陳 偉

中鐵工程設計院（天津）有限公司，天津 300011

0 引言

我國正處于社會經(jīng)濟大發(fā)展的重要時期，大力開發(fā)基礎(chǔ)建設在國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中占有一定的地位，在進行隧道工程建設中這就不可避免得涉及到更多更長的軟弱圍巖地段，國際巖石力學學會建議把強度低、風化、破碎的巖層統(tǒng)稱為軟弱圍巖，在這一類巖層中開挖的隧道，我們稱為軟弱圍巖隧道， 軟巖的外觀結(jié)構(gòu)較細，硬度較低，軟巖在富水情況下會出現(xiàn)遇水軟化，顯示出一定的可塑性、膨脹性等水理性質(zhì)，若逐漸軟化隧道周邊土體，會使土體抗剪強度降低，給施工造成難度，嚴重時會造成塌方。因此，軟弱圍巖在富水情況下如何有效地預防和處理塌方是一大難點。

1 主要的預防和處理措施

1.1 施工方案選擇

通過制定科學合理的施工方案，精心組織，周密安排，對比各施工方案的優(yōu)缺點，如隧道采用全斷面開挖，每循環(huán)施工時間較長，圍巖在支護前變形能釋放較完全，隧道圍巖變形較大，對于軟巖大斷面隧道，若采用全斷面開挖，往往來不及支護，隧道即發(fā)生塌方事故，故一般情況下大斷面軟巖盡量隧道開挖采用分部開挖。在軟巖隧道內(nèi)采用機械開挖對圍巖的擾動比采用爆破方法要小，圍巖的穩(wěn)定性相對就好些。在隧道掘進過程中，圍巖的變形自掌子面前方1.5倍～2倍洞徑處即已開始，當采用快速掘進時，循環(huán)時間較短，往往在隧道開挖后，立即進行臨時支護結(jié)構(gòu)施工，這樣軟弱圍巖隧道圍巖時間效應影響較小，在具有蠕變性質(zhì)的軟弱圍巖隧道掘進時，其掘進速度的快慢，往往直接影響圍巖的穩(wěn)定，掘進速度太慢，掌子面前方的巖體在掘進前即進入了松弛破壞階段，圍巖甚至隨挖隨塌，給支護工作帶來了施工難度。因此，應選取工序簡單，施工干擾少，臨時支護量少，質(zhì)量易于保證，工效高，工期短，成本低的方案。

1.2 施工過程中的受力體系轉(zhuǎn)換

施工的臨時施工支護雖不構(gòu)成隧道的主體結(jié)構(gòu)，但它是施工過程中不可缺少的重要一環(huán)，臨時施工支護并支護后形成的受力結(jié)構(gòu)由于施工的繼續(xù)進行又需拆除，這就造成受力體系將發(fā)生轉(zhuǎn)換，因此，只有在主體初期支護支點作用于臨時支撐面時方可拆除臨時支護。

1.3 排放水系統(tǒng)

軟弱圍巖在富水情況下易發(fā)生塌方，施工難度大，設計中放水措施較弱，應根據(jù)工程實際情況，結(jié)合設計意圖， 在施工中采取了設置軟式透水管、盲溝等引排水措施，也可借鑒其它隧道排放水的經(jīng)驗，因地制宜，把防水效果的好壞作為檢驗防水措施優(yōu)劣的標準。

工程中的漏水主要分為點漏、縫漏、面漏3種類型。對隧道滲漏水病害進行整治，可先按注漿、后嵌縫堵漏或鑿槽排水、抹面的順序進行治理，各環(huán)節(jié)根據(jù)實際情況可以進行調(diào)整。對典型軟巖、裂縫水較發(fā)育隧道滲漏水的整治，應先分析滲漏水形成的原因，在針對不同的滲漏水形式，采取不同的堵排方法。隧道應以預防滲漏為主，設計方面應盡量探明地質(zhì)、水文條件，采取適合的給排設計。除此之外還要根據(jù)地質(zhì)、水文變化采取相應防排水設施。

1.4 地基加固技術(shù)

施工設計方案不成熟，稍有疏忽，就極有可能造成塌方。因此，對于這些地段的地表預加固措施的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。施工中可通過地基錨桿，混凝土墊層，注漿加固與堵水等措施進行，這些措施可以提高軟弱圍巖的整體穩(wěn)定性，增大整個支護體系的安全系數(shù)，抑制地表沉陷，減輕隧道施工對地表沉陷的影響，有效制約軟弱圍巖位移。

