软弱围岩隧道施工技术研究

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　　摘要：从明挖洞口、暗挖洞口以及洞身施工等角度论述了软弱围岩隧道施工技术，从多角度分析了软弱围岩显著偏压现象导致大变形的成因，并提出了具体解决措施。
　　关键词：软弱；围岩；隧道
　　
　　引言
　　软弱围岩是影响浅埋隧道开挖的特殊地形、地质，可导致开挖过程中及开挖后出现拱顶下沉量急剧增加、隧道内净空收缩以及地表开裂甚至掌子面失稳等现象。由于地表下沉与埋深有密切关系，当埋深较大时则在隧道横断面内形成承载拱，致使开挖引起的下沉局限在隧道周边，当埋深较浅则不能形成承载拱，因此开挖下沉可直至地面，因此为了防止支护下沉并增强支撑力而应采取必要的措施和合理的施工方法以及合理的支护形式，因此软弱围岩隧道施工技术已成为当前隧道施工中的重要课题。
　　1.软弱围岩隧道施工工艺
　　1.1 明挖洞口段施工
　　一般隧道受地形条件限制应采取明挖段，明挖段一般采用机械施工，若存在岩石段可采取爆破开挖，人工配合刷坡。开挖前应在开挖范围以外5m左右部位设置坡顶防水系统，开挖时应分层施工且边开挖边进行骨架支护。为确保洞口地基由足够的承载力而应对地基土进行注浆加固，该部位加固一般采取小导管注浆工艺，导管长度应深入土层；洞口部位结构应整体一次性浇筑完成，洞口外部应及时回填至设计高度，并在暗挖段施工前对边仰坡进行喷锚支护以保证暗挖段施工安全。
　　1.2 暗挖洞口段施工
　　暗挖段施工一般采取三台阶法开挖进洞，由于软弱围岩稳定性较差因此在施工中一般配合一定长度的管棚联合套拱辅助施工。在进洞前应在洞口衬砌外1-3m范围内实施锚网加固后方可开挖，开挖一般采取风镐配合挖掘机以及局部爆破的方法综合开挖，各部分开挖成后应及时按照设计进行初期支护，待支护完成后方可进行下部开挖，每次开挖循环进尺不可超过1m，待全断面开挖及支护完成10-15m后即应进行仰拱、拱墙及洞门衬砌以保证施工安全。
　　套拱及管棚施工。套拱一般为混凝土套拱，其作为管棚的导向墙，在边仰坡防护工作完成并确保坡面稳定的情况下方可施工，套拱位于明挖段和暗挖段交接部位，洞身衬砌外轮廓以外，并应在套拱内埋设工字钢进行支撑，之后用在工字钢上定出其平面位置，并用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角和外插角，之后将孔口管牢固的焊接于工字钢上，最后方可架设套拱内外模板及混凝土浇筑，套拱施工完毕后应及时进行管棚施工。
　　1.3 洞身施工
　　三台阶进洞法。套拱施工完毕后应及时进行暗挖段施工，一般采取双侧壁导坑法或临时中隔壁法等，若隧道长度短，则宜采用三台阶预留核心土法以免工法转换过于复杂。三台阶法一般上台阶高度5m左右，中台阶高度4m左右，下台阶高度3米左右，具体高度应结合岩体情况而定，上台阶与中台阶以及中台阶与下台阶间台阶长度一般在10-15m范围内，下台阶与二次衬砌间距一般在40-50m范围内，围岩进尺深度一般不超过1.0m，在围岩较好地段可适当调整。上台阶开挖时应预留核心土并打设锁脚锚杆，对掌子面喷射混凝土封闭。
