试议围岩软弱围岩公路隧道施工策略生

论文导读：
摘要：伴随我国基础设施建设的大力实施，软弱围岩隧道施工项目日渐增多。基于弱围岩地质条件特点，如何在软弱围岩地带进行隧道施工得到了工程界广泛关注。本文在把握当前软弱围岩隧道施工现状的基础上，分析了软弱围岩隧道的施工难点，并提出了相应的方法措施，为类似工程提供有益探索。
关键词：软弱围岩；隧道；施工方法；难点；措施

0 引言
隧道和地下工程技术以开发利用地壳潜在资源为目的，进而能够更好地实现环保、安全、便利、节能和经济的工程要求。伴随我国公路基础设施建设的大力实施，大量穿越软弱围岩的公路隧道将会被修建。因此，研究和探讨软弱围岩地段的隧道施工技术，推进其技术创新有重要的现实意义。
1 软弱围岩定义
根据《工程岩体分级标准》(GB50218-94)有关规定，按岩石的坚固性分类，把单轴极限抗压强度大于30MPa的新鲜岩石划分为硬质岩石；小于30 MPa的划分为软质岩石，其中小于5MPa的划归为极软岩石。
2 软弱围岩隧道施工方法难点分析

2.1 施工方法的选择

软弱围岩隧道施工过程中最关键的是选择合理的施工方法，而选择合理的施工方法与施工条件、围岩条件、隧道断面积、隧道埋深、工期和环境条件等众多因素密切相关。不同条件下，各种因素所起的作用主次有别，相应选择的施工方法也不同。

2.2 支护结构的选择

分析软弱围岩隧道的施工过程，判断在隧道施工过程中哪些因素是影响围岩的稳定主要因素，有针对性选择隧道开挖、支护方式，更好的保证隧道的稳定，防止盲目施工，避免重大经济损失和安全事故。怎样合理选择隧道施工方案，减少围岩失稳的可能性是我们分析软弱围岩隧道施工过程的目的。

2.3 软弱围岩条件下的爆破控制

从我国目前的实际情况出发，钻爆法乃将是我国今后很长一段时间内修建隧道的主流。隧道爆破开挖过程中会对周围岩体造成损伤，爆炸对岩石的破坏和损伤作用体现在爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用两个方面，这两者的作用强度直接影响爆破对岩石的损伤程度和范围。
3 某公路浅埋软弱隧道施工对策

3. 1 开挖方法比选

一般在围岩条件差(Ⅳ、Ⅵ级围岩)且埋深浅的隧道施工中，较安全可靠的施工方案是采用侧壁导坑、中隔墙(CD或CRD)等施工方法源于：论文格式范例www.7ctime.com
。但这些施工方法工序多，机械化程度低，劳动强度大，进度慢，且存在对围岩扰动次数多的缺陷。为此，在这类地层的山岭隧道中目前多采用超短台阶法或短台阶法进行施工。这类方法弥补了前述方法的不足，便于现场组织，缩短了工期、而且投资相对节省。

3.2浅埋软弱隧道支护控制措施

3.

2.1软弱围岩支护的作用机理分析

从地质工程观来看，软弱围岩由于其强度较小，无法自稳，因此必须对其进行改造，以满足隧道工程安全性的要求。
（1）锚杆加固围岩
锚杆系利用围岩自身强度来支护围岩，它的主要作用有；悬吊作用，通过锚杆把欲脱落的岩块悬吊在深层完整的坚硬围岩上；组合梁作用，用锚杆把层状岩体连接在一起，增加层间摩阻力，形成组合梁；加固作用，用锚杆将隧道周围有节理、裂隙的岩体或软弱岩体紧压在一起，以增加岩体的强度。对于软弱围岩，锚杆作用是上述作用的组合。
（2）喷射混凝土
喷射混凝土支护的特点是：施工时机的选择和喷射厚度的掌握均比较灵活，往往在地下工程开挖后及时跟进。混凝土喷层的作用机理概括起来有如下三点：①改变围岩表面受力状态。由于喷层能与围岩密贴和粘结，并能给围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，防止围岩强度恶化。②填平补强围岩、分配外力、防止围岩松动、间接提高围岩中的环向力，提高组合拱的质量，使组合拱的支撑能力增强。③覆盖围岩表面。喷层直接粘贴岩面，形成防风化和止水的防护层，并阻止节理裂隙中充填物流失。
（3）注浆
①注浆加固提高了支护结构的整体性、承载能力和稳定性。注浆后，使得作用在拱顶上的压力能有效传递到两墙，通过对两墙的加固，又能把荷载传递到底板。由于组合拱厚度加大，这样又能减小作用在底板上的荷载集中度，因此能减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底鼓，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性，能够承受动压的作用。②注浆后将松散的岩石胶结成整体，提高了岩体的凝聚论文导读：用凿岩机、湿钻法施钻。使用乳化，周边眼使用小药卷。起爆使用用国产Ⅱ系列1~15段非电毫秒微差，少量火进行引爆。3.3.2爆破设计隧道爆破设计包括钻孔孔径、掏槽方式与最小抵抗线、炮孔深度、炮孔间距、单位耗药量、单孔装药量计算、总药量的计算、最大一段允许用药量的确定、炮孔数目的确定、炮孔
力和内摩擦角，从而提高了岩体的强度。③注浆也可以使得普通端锚式锚杆改变为全长锚固，使得锚杆与围岩形成一个整体，充分发挥锚杆的作用，形成可靠有效的组合拱。
（4）钢支撑
在软岩地下工程中，地下工程掘进后，围岩的自稳时间极短，而喷射混凝土、锚杆不能及时提供足够的支护抗力，为了维持围岩的稳定，保证地下工程设计断面，需要在开挖后的短时间内给予围岩强有力的支护，这时往往采用钢支撑支护。其作用机理有：①钢支撑强度和刚度高，能够承受较高的围岩松动压力和形变压力。②钢支撑较易按照地下工程设计断面制作，其强力支护保证了设计断面的要求，围岩的稳定性和施工安全性显著提高。③钢支撑支护施工快速方便，在短时间内即给软岩地下工程围岩强力支护，防止地下工程围岩变形过大发生破坏。

