摘要：為研究淺埋隧道在軟弱圍巖的隧道支護設(shè)計及施工，文章針對軟弱圍巖的特點，結(jié)合工程實例，通過不同的支護方案及施工方法對比，對淺埋隧道軟弱圍巖隧道設(shè)計及施工進行優(yōu)化分析。研究結(jié)果表明：對于在軟弱圍巖地區(qū)的淺埋隧道可以采用噴射混凝土加錨桿的支護結(jié)構(gòu)，并且可以通過增加噴射混凝土的厚度來保證隧道的安全;提高混凝土的強度等級同樣有利于隧道的安全，但其效果不如增加噴射混凝土厚度明顯和經(jīng)濟;當采用CRD方法進行淺埋隧道施工時，對隧道的安全較為有利。

關(guān)鍵詞：淺埋隧道;軟弱圍巖;支護結(jié)構(gòu);施工方法

0 引言

近年來，我國的綜合國力顯著提高，社會發(fā)展的進程不斷推進，國家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)快速發(fā)展，尤其是隧道及地下工程方面的建設(shè)呈爆發(fā)式的增長[1]。然而隧道工程在施工時，常常會遇到惡劣、復雜的地質(zhì)環(huán)境，如在黃土地區(qū)、高海拔地區(qū)、巖溶地區(qū)等，亟須解決施工中的各種技術(shù)難題。由此，眾多學者對復雜地區(qū)隧道的設(shè)計及施工其進行大量的研究，其中高世軍等[2]對隧道支護結(jié)構(gòu)的壓潰機理進行研究;劉新榮等[3]對支護結(jié)構(gòu)的開裂進行分析，提出支護結(jié)構(gòu)開裂失穩(wěn)的原因，并提出對應的施工加固方案;楊明舉[4]通過研究提出采用地表加固的隧道開挖方法;梁勇旗等[5]對淺埋隧道的多種不同施工方法進行研究;白傳鵬等[6]對開挖大跨度淺埋隧道的力學特性進行研究，發(fā)現(xiàn)隧道的最大拉應力出現(xiàn)在拱頂、拱腰及拱底等部位。

本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，對軟弱圍巖的特點進行分析，并結(jié)合實際的工程案例對不同的淺埋隧道支護結(jié)構(gòu)及施工方法進行研究。

1 軟弱圍巖的特點

圍巖主要是由涂層、巖體風化層等巖層所組成。軟弱圍巖其巖體的粘結(jié)力較弱，存在較為嚴重的破碎，在進行開挖時，顆粒間的摩擦無法保證巖體的穩(wěn)定，故軟弱圍巖存在不穩(wěn)定、易坍塌的特點;軟弱圍巖施工時經(jīng)常會遇到泥巖、頁巖等軟質(zhì)巖，軟質(zhì)巖遇水時容易發(fā)生軟化變形;再者當軟弱圍巖在進行洞室開挖后周圍的巖體及自身的結(jié)構(gòu)面沒有組織的抗壓力及抗壓度，容易發(fā)生安全事故。因此對于在軟弱圍巖地區(qū)進行隧道開挖時，必須采取一定的支護及較為合理的施工方法。

[=XQS（]淺埋隧道軟弱圍巖隧道設(shè)計施工優(yōu)化技術(shù)研究/武建華[=JP2]2 隧道設(shè)計及施工優(yōu)化

本文以某地區(qū)的某個淺埋隧道工程案例為背景。本工程中在確定隧道安全性的前提下，對隧道進行分段施工，并對不同施工段內(nèi)的隧道采用不同的隧道支護方案及施工方法進行研究。

