摘 要：隨著我國公路建設日新月異，隧道建設項目日益增多。在隧道施工建設中常會遇到淺埋地層松散軟弱，破碎圍巖帶等不良地質段。由于淺埋地層埋藏較淺，大都是風化破碎的隧道圍巖，受力復雜，導致圍巖和支護應力分布和變形非常復雜，尤其是在地形起伏較大的丘陵地帶，在隧道施工中，面臨更為復雜的圍巖應力分布和襯砌受力變形狀況，增加了設計和施工難度。

關鍵詞：軟弱圍巖；破碎；施工技術；防水；坍塌

重慶至長沙公路黔江至彭水段公路肖家坡隧道左線起訖樁號為ZK51+984.747～ZK54+105，全長2120.253m，右線起訖樁號為YK52+000～YK54+130，全長2130m，大部分圍巖為軟弱圍巖，圍巖主要為砂巖災泥巖，強風化。受構造影響，巖體破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，層間結合差，夾帶軟弱層，加之地下水發(fā)育，泥巖遇水軟化、失穩(wěn)，易產生掉塊及坍塌，造成了隧道初支變形和坍方事故，處理較為困難，嚴重影響施工進度，威脅施工安全、質量。針對本段隧道軟弱圍巖比較多的情況，為了提高軟弱圍巖隧道施工水平，預防變形和坍方，確保施工安全。通過分析軟弱圍巖地質工程的特點。進一步闡述其施工方法，對軟弱圍巖隧道施工技術進行了探討。

l 軟弱圍巖隧道地質工程的特點

1.1 地質特點

軟弱圍巖主要指的是第四系全新、中更新、更新統(tǒng)的坡殘積土部分，涵蓋江河湖岸和池塘沖積、淤積層、人工雜填土、溶洞充填物等。圍巖強度低，承載能力低。如黏性土、粉土、砂類土、黃七、全風化巖體等。普遍節(jié)理發(fā)育、破碎、自穩(wěn)能力差。如巖體破碎的泥巖、頁巖、砂巖、千枚巖等。斷層帶散體結構、自穩(wěn)能力極差。受構造影響，斷層帶結構面雜亂無序，呈角礫、縻棱狀或碎裂結構，充填泥質或泥災巖屑。

1.2 工程特性

軟弱圍巖強度低、自穩(wěn)能力差。隧道開挖后地應力重新分布，使隧道周邊產生較大的松動圈。軟弱圍巖被擾動之后，它的穩(wěn)定性會下降，軟弱松動的范圍可能還會不斷加大，圍巖的壓力也會不斷增大，想要恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的需要的時間相對比較長，支護和襯砌結構因為壓力的原因，很容易引起下沉與變形等危害。

因為軟弱圍巖強度低、穩(wěn)定性差、易滑塌等特點，所以在工程洞口段若拉槽施工就很容易導致大范圍的牽連性滑動，使得工程施工進洞相當困難。若在洞內施工，也會因圍巖的承載力不夠，會使支護結構下沉，同時可能會出現(xiàn)坍塌等危險現(xiàn)象，給安全施工增加了很大的困難。因軟弱圍巖的自穩(wěn)時間比較短暫，需要采取化變大為小和分部施工的方法。軟弱圍巖的地質比較復雜，施工時，需要隨時根據具體地質情況作出施工方法調整。一旦工程措施（包括設計措施）和施工方法不當，將極易發(fā)生初期支護變形侵限和隧道坍方等工程事故，給施工隊伍最嚴峻的考驗。

2 軟弱圍巖隧道施工技術

根據軟弱圍巖隧道工程特點，做好三個超前、四個到位、一個強化的關鍵環(huán)節(jié)。實行標準化施工管理，然后安全、穩(wěn)定的通過軟弱圍巖不良地質段。

2.1 超前預報

超前地質預報是隧道信息化施工的重要組成部分，施工階段必須把超前預報納入正常施工工序中。根據地質、水文變化及時調整施工方法和采取相應的技術措施。實施中主要采取以下方法：

