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【摘 要】 隧道挖掘常见的难点是软弱围岩。由于该岩体隧道的挖掘难度系数大，常阻碍施工正常运作。文章针对软弱围岩隧道的施工技术进行分析，探讨软弱地质围岩地段隧道的施工方法。
【关键词】 隧道；软弱；围岩；施工；技术
引言：
隧道和地下工程施工，遇到软弱围岩，通常是施工组织者和技术人员感到持久压力和伤脑筋的一件事。软弱围岩隧道通常被列为重难点控制工程，对工期、安全、质量、投资均产生重大影响。
一、软岩隧道地质工程特点
（一）地质特点
软岩主要是指第四系全新、中更新、更新统的坡残积土部分。范围包括江河湖岸和池塘冲积、淤积层，人工杂填土、水田、溶洞充填物、新老黄土、风积砂等。普遍具有内磨擦角小，粘聚力弱及流滑、蠕变、膨胀、湿陷等不稳定的特点。一般南方地区软土含水量偏大，扰动易液化呈液态流动，北方地区软土含水量较小，失水后易呈固态流动，扰动易崩坍。北方地区软土浸水饱和，极易流失并很快失去承载力。
（二）工程特性
（1）软岩扰动后，自稳能力下降，松动圈不断扩大。围岩压力逐渐增加，再次稳定的时间很长。支护及衬砌结构承受围岩压力，极易引起支护结构变形、收敛、下沉和衬砌结构开裂等事故和病害，同时往往伴随地表下沉，失水等环境问题。
（2）软岩由于具有稳定性差，易崩塌溜滑等特点。洞口段拉槽施工极易引起大范围牵连性滑动，因而难以接近仰坡，进洞困难。隧道挖掘工程是一种洞内作业，挖掘过程中，局部力量承受减弱可能引发隧道坍塌，提高工作难度，增加施工成本，威胁作业人员的人身安全。
（3）软岩自稳时间短，一般采取化大为小，分部施工的方法.所以隧道施工的程序比较复杂，为了保证工程质量就会出现工程进度缓慢，为了保证质量也会相应的降低施工速度，因此矛盾重重。
（4）软岩常处于地质变化复杂的地带，因此一次的實地考察往往是不准确的，因而，考察人员应该根据施工的实际需要，制定相关的工程计划和工程步骤，而已适当的结合施工实际进行调整，不必拘泥于传统模式。
（5）软岩隧道施工风险大，因此可能给施工人员，工程领导等全体作业人员带来不同程度的心理负担，所以施工作业之前应该对所有工作人员进行必要的上岗前培训，保证每一个作业人员都具备良好的业务素质。
二、软岩大变形隧道的支护
（一）刚性支护：这种支护措施的核心是通过加大支护结构的强度和刚度来抵抗巨大的围岩压力；支护材料一般为钢材或木材。辛普伦隧道、海带尔电站引水隧洞等众多地下工程的支护实践表明，这种支护措施无论从技术上还是从经济上，都是欠合理的，现在已经较少采用。
（二）可缩支护：这种支护的理论依据是，当开挖引起的围岩扩容（剪胀或遇水膨胀）不可避免时，允许围岩发生适度的变形，这样可以降低作用于结构上的支护压力，从而减少超挖量并降低支护强度。根据Eurenius等的研究，如果让粘土膨胀5%，支护压力即可降低50%。具体措施是适当超挖，在围岩变形稳定后再架设支护，更多的则是开挖后立即架设可缩的初期支护。支护方式一般为带纵向伸缩缝的混凝土喷层并辅助以可缩式构件支撑。
（三）锚、注一体化围岩加固一支护系统：王梦恕院士在他的中国隧道修建法中指出，围岩开挖后及时施作锚喷支护是提高围岩承载力的重要方法，决不允许过多的释放，寻找最佳支护点的做法是错误的；特长、长大隧道及重要地下工程必须采用复合式衬砌结构；初期支护是主要受力结构，必须在稳定后，方可进行防水层及二次模筑混凝土衬砌；管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勒测量是软岩施工的基本方针。
三、隧道软弱围岩施工技术
（一）支护技术
隧道支护是隧道工程施工中的关键，软弱围岩隧道支护通常有超前支护和初期支护。超前支护是指对未开挖部分的岩体进行注浆等加固措施，超前支护有超前小导管、超前锚杆、超前管棚等多种类型，施工方法有泥浆循环跟管钻进法、潜孔锤冲击成孔送管法、风动力跟管钻法、水平旋喷法、冻结管施工等多种。其中超前小导管多用于Ⅳ级及以上的围岩，主要是防止隧道开挖时出现塌方现象；超前管棚一般设于隧道两端的洞口，以防止仰坡变形和塌方。在浅埋层的隧道口采用超前管棚工法能够有效地解决洞口段的施工难题，超前管棚支护的管棚长度一般为30m～40m，管径以φ108mm为主，在实际的应用中可根据工程的具体情况进行设计。
