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[摘 要]由于膨胀土自身的性质，膨胀性围岩隧道的施工是一个较难的工程问题。本文拟对膨胀性围岩隧道常见的问题进行探讨。
[关键词]膨胀性围岩 膨胀效应 施工特点
中图分类号：U451.2；U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0199-01
膨胀土广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。由于膨胀性围岩具有的遇水膨胀失水收缩的特点，它使膨胀性隧道围岩常常发生收缩与膨胀变形，进一步导致开裂、坍塌等危害，对在建及建成的隧道建筑物造成巨大威胁。同时膨胀性隧道围岩也具有变形的速度快，发生破坏的区域大，整治相对困难等特点。因此对于膨胀性围岩隧道的研究具有很强的现实意义。
一：膨胀土的组成及基本性质
膨胀土含有大量的活性粘土矿物，如蒙脱石和伊利石。其主要成分由亲水性矿物组成，有较强的涨缩性，多含有钙质或铁锰质结构，一般呈棕、黄、褐色及灰白。
由于膨胀性围岩大多数是原始地层，所以其中所具有的初始应力是相当大的。在隧道开挖之后，由于围岩由之前的围压变成了二向受力，在开挖面上是无任何支撑压力的。一方面围岩中原来的应力将会发生释放，从而使围岩发生卸荷膨胀。另一方面在三向受力变成二向受力之后，加上围岩裸露在空气中将加速其风化脱水，从而大大降低围岩的强度。膨胀土还具有明显的胀缩效应。由于它的反复性将会大大降低围岩的强度，从而使围岩隧道发生较大的结构破坏。
综上上面所讲的膨胀土所拥有的特性，它将使隧道在开挖后不久就产生膨胀性围岩隧道最常见也是最棘手的膨压问题，由于它膨胀收缩的反复以及裸露围岩的迅速风化，隧道两侧将会许多大的开裂，同时不断向内发生膨胀挤压，特别是在底脚处的挤压将会使底部两边隆起；膨胀性隧道围岩变形的速度快，发生破坏的区域大，整治起来也相对困难。随着时间的增长，它将使隧道内部发生较大变形。
二：施工时可能遇到的问题
由于膨胀土的特性，在隧道施工时会常常遇到各种各样的问题。反复的收缩膨胀，应力的不断释放，裸露面的风化，等都将使得围岩的强度大大降低。同时由于水的作用又将使膨胀性围岩发生较大变形从而使隧道发生破坏。
首先爆破就是让人头痛的事情。在爆破前，膨胀土是处于平衡应力状态之下的。如果我们采取的爆破方式太过强烈，就会使原来膨胀土的平衡与应力状态在较大的影响之下发生较大改变从而使膨胀土发生较大的收敛变形。同时在爆破之前的膨胀土是处于三向受力平横状态的，由于爆破的时间短，那么除爆破面以外的主应力是没有多大改变的。这样处于二向受力的土体会超过其强度包线，从而发生崩塌等危害。
其次在隧道开挖之后，一方面由于开挖面上并没有支撑反力从而使膨胀土体的原始应力向外释放，同时由于膨胀土的风化速度很快，裸露在外的开挖面将会发生较快的风化干裂。这两种因素都将促使膨胀土围岩发生裂缝并不断增加。另一方面由于在自重应力的影响下，山体中的水会不断向下渗透。在隧道开挖之后，水会沿着开挖面向下流动。由于隧道的顶部及周围都已经有了复合式衬砌，所以其能够限制膨胀土的活动。这时水就逐渐在仰顶聚集，与膨胀性围岩作用后形成膨压。而其带来的最常见的破坏就是仰拱。
三：针对遇到的问题的解决方案