3.3 软弱围岩隧道爆破控制技术

由于隧道围岩自稳能力差，只能采用短台阶甚至超短台阶法开挖，开挖爆破均应采用光面爆破；钻爆作业中应检测围岩爆破扰动深度、爆破震动对周边及中间岩柱的破坏程度，对爆破震动加以控制，以利于隧道围岩的稳定。

3.1 爆破器材

炮眼钻孔采用凿岩机、湿钻法施钻。使用乳化，周边眼使用小药卷。起爆使用用国产Ⅱ系列 1~15 段非电毫秒微差，少量火进行引爆。

3.2 爆破设计

隧道爆破设计包括钻孔孔径、掏槽方式与最小抵抗线、炮孔深度、炮孔间距、单位耗药量、单孔装药量计算、总药量的计算、最大一段允许用药量的确定、炮孔数目的确定、炮孔布置、起爆顺序等。

3.3 爆破作业施工顺序

爆破作业施工顺序为：画断面轮廓线—钻眼爆破—清理危岩—出渣—补炮—出渣—初期支护—下一轮循环。出渣使用一台ZL50C侧卸式装载机，3台EQ自卸车运输，一台 PC220 挖掘机清理断面。

3.4 隧道施工防坍措施

（1）微型开裂处理措施，喷射混凝土封闭开裂面,喷射混凝土厚度不得小于3 cm,封闭后对其进行观测,如果不再开裂说明已经稳定,就无需再处理；如果封闭后在短时间内再次开裂,则说明开裂变形在不断发展,必须采取更强的加固措施。
（2）对于裂缝不断发展、素喷混凝土封闭无效的开裂面可以采取小导管注浆挂网喷射混凝土处理。a.在开裂面上钻孔施作注浆小导管，小导管采取 80 cm×80cm 梅花形布置，长度不得小于 4.5 m，覆盖范围要超过开裂面短边长度的1/3，最小不得小于1.0 m。当围岩破碎难成孔时可用自进式锚杆代替。b.小导管打入围岩后铺挂钢筋网,钢筋网采用Φ10钢筋加工成15 cm×15 cm的钢筋网片，钢筋网片全部与小导管焊接牢固。c.将小导管用Φ16钢筋纵横连接，形成大钢筋网。d.用水泥—水玻璃双液浆通过小导管对岩体进行注浆,注浆压力不要过大,裂缝流浆后停止注浆。e.注浆后采用C25喷射混凝土进行封闭，厚度不得小于8 cm,将钢筋网片和大钢筋全部覆盖。
4 结语
本文结合当前社会发展与研究背景，简要介绍了软弱围岩隧道施工方法。在实际过程中，尚需全面了解和掌握软弱围岩隧道的施工特点，总结围岩和支护结构的应力应变规律，从理论高度解释和认识软弱围岩条件下浅埋隧道施工过程中受力规律和工程特点，才能灵活的运行施工技术，并为制定科学、合理的施工方案与安全防范措施提供指导和依据。
参考文献
何满潮，景海河，孙晓明．软岩工程力学[M]．北京：科学出版社，2002
张志强，关宝树．公路隧道在膨胀性围岩地段施工的稳定性分析[J]．公路，2002(2)：61-63.
[3] 姚明会. 软弱围岩浅埋暗挖大跨度地铁隧道施工技术[J]. 岩土工程界，2002，6(5): 71-73.
[4] 彭立敏，刘小兵. 地下铁道[M]. 北京：中国铁道出版社，2006