初期支护是指在开挖后进行喷锚等措施支护围岩，有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等多种形式，在隧道开挖后进行初期支护能够控制围岩的应力适量释放和变形，增加结构的安全度，方便施工。目前的隧道工程施工中广泛采用新奥法（全断面法）施工，隧道多采用喷锚支护，以青新隧道为例即是采用了此种支护方法。这种支护形式的类型、参数、数量都可根据工程具体情况进行调整，十分灵活；在施作之后喷射砼能迅速发挥对围岩的支护作用，支护及时；喷射砼和围岩能够形成全面密贴的粘结，粘结力强，密贴性好，同时还具有深入性、柔性和封闭性的优点，在软弱围岩的隧道施工中有着显著的应用价值。
（二）超前地质预测预报
隧道施工中要加强超前地质预测预报工作，特别是断层破碎带。若探明的工程地质条件与设计不符，要立即停止施工，把相关的情况上报给建设单位、设计单位及监理单位，以便根据具体的情况采取相应的处理措施。超前地质预测预报采取的措施有全断面地质素描、探地雷达探测、水平钻孔探测。
（三）套拱
隧道进洞施工时采用了2m套拱，即在明、暗洞交接处首先施作一个类似明洞的暗洞，逐步向洞内方向推进，直到完全嵌入山体。该隧道采用I20a工字钢作为内模支撑，再浇注80cm厚C25#钢筋混凝土，将I20a工字钢一起浇注在混凝土中，并在浇注前预埋Ф150mm钢管作为超前长管棚施工的定位、定向套管。在套拱砼两侧回填贫混凝土至套拱外拱顶标高，然后回填土。这样，洞口的边仰坡几乎不会受到破坏，而且，套拱与回填的贫混凝土形成整体支护作用，有效地保证了洞口段及边仰坡施工的安全 四、软弱围岩隧道施工工艺
（一）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，导管長度应深入土层；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。
（二）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。
（三）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。
五、结语
软弱围岩隧道施工对技术的要求比较高，而且会影响整体施工的质量，成本也比较难控制，时施工过程中的一大难题。施工的过程中，最重要的就是安全和质量，要在确保施工人员安全的前提下，尽可能发挥机械的作用，保证过程的质量，同时还要兼顾工程的经济效益。
参考文献：
[1]朱世伟.谈浅埋软弱围岩隧道的施工技术[J].山西建筑，2013，19：141-142.
[2]刘振良，张行茂，张健明，王意平.软弱围岩隧道施工技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2013，08：176-180.
【关键词】 隧道；软弱；围岩；施工；技术
引言：
隧道和地下工程施工，遇到软弱围岩，通常是施工组织者和技术人员感到持久压力和伤脑筋的一件事。软弱围岩隧道通常被列为重难点控制工程，对工期、安全、质量、投资均产生重大影响。
一、软岩隧道地质工程特点
（一）地质特点
软岩主要是指第四系全新、中更新、更新统的坡残积土部分。范围包括江河湖岸和池塘冲积、淤积层，人工杂填土、水田、溶洞充填物、新老黄土、风积砂等。普遍具有内磨擦角小，粘聚力弱及流滑、蠕变、膨胀、湿陷等不稳定的特点。一般南方地区软土含水量偏大，扰动易液化呈液态流动，北方地区软土含水量较小，失水后易呈固态流动，扰动易崩坍。北方地区软土浸水饱和，极易流失并很快失去承载力。
（二）工程特性
（1）软岩扰动后，自稳能力下降，松动圈不断扩大。围岩压力逐渐增加，再次稳定的时间很长。支护及衬砌结构承受围岩压力，极易引起支护结构变形、收敛、下沉和衬砌结构开裂等事故和病害，同时往往伴随地表下沉，失水等环境问题。
（2）软岩由于具有稳定性差，易崩塌溜滑等特点。洞口段拉槽施工极易引起大范围牵连性滑动，因而难以接近仰坡，进洞困难。隧道挖掘工程是一种洞内作业，挖掘过程中，局部力量承受减弱可能引发隧道坍塌，提高工作难度，增加施工成本，威胁作业人员的人身安全。
（3）软岩自稳时间短，一般采取化大为小，分部施工的方法.所以隧道施工的程序比较复杂，为了保证工程质量就会出现工程进度缓慢，为了保证质量也会相应的降低施工速度，因此矛盾重重。
（4）软岩常处于地质变化复杂的地带，因此一次的實地考察往往是不准确的，因而，考察人员应该根据施工的实际需要，制定相关的工程计划和工程步骤，而已适当的结合施工实际进行调整，不必拘泥于传统模式。
（5）软岩隧道施工风险大，因此可能给施工人员，工程领导等全体作业人员带来不同程度的心理负担，所以施工作业之前应该对所有工作人员进行必要的上岗前培训，保证每一个作业人员都具备良好的业务素质。
二、软岩大变形隧道的支护
（一）刚性支护：这种支护措施的核心是通过加大支护结构的强度和刚度来抵抗巨大的围岩压力；支护材料一般为钢材或木材。辛普伦隧道、海带尔电站引水隧洞等众多地下工程的支护实践表明，这种支护措施无论从技术上还是从经济上，都是欠合理的，现在已经较少采用。