首先爆破时应减小对围岩的扰动，宜采用无爆破掘进和微震爆破施工工艺，开挖的轮廓要适当的放大。在隧道施工爆破过程中要严格控制每循环进尺，严格把握每个单眼装药量和单段装药量，并使最大段装药量减少。
针对施工开挖，膨胀性围岩隧道宜选用超短台阶两步开挖法。为了尽量减少围岩在空中暴露的时间以及要尽量早的使膨胀性围岩从二向受力回到三向受力，可以采取上下台阶分部开挖， 由于其相互干扰小， 断面分块少， 所以其能尽早地使整个隧道断面的初期支护闭合， 适应于膨胀性围岩隧道的特点， 是很好的一种施工方法。但是施工的时候需要注意的是， 因上半部断面较扁平， 受力不利， 在下半部分开挖时， 易引起拱脚悬空发生变形， 施工时可采用临时仰拱或预应力横撑， 将拱脚顶紧， 形成拱部临时封闭结构， 改善受力条件。同时也应该及时进行混凝土喷射快速的给与围岩早期的支撑力。
膨胀土围岩隧道开挖之后，除了需立即喷射混凝土及早进行支护之外。在膨胀压力较大时，则需要进行其它支撑加固。可采用不同类型的型钢支撑、钢管环 箍支撑和钢筋格栅支撑等。而针对于可能出现的膨压效应，应在供底与拱脚的位置进行增打锚杆，进行加固。
四：结束语
本文的内容只是对于膨胀性围岩的成因及其施工特点提供简单的概览并给出了一些比较具有代表性的建议。鉴于土木工程施工的特殊性及工程实例的局限性，本文给出的建议并不是放之四海皆准的。广大工程建设者应结合现场实际及水文地质情况的配合，适当调整和结合处理方案，充分发挥创造力。在面对膨胀性围岩隧道施工问题时，要尽量多的参考前人经验，从其他已经面临过此等问题的工程中得到经验，最终要避免因了解不足而带来的方案错误。
参考文献：
[1] 刘海蛟 浅谈膨胀性围岩对隧道施工的影响
[2] 朱明亮 膨胀性围岩隧道施工技术
[3] 张广洋 张志强 膨胀性围岩隧道支护措施探讨
作者简介：李艺 1993年11月出生，现本科就读于西南交大峨眉校区土木工程专业
[关键词]膨胀性围岩 膨胀效应 施工特点
中图分类号：U451.2；U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0199-01
膨胀土广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。由于膨胀性围岩具有的遇水膨胀失水收缩的特点，它使膨胀性隧道围岩常常发生收缩与膨胀变形，进一步导致开裂、坍塌等危害，对在建及建成的隧道建筑物造成巨大威胁。同时膨胀性隧道围岩也具有变形的速度快，发生破坏的区域大，整治相对困难等特点。因此对于膨胀性围岩隧道的研究具有很强的现实意义。
一：膨胀土的组成及基本性质
膨胀土含有大量的活性粘土矿物，如蒙脱石和伊利石。其主要成分由亲水性矿物组成，有较强的涨缩性，多含有钙质或铁锰质结构，一般呈棕、黄、褐色及灰白。
由于膨胀性围岩大多数是原始地层，所以其中所具有的初始应力是相当大的。在隧道开挖之后，由于围岩由之前的围压变成了二向受力，在开挖面上是无任何支撑压力的。一方面围岩中原来的应力将会发生释放，从而使围岩发生卸荷膨胀。另一方面在三向受力变成二向受力之后，加上围岩裸露在空气中将加速其风化脱水，从而大大降低围岩的强度。膨胀土还具有明显的胀缩效应。由于它的反复性将会大大降低围岩的强度，从而使围岩隧道发生较大的结构破坏。