（1）地質素描、物探、超前鉆探方法是軟弱圍巖超前預報的主要手段。

（2）在破碎帶和斷層地段。加強長超前、短鉆孔。及時探明隧道前方地質情況，特別是地下水的發(fā)育情況。嚴禁在未探明情況下盲目開挖。

2.2 超前加固

在斷層破碎帶和軟弱地層。特別是富含水時，必須對圍巖進行超前加固，改良地層，確保隧道安全施工。必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設備，進行專項設計，保證加固效果。常用的圍巖加固方法是注漿法。注漿法主要分全斷面注漿和局部注漿兩種，在富水斷層地帶，常采取全斷面注漿。全斷面注漿法鉆孔數量多，制作周期長；局部注漿是針對隧道前方地層特點，對薄弱部位進行注漿，鉆孔數量少。施作周期短。無論是全斷面注漿，還是局部注漿。都要求必須配備先進的鉆孔注漿設備，必須采取信息化注漿。

2.3 超前支護

常用的超前支護方式有超前大管棚和超前小導管兩種。

（1）超前大管棚：超前大管棚一般是在對沉降有嚴格要求時使用，適宜于淺埋洞口、堆積體、砂土質地層、斷層破碎惜地層。大管棚一般采用?70～?159mm的鋼管，縱向長度10-30m，根據工程需要設置。

（2）超前小導管：超前小導管是在對施工安全要求較高的條件下使用。在破碎圍巖、堆積體、砂土質地層、斷層破碎帶中普遍采用。當地層卡鉆嚴重時，可采用自進式錨桿。小導管一般采用?32～?60mm的鋼管，縱向長度2.5～6m，根據工程需要設置。小導管布設后根據地層穩(wěn)定情況，如需要可進行注漿，加固周邊地層。

2.4 開挖工法

2.4.1 增加設置輔助作業(yè)面

如果遇到軟弱圍巖的地形比較緩，而正面比較難接近暗挖，通常會在地形有條件的時候采用橫洞、平導、斜井等輔助作業(yè)面，先避開軟弱圍巖，在圍巖條件比較好的地段先施工。之后，利用鋪底襯砌成環(huán)步步緊跟的穩(wěn)定結構作后盾，穩(wěn)步掘進軟弱圍巖。

2.4.2 正面進洞以及洞內施工技術的選擇

軟弱圍巖施工中正面進洞技術，通常是根據地形以及地質條件的差異來靈活選擇。一般有接長明洞法、夯填反壓法、改善圍巖條件、切坡減載、地表超前加固處理、虛擬洞門與護拱法等施工技術的方法。如果軟弱圍巖的仰坡比較陡峭，存在滑動面的情況，一般就不能用拉槽刷坡方法來靠近作業(yè)面，這樣的情況以接長明洞的方法為宜，根據圍巖平衡側面以及正面推力來確定長明洞的長度。當坡面比較陡而全斷面不容易接近仰坡時，可以將擋墻夯填土反壓邊仰坡來施工。軟弱圍巖施工時，可以打設輔助泄水導洞，防止水流過多軟化地基。如果軟弱圍巖向下伏的深度比較淺時，可以將軟土全部或者部分挖掉，然后通過施作護拱的方法進行。在軟弱地表打樁也可以加固施工地基。當全斷面沒有辦法靠近仰坡時，可以利用鋼拱架等形成虛擬洞門來施工。

2.5 初期支護和襯砌

按圍巖級別及圍巖自穩(wěn)能力不同分別進行了格柵鋼架和型鋼鋼架初期支護設計。在隧道開挖達到設計要求后，應盡快施作初期襯砌和支護。不得使圍巖開挖臨空面長時間暴露。應第一時間進行第一層混凝土噴射，并及時封閉圍巖表面。初期襯砌一般采用C25噴射混凝土。初期襯砌噴射混凝土應采用濕法噴射。然后再施作系統(tǒng)錨桿、掛鋼筋網、立支和穩(wěn)固鋼架、再分層噴射混凝土成型等工序。隧道開挖后短時間或變形量小時，初期支護與地層共同承受形變壓力。支護不及時或支護后變形量過大，巖體松動后荷載加大，由初期支護完全被動地承受松動壓力。因此，必須保證初期支護的強度和剛度，及時支護，控制變形。