　　三台阶开挖面前后距离及循环进尺深度应结合围岩变化及施工中支护的受力状态进行调整，Ⅴ级围岩宜采用人工及爆破段台阶分层开挖、分层支护，拱部围岩应设小导管超前支护，网喷混凝土、锚杆、全环型钢拱架初期支护，开挖循环进尺深度应与型钢支撑间距相适应；其出渣宜采用侧卸式装载机配合自卸汽车进行无轨运输，并可将下台阶适当拖后以方便出渣，为保证支护结构及早封闭应采用跳槽开挖的落底方法，并可分段施工仰拱，在仰拱施工时应加设临时栈桥以保证正常出渣。二次衬砌一般应待初变形基本稳定后方可施工，但初支刚度不足可适当提前，在施工中应加强超前地质预测、预报及监控测量。
　　2.软弱围岩显著偏压段施工
　　2.1 偏压段大变形的成因
　　浅埋、偏压、软弱地层因素。浅埋隧道一般埋设较浅，尤其若隧道上覆土层为粉质粘土、全风化泥岩、页岩等岩质则宜造成大变形，同时若隧道一侧山体覆盖过后或过薄，即属于显著偏压地层则在施工中不可避免的发生坡体向山体外侧发生水平位移现象。
　　气候因素。若隧道位于多雨地带且施工于多雨季节，由于隧道埋深较浅，同时上覆泥岩、页岩地层风化严重，尤其当裂隙发育彼此联通等现象则为地表水下渗提供有力条件，该种情况下岩层遇水后势必软化而导致隧道开挖变形加剧甚至影响边坡稳定。
　　施工效应。在隧道开挖后围岩均会产生竖向及水平位移，竖向位移一般导致拱顶位移，其也可整平偏压的存在，水平位移的位移方向一般指向坡面一侧。在水平位移的作用下地表粘土将产生明显的纵向裂缝，且裂缝的发生和发展又可加速地表水对地层围岩的侵蚀和软化作用，进而增进了隧道变形。
　　2.2 治理措施
　　单侧加长锚杆及增设水平钢支撑。首先应将地面冲沟填平，将裂隙夯填压实，之后再隧道顶部进行钢筋网喷射混凝土层铺砌，其铺砌范围一般在偏压段两侧10-20m内，铺砌两侧应做成斜坡状，并应设置横向和环向地表截排水沟以加强排水；之后再偏压段设置钢支撑，一般为上下两排工字钢，在中间等间距设置三道竖向支撑，工字钢两侧与型钢钢架焊接，并将所有工字钢在纵向用钢筋进行连接。
　　坡顶减压坡脚填方反压。在采取加长锚杆、增设横向钢支撑的措施时，为防止其仍存在缓慢增长的趋势，可采取洞顶减压卸载、坡脚填方增压的措施来保证坡体稳定。具体一般是在洞顶上方进行挖方以减轻坡体下滑力，挖方深度应视地形条件而定，将所挖土方回填至坡脚，并在坡脚设置浆砌片石挡墙来围挡土方并可增加阻力。
　　抗滑桩。该种工艺一般适用于隧道一侧存在建构筑物的情况，为防止山体发生滑移而而可在山下方设置钻孔灌注桩来稳定基岩，并在桩顶设系梁以增强其整体性。
　　侵限支护拆换。施工中若变形较大，为保证二次衬砌厚度及施工质量科采取对侵限部分支护进行换拱处理。首先应用小导管注浆加固地层，导管间距、边墙长度及其环向间距应根据实际而定，之后将原有的混凝土结构爆除，在爆破过程中应采用密眼、少药的原则以减少对围岩的扰动；之后进行拱架搭设，钢架一般采用工字钢，长度应结合所需置换的长度及原钢架接头位置而定，若拱墙支护均应拆换则应先换拱圈后换边墙，为避免掉拱现象可在拱脚接头部位施加锚杆以稳定拱圈；拱架架立完毕后则可进行锚喷支护，应保证新喷混凝土与原混凝土平顺。
　　3.结语
　　浅埋隧道施工应结合地形特点和地质条件在确保浅埋、大跨软岩隧道进洞安全的前提下采取三台阶施工以简化短隧道工法转换引起的低效施工，三台阶法施工同时可为软岩、浅埋、大断面隧道的快速施工创造条件，施工中出现浅埋偏压段变形应结合实际进行分析，并结合实际情况采取具体解决措施。
　　
　　参考文献：
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