综上上面所讲的膨胀土所拥有的特性，它将使隧道在开挖后不久就产生膨胀性围岩隧道最常见也是最棘手的膨压问题，由于它膨胀收缩的反复以及裸露围岩的迅速风化，隧道两侧将会许多大的开裂，同时不断向内发生膨胀挤压，特别是在底脚处的挤压将会使底部两边隆起；膨胀性隧道围岩变形的速度快，发生破坏的区域大，整治起来也相对困难。随着时间的增长，它将使隧道内部发生较大变形。
二：施工时可能遇到的问题
由于膨胀土的特性，在隧道施工时会常常遇到各种各样的问题。反复的收缩膨胀，应力的不断释放，裸露面的风化，等都将使得围岩的强度大大降低。同时由于水的作用又将使膨胀性围岩发生较大变形从而使隧道发生破坏。
首先爆破就是让人头痛的事情。在爆破前，膨胀土是处于平衡应力状态之下的。如果我们采取的爆破方式太过强烈，就会使原来膨胀土的平衡与应力状态在较大的影响之下发生较大改变从而使膨胀土发生较大的收敛变形。同时在爆破之前的膨胀土是处于三向受力平横状态的，由于爆破的时间短，那么除爆破面以外的主应力是没有多大改变的。这样处于二向受力的土体会超过其强度包线，从而发生崩塌等危害。
其次在隧道开挖之后，一方面由于开挖面上并没有支撑反力从而使膨胀土体的原始应力向外释放，同时由于膨胀土的风化速度很快，裸露在外的开挖面将会发生较快的风化干裂。这两种因素都将促使膨胀土围岩发生裂缝并不断增加。另一方面由于在自重应力的影响下，山体中的水会不断向下渗透。在隧道开挖之后，水会沿着开挖面向下流动。由于隧道的顶部及周围都已经有了复合式衬砌，所以其能够限制膨胀土的活动。这时水就逐渐在仰顶聚集，与膨胀性围岩作用后形成膨压。而其带来的最常见的破坏就是仰拱。
三：针对遇到的问题的解决方案
首先爆破时应减小对围岩的扰动，宜采用无爆破掘进和微震爆破施工工艺，开挖的轮廓要适当的放大。在隧道施工爆破过程中要严格控制每循环进尺，严格把握每个单眼装药量和单段装药量，并使最大段装药量减少。
针对施工开挖，膨胀性围岩隧道宜选用超短台阶两步开挖法。为了尽量减少围岩在空中暴露的时间以及要尽量早的使膨胀性围岩从二向受力回到三向受力，可以采取上下台阶分部开挖， 由于其相互干扰小， 断面分块少， 所以其能尽早地使整个隧道断面的初期支护闭合， 适应于膨胀性围岩隧道的特点， 是很好的一种施工方法。但是施工的时候需要注意的是， 因上半部断面较扁平， 受力不利， 在下半部分开挖时， 易引起拱脚悬空发生变形， 施工时可采用临时仰拱或预应力横撑， 将拱脚顶紧， 形成拱部临时封闭结构， 改善受力条件。同时也应该及时进行混凝土喷射快速的给与围岩早期的支撑力。
膨胀土围岩隧道开挖之后，除了需立即喷射混凝土及早进行支护之外。在膨胀压力较大时，则需要进行其它支撑加固。可采用不同类型的型钢支撑、钢管环 箍支撑和钢筋格栅支撑等。而针对于可能出现的膨压效应，应在供底与拱脚的位置进行增打锚杆，进行加固。
四：结束语
本文的内容只是对于膨胀性围岩的成因及其施工特点提供简单的概览并给出了一些比较具有代表性的建议。鉴于土木工程施工的特殊性及工程实例的局限性，本文给出的建议并不是放之四海皆准的。广大工程建设者应结合现场实际及水文地质情况的配合，适当调整和结合处理方案，充分发挥创造力。在面对膨胀性围岩隧道施工问题时，要尽量多的参考前人经验，从其他已经面临过此等问题的工程中得到经验，最终要避免因了解不足而带来的方案错误。
参考文献：
[1] 刘海蛟 浅谈膨胀性围岩对隧道施工的影响
[2] 朱明亮 膨胀性围岩隧道施工技术
[3] 张广洋 张志强 膨胀性围岩隧道支护措施探讨
作者简介：李艺 1993年11月出生，现本科就读于西南交大峨眉校区土木工程专业