1.5 監(jiān)控量測

施工中對圍巖的監(jiān)控要緊密結(jié)合施工過程，在動態(tài)施工過程中，圍巖經(jīng)過多次擾動后，變形產(chǎn)生多次疊加，這些復雜的動態(tài)關(guān)系，都需要在施工過程中通過監(jiān)控量測來加以確定和處理。目前現(xiàn)有研究成果的不多，需要在這方面不斷積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，這就有必要建立健全監(jiān)控量測體系及監(jiān)控基準來指導設計和施工并研究預測和預報施工中可能發(fā)生的事故。

2 應用實例

2.1 工程概況

某隧道工程，本段地形為海積平原及臺地，上部為人工堆積素填雜土、粘土，下部為花崗巖殘積層及風化程度不同的花崗巖，屬于軟巖，地下水豐富。

區(qū)間暗挖隧道采用臺階法施工，全環(huán)設格柵鋼架， 采用超前支護+初期支護形成聯(lián)合支護體系，超前支護沿拱部外輪廓施作超前小導管，施作范圍為拱部120°，導管與格柵鋼架雙面焊接。初期支護體系由格柵鋼架+縱向連接筋、鎖腳錨管+噴混凝土組成。臺階長8m～12m。上臺階開挖至SK14+318處，砂質(zhì)粘性土遇水軟化成流塑狀，拱部右側(cè)出現(xiàn)滲漏水，并伴有泥石流涌出，拱腳處出現(xiàn)水平裂縫。經(jīng)監(jiān)測，拱部沉降較大，為此采取應急措施:在上臺階施作臨時支撐，同時封閉上臺階，施工下臺階，盡快形成封閉環(huán)。某日剛開挖完畢，尚未架立格柵鋼架，拱部右側(cè)出現(xiàn)突水，并伴有大量泥石急劇涌流而出，坍塌物填塞，整個下臺階，難以清除，同時拱腳處裂縫加大，初支混凝土逐漸剝落，造成右側(cè)拱部突然垮塌，從拱部連帶拉裂5榀格柵鋼架，初期支護已失去支護能力。

2.2 工程事故處理

對洞內(nèi)塌方地段采取臨時支撐加固，在塌方體底部用鋼管向外排水，然后用噴混凝土將坍方體覆蓋封閉；為了抑制洞內(nèi)積水造成的土體軟化，對洞內(nèi)排水采用人工降低地下水，用抽水機將積水排至豎井處集水坑，再用水泵將水抽入地面蓄水池，經(jīng)沉淀后排入市政雨水管道中；下臺階在塌方后變成了斜坡狀，對其采取全封閉以，確保施工安全，具體為打入鋼插板，并用水泥砂袋壘砌成臺階，控制了土體的流動，然后采用噴混凝土封閉；對下臺階軟弱土體打入注漿導管進行注漿加固，確保下臺階的穩(wěn)定性。封閉完成后，對拱部右側(cè)塌方地段進行注漿，加固土體，減少拱頂沉降，在隧道兩側(cè)布設注漿小導管進行地表加固；塌方發(fā)生后，及時對洞內(nèi)塌方地段和深南大道地表加強施工監(jiān)測，加大監(jiān)測頻率，對洞內(nèi)各測點和地表監(jiān)測點每天2次。

2.3 處理效果

地表沉降較大，一是由于塌方引起的，另一方面由于地表降水引起土體收縮固結(jié)所致。經(jīng)過地表注漿加固后，地表沉降逐漸趨緩，有個別地方略有回升。洞內(nèi)經(jīng)過支撐加固和注漿加固后，沉降和收斂得到了有效控制，保證了整體結(jié)構(gòu)的安全。

3 結(jié)論

公路隧道富水軟巖段的施工，一定要根據(jù)地質(zhì)條件，選擇合適的開挖方法和支護方式，堅持“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”的施工方針。不良地質(zhì)隧道施工中應切實做好圍巖地質(zhì)超前預報工作，逐段核實圍巖類別，有針對性地進行防治。為了減少軟弱圍巖在富水情況下塌方的發(fā)生，必須根據(jù)施工中的實際情況加以分析，針對性地采取正確的措施。

[1]齊景獄，等.隧道爆破現(xiàn)代技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，1999.

[2]何滿潮.軟巖工程力學[M].北京：科學出版社，2002.