（二）可缩支护：这种支护的理论依据是，当开挖引起的围岩扩容（剪胀或遇水膨胀）不可避免时，允许围岩发生适度的变形，这样可以降低作用于结构上的支护压力，从而减少超挖量并降低支护强度。根据Eurenius等的研究，如果让粘土膨胀5%，支护压力即可降低50%。具体措施是适当超挖，在围岩变形稳定后再架设支护，更多的则是开挖后立即架设可缩的初期支护。支护方式一般为带纵向伸缩缝的混凝土喷层并辅助以可缩式构件支撑。
（三）锚、注一体化围岩加固一支护系统：王梦恕院士在他的中国隧道修建法中指出，围岩开挖后及时施作锚喷支护是提高围岩承载力的重要方法，决不允许过多的释放，寻找最佳支护点的做法是错误的；特长、长大隧道及重要地下工程必须采用复合式衬砌结构；初期支护是主要受力结构，必须在稳定后，方可进行防水层及二次模筑混凝土衬砌；管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勒测量是软岩施工的基本方针。
三、隧道软弱围岩施工技术
（一）支护技术
隧道支护是隧道工程施工中的关键，软弱围岩隧道支护通常有超前支护和初期支护。超前支护是指对未开挖部分的岩体进行注浆等加固措施，超前支护有超前小导管、超前锚杆、超前管棚等多种类型，施工方法有泥浆循环跟管钻进法、潜孔锤冲击成孔送管法、风动力跟管钻法、水平旋喷法、冻结管施工等多种。其中超前小导管多用于Ⅳ级及以上的围岩，主要是防止隧道开挖时出现塌方现象；超前管棚一般设于隧道两端的洞口，以防止仰坡变形和塌方。在浅埋层的隧道口采用超前管棚工法能够有效地解决洞口段的施工难题，超前管棚支护的管棚长度一般为30m～40m，管径以φ108mm为主，在实际的应用中可根据工程的具体情况进行设计。
初期支护是指在开挖后进行喷锚等措施支护围岩，有喷射混凝土、喷射混凝土加锚杆、喷射混凝土锚杆与钢架联合支护等多种形式，在隧道开挖后进行初期支护能够控制围岩的应力适量释放和变形，增加结构的安全度，方便施工。目前的隧道工程施工中广泛采用新奥法（全断面法）施工，隧道多采用喷锚支护，以青新隧道为例即是采用了此种支护方法。这种支护形式的类型、参数、数量都可根据工程具体情况进行调整，十分灵活；在施作之后喷射砼能迅速发挥对围岩的支护作用，支护及时；喷射砼和围岩能够形成全面密贴的粘结，粘结力强，密贴性好，同时还具有深入性、柔性和封闭性的优点，在软弱围岩的隧道施工中有着显著的应用价值。
（二）超前地质预测预报
隧道施工中要加强超前地质预测预报工作，特别是断层破碎带。若探明的工程地质条件与设计不符，要立即停止施工，把相关的情况上报给建设单位、设计单位及监理单位，以便根据具体的情况采取相应的处理措施。超前地质预测预报采取的措施有全断面地质素描、探地雷达探测、水平钻孔探测。
（三）套拱
隧道进洞施工时采用了2m套拱，即在明、暗洞交接处首先施作一个类似明洞的暗洞，逐步向洞内方向推进，直到完全嵌入山体。该隧道采用I20a工字钢作为内模支撑，再浇注80cm厚C25#钢筋混凝土，将I20a工字钢一起浇注在混凝土中，并在浇注前预埋Ф150mm钢管作为超前长管棚施工的定位、定向套管。在套拱砼两侧回填贫混凝土至套拱外拱顶标高，然后回填土。这样，洞口的边仰坡几乎不会受到破坏，而且，套拱与回填的贫混凝土形成整体支护作用，有效地保证了洞口段及边仰坡施工的安全 四、软弱围岩隧道施工工艺
（一）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，导管長度应深入土层；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。
（二）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。
（三）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。
五、结语
软弱围岩隧道施工对技术的要求比较高，而且会影响整体施工的质量，成本也比较难控制，时施工过程中的一大难题。施工的过程中，最重要的就是安全和质量，要在确保施工人员安全的前提下，尽可能发挥机械的作用，保证过程的质量，同时还要兼顾工程的经济效益。
参考文献：
[1]朱世伟.谈浅埋软弱围岩隧道的施工技术[J].山西建筑，2013，19：141-142.
[2]刘振良，张行茂，张健明，王意平.软弱围岩隧道施工技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2013，08：176-180.