2.6 二次襯砌閉合

根據圍巖級別、圍巖自穩(wěn)能力不同及初期支護襯砌情況分別進行了二次襯砌設計。二次襯砌采用防滲標號不低于S8的C25模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土。由于目前初支+二襯共同承載的設計方法，適時進行二次襯砌對安全施工十分重要，根據有關要求：Ⅳ級圍巖二襯距掌子面距離不大于90m，V級、Ⅵ級不大于70m，這些經驗數據是十分重要的，現(xiàn)場必須嚴格執(zhí)行。

在隧道仰拱施作之前基底浮渣應清理干凈，除去浮土和淤泥，露出開挖基巖（或初期襯砌）表面，方可澆筑仰拱混凝土（仰拱開挖長度不大于3m）。初期支護仰拱（臨時仰拱）及時閉合極其重要，閉合成環(huán)后，提高了結構的承載能力，從而有效地控制變形、避免坍方。

2.7 監(jiān)控量測

監(jiān)控量測是軟弱圍巖隧道安全施工的“眼睛”，是判斷結構穩(wěn)定性、指導軟弱圍巖隧道安全施工“最重要”的信息化手段。監(jiān)控量測是隧道設計與施工的重要組成部分，是隧道施工管理中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，應當作為關鍵工序納入現(xiàn)場施工組織管理，按現(xiàn)行《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》的規(guī)定建立等級管理、信息反饋和報告制度。隧道拱頂下沉和凈空變化的量測斷面間距：Ⅳ級圍巖不得大于l0m，V級圍巖不得大于5m，當拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d或累計達l00mm時，應暫停掘進，并及時分析原因，采取處理措施，當采取接觸量測時，測點掛鉤應做成閉合三角形，保證牢固不變形。

2.8 富水軟弱圍巖施工

由于該標段內植被發(fā)育，隧道內地下水發(fā)育，加之圍巖主要以砂、泥巖為主，泥巖遇水軟化，發(fā)生掌子面圍巖掉塊，已支護完地段圍巖膨脹，發(fā)生擠壓變形，施工時應根據具體情況調整方案。

（1）采用超前地質預報手段，提前了解開挖工作面前方地質、地下水情況，采取有效的預防措施。

（2）施工中采用注漿堵水結合超前鉆孔限量排水。

（3）特大涌水時可采用輔助坑道排水，輔助坑道開挖成超前適當距離。

（4）當隧道埋深在20m以內時，可采用地表注漿，當隧道埋深超過20m時，則采用開挖工作面預注漿。

（5）掘進進尺控制在0.5～1.0m。

（6）在初期支護己成型地段采用在切支表面施作泄水孔或埋設盲管，以釋放初支內部積水，減少水壓。

3 結束語

軟弱圍巖隧道施工，由于地質條件復雜，圍巖變化頻繁，再加之技術措施不合理、施工方法不當、施工工藝不到位等諸多問題，造成了的隧道變形和坍方事故，造成了財產損失和工期延誤。軟弱圍巖地質條件復雜，施工工序繁多，工藝要求嚴格，技術含量高，施工中一般需要根據實際工程情況，靈活采用施工方法，重點控制好各個施工技術階段的難點。堅持在確保施工安全的情況下，最大限度地發(fā)揮施工人員的施工技術水平與施工機械的最大性能，實現(xiàn)安全與效益的雙贏局面。隨著科學技術的日益進步，相信會有更多更好的施工防塌方辦法、爆破技術以及防排水材料應用到軟巖隧道施工當中來，為解決軟弱圍巖施工帶來便利。

參考文獻

[1]《公路隧道設計規(guī)范》（JTJ026-1990）[S].北京：人民交通出版社，1990.

[2]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]張德興.有限元素法新編教程[M].上海：同濟大學出版社，1998.

[4]李連生.《土力學》.四川成都西南交通大學出版社，2006，7.

作者簡介：鄧成杰（1976-），男，工程師，本科，畢業(yè)于西安科技大學。