2.1 隧道的支護結(jié)構(gòu)及施工方案

本隧道的支護結(jié)構(gòu)在兩個區(qū)內(nèi)均相同，均采用噴射混凝土加錨桿的支護結(jié)構(gòu)，所不同的是對支護結(jié)構(gòu)中的噴射混凝土強度等級及噴射的厚度參數(shù)進行調(diào)整。本隧道施工時主要采用兩種施工方法：（1）CRD法，該施工方法的斷面示意圖如圖1（a）所示;（2）單側(cè)壁導坑法施工，該施工方法的斷面示意圖如圖1（b）所示。分別在隧道一區(qū)采用CRD法，在二區(qū)采用單側(cè)壁導坑法。在進行隧道的開挖施工時，按圖中1、2、3、4的順序進行開挖，并依次進行錨桿施工及噴射混凝土的施工。隧道的具體支護方案及施工方法如表1所示。

2.2 隧道的監(jiān)測

為研究支護結(jié)構(gòu)的應力變化及隧道位移的變化，在隧道施工時對隧道的拱頂、左右拱腰及拱底進行監(jiān)控，主要是在隧道內(nèi)布設(shè)應力感應器，對其施工過程中支護結(jié)構(gòu)的應力進行分析，同時在隧道內(nèi)布設(shè)位移傳感器，以便測得隧道的沉降變化。

3 結(jié)構(gòu)分析

3.1 支護結(jié)構(gòu)應力分析

本文對本次施工過程各個施工支護方案的支護結(jié)構(gòu)應力進行分析，并對統(tǒng)計的結(jié)果進行曲線繪制，具體如表2所示。

從表2中可以看出，不論是在哪種支護方案下，在隧道的拱腳及拱腰處其應力值較大，說明在隧道的拱腳及拱腰處易造成應力集中現(xiàn)象。對比在同一施工方法下的方案1與方案2可以發(fā)現(xiàn)，當在混凝土強度等級相同的情況下，增大噴射混凝土的厚度，各處的應力值均大大減小，說明增加噴射混凝土的厚度能有效減小支護結(jié)構(gòu)的應力;對比方案1與方案3可以發(fā)現(xiàn)增大噴射混凝土的強度等級也對支護結(jié)構(gòu)有利;但對比方案2與方案3可以發(fā)現(xiàn)，增加噴射混凝土的厚度對支護結(jié)構(gòu)的作用較為有效。對比不同施工方法下的同一施工方案可以發(fā)現(xiàn)，采用CRD法施工其支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應力值均比單側(cè)壁導坑法施工支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應力值要小，說明采用CRD法施工對支護結(jié)構(gòu)較為有利。

3.2 隧道位移分析

本文對本次施工過程中的一區(qū)二段的施工方案2及二區(qū)二段施工方案2的隧道拱頂位移進行分析，對統(tǒng)計的結(jié)果進行曲線繪制，具體如圖2所示。

從圖2中可以看出，CRD法施工與單側(cè)壁導坑法施工時對隧道在拱頂處產(chǎn)生的沉降變化趨勢大致相似，并且最終產(chǎn)生的最大拱頂沉降值相近，均約為1.7 mm。所不同的是單側(cè)壁導坑法施工時隧道拱頂沉降發(fā)生突變的點更提前，說明單側(cè)壁導坑法施工較為不利，隧道需及時做好支護結(jié)構(gòu)，以防止隧道拱頂沉降突變。

4 結(jié)語

本文為研究淺埋隧道在軟弱圍巖的隧道支護設(shè)計及施工，通過實際的工程案例對其進行研究，對比采用不同的支護方案及施工方法，并對其結(jié)果進行監(jiān)測。研究結(jié)果表明：對于在軟弱圍巖地區(qū)的淺埋隧道開挖時可以采用噴射混凝土加錨桿的支護結(jié)構(gòu)，并且可以通過增加噴射混凝土的厚度來保證隧道的安全，提高混凝土的強度等級同樣有利于隧道的安全，但其效果不如增加噴射混凝土厚度明顯和經(jīng)濟;當采用CRD方法進行淺埋隧道施工時，對隧道的安全較為有利。本文僅對軟弱圍巖中淺埋隧道的部分內(nèi)容進行研究，相關(guān)研究還有待進一步進行，如其他類型的隧道支護結(jié)構(gòu)及其他種類的施工方法等。

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