的施工标准和使用效果。
2 力学参数分析
由于高速公路隧道工程所在地特殊的软弱围岩地质特点，受到软弱围岩自身强度较低的影响，导致隧道在后续使用过程中很容易出现不同程度的变形问题，这种情况下，隧道相关部位的受力值出现显著改变。为了准确检测相关的数值，对工程进行现场考察，在此基础上基于上下台阶法进行计算，结果显示，本次工程中，应力最大值在开挖边界的二衬外侧区域，实际检测结果为37MPa。此外，在实施导洞临时支护的拆除作业过程中，发现隧道工程中，仰拱中部出现较为严重的底鼓现象;实地考察还发现，隧道内部开挖边界的两侧区域和对应的拱脚区域，都存在不同程度的应力集中现象。施工过程中，如果基于单侧壁法进行施工，这种情况下右侧边界区域以及相关的仰拱部分都出现了较为严重的应力集中现象。从整体上进行分析，发现本次隧道工程中二衬受力均在合理范围以内，但是在具体的施工建设过程中，必须结合具体工程以及应力集中情况做好相关区域的支护工作，从而确保工程的顺利实施，达到最佳的施工效果，并促使单侧壁法的施工达到更好的实用性和适应性。
3 数值模拟分析
3.1 理论模型概述
基于本次隧道工程的实际情况，尤其是具体的软弱围岩地质条件，综合考虑多方面因素和数据，建立对应的理论模型，为后续施工建设提供参考。具体实践方法如下：
在隧道轴线方向选择长度为87的距离进行研究，基于隧道洞径大小，在对应区域延展一定宽度，将仰拱与模型底部的距离控制在75m。为了有效提高分析结果的准确性，需要保证理论与模型的状态相同。在具体分析过程中，还需要充分考虑到边界效应的影响，选择对应的断面作为分析面，并将各种方案进行对比实验，最终确定其最优施工方案。
3.2 计算模型分析
在具体实践过程中，首先对上台阶部分进行开挖处理，当达到一定深度时，就需要实施锚固和初衬深度的确定，注意确保两者处于相同水平;在此基础上实施后续开挖施工，当深度达到10m，就需要展开下台阶的挖掘工作，这种情况下，需要保证上下台阶之间的距离达到一定数值，具体为10m。进行下台阶施工的过程中，当深度达到1m，需要做好相关的锚固处理和初衬处理;施工过程中，当仰拱达到20m，有必要进行二衬的施工。
3.3 具体实施过程
本次高速公路隧道工程的施工，结合当地实际情况，需要以V级围岩段式方法进行施工;施工前，需要在指定位置做好相关的超前支护等准备措施，在此基础上结合双侧壁导坑展开后续施工，针对对侧导洞的施工，需要结合具体实际选择对应方法，一般选择正台阶断面法。开挖过程中，需要结合断面预留法进行，一般情况下需要将开挖速度控制在两米以内。开挖过程中，需要严格遵守弱爆破、强支护的方式，不仅如此，在施工过程中还需要做好相关数据的监测，并对其进行分析，以此指导后续作业，并帮助施工人员有效掌握隧道工程的施工质量。实施二衬施工的过程中，针对拱部和边墙的施工都需要使用相应的混凝土，具体为防水混凝土;需要注意的是，针对仰拱部分的施工，需要使用普通混凝土，这是需要特别关注的一个细节。整体施工过程中，不同环节使用的材料和施工方法均存在差异，因此，在施工前必须做好相关的准备工作，并注意控制材料的质量;施工过程中需要对相关指标进行监测，以及时掌握隧道施工质量。
3.3.1 土石方开挖技术
针对软弱围岩地质山区高速公路的隧道施工，其中很重要的一个环节就是土石方的开挖，这也是关系到整个工程施工质量的一个关键因素。实施土石方开挖技术的过程中，需要对当地软弱围岩的实际情况进行深入分析，掌握相关的信息和数据，在此基础上结合施工要求和标准对土石方开挖技术进行优化，为实现良好的施工效果打下基础。尤其是有效避免土石方开挖过程中对当地软弱围岩造成干扰，从而有效提高其整体安全性。基于软弱围岩地质山区特殊的地质环境，一般采用多台阶法进行施工。不仅如此，在施工过程中也可以根据需要采用2台阶预留核心土法，而且这种方法的应用范围更广，还可以达到多台阶的施工优势，在施工过程中降低对相关围岩的干扰，避免软弱围岩出现严重变形或者松动，为确保整体施工安全提供支持。需要注意的是，土石方开挖过程中，需要做好软弱围岩的监控，根据围岩实际情况控制开挖速度和力度，尤其是需要控制好开挖距离，促使开挖工作的顺利开展，为实现良好整体施工效果打下基础。
3.3.2 隧道掘进技术
隧道掘进是高速公路隧道工程施工过程中非常关键的一个施工环节，也是确保隧道工程施工质量的关键。在实践施工过程中，要基于软弱围岩地质山区实际情况，综合考虑各种因素，在此基础上得出最佳的隧道掘进施工技术。需要注意的是，针对隧道的掘进施工，需要确保相关的施工安全性，保证掘进施工的整体安全性。具体来讲，可以综合使用爆破开挖和钻眼相结合的方式，达到最佳的隧道掘进效果，并实现对隧道变形的有效控制，确保隧道处于相应标准以内，并有效控制软弱围岩的整体稳定性。
3.3.3 超前支护技术
高速公路隧道工程施工过程中，针对超前管棚和超前小导管进行施工的过程中，需要结合实际应用超前支护技术。超前支护技术能够实现对软弱围岩的加固作用，并有效提高软弱围岩的整体安全性和稳定性，这种情况下，就是在施工条件很复杂的情况下也可以顺利进行施工，并有效提高超前管棚对软弱围岩的适应性。综合参考隧道工程的实际状况，在此基础上确定出合适的管长，从而保障隧道工程的施工质量。
4 结语
综上所述，文章将软弱围岩地质条件作为基本背景，围绕其高速公路隧道施工展开探讨，总结其中的施工难点，综合考虑工程实际环境等因素，从而提出了数值模型分析法。通过对施工技术方法的探讨，所得的施工方案对于软弱隧道工程而言具有可行性，取得的成果良好。
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