[浅谈软弱围岩环境下隧道开挖施工技术] 富水软弱破碎围岩隧道

　　摘要：随着我国交通事业的飞速发展，公路隧道的应用也越来越广泛，公路隧道的建设规模也越来越大，对隧道施工中的技术要求也越来越高，这就需要我们认真对待公路隧道施工中应注意的技术问题，文章结合某工程实例对软弱围岩隧道施工中的开挖施工技术进行了研究，叙述了该隧道使用的三台阶七步开挖法的施工步骤和施工控制要点，并通过施工监测结果验证了该方法的可行性，可供软弱围岩隧道施工参考。
　　关键词：软弱围岩；隧道施工技术；开挖处理
　　中图分类号：U455 文献标识码:A]
　　公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一，在隧道施工中遇到软弱围岩体,常导致软弱围岩大变形、塌方等相关地质灾害。合理的开挖施工技术是软弱围岩隧道处治中一个不可避免的关键技术问题。本文结合某实体工程,对软弱围岩隧道开挖施工技术进行研究,以为同类工程施工提供参考。
　　一、工程概况
　　某隧道为单向公路隧道。隧道地层主要以石英云母片岩夹炭质片岩为主,具有薄层状夹中厚层,节理裂隙较发育,片理面光滑,岩质软,层间结合差,易剥落掉块,局部夹有破碎夹层等状态。在实际开挖施工过程中隧道地质情况多变,围岩破碎,以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主,多为碳质片岩,松散、破碎、且左右侧岩质不均,遇水成泥,易塌方,岩体扭曲、揉皱现象明显,节理发育,岩体节理面光滑亮泽,往往夹杂有石英岩脉侵入体,并伴有地下水渗流,结构面之间结合差,易分离剥落。隧道围岩大变形破坏都发生在炭质片岩地段,该段隧道最大埋深850m,隧道宽12.56m,高8.48m。
　　二、开挖施工方法
　　为解决该软弱围岩炭质片岩段的施工难题,确保工程质量、工期和施工安全,经多次论证,最后采用三台阶七步平行流水作业开挖法施工。三台阶七步开挖法就是在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个开挖面,以前后七个不同的位置相互错开分步平行开挖,分步平行施作拱墙初期支护,仰拱超前施作及时闭合成环,形成支护体系,逐步进尺的作业方法。在碳质片岩破碎、围岩自稳能力弱的地段,先采用超前小导管预注浆固结、止水等辅助措施,上部弧形导坑法短开挖施作拱部初期支护,再左右错位开挖及施作边墙初期支护,仰拱紧跟下台阶及时施作,尽早闭合成环形成支护体系受力。三台阶七步开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆(管)、钢筋网和钢架等组成,各部分联合受力。初期支护应在开挖后立即施作,以保护围岩的自然承载力,其施工工艺流程:开挖→清理岩面→初喷混凝土封闭岩面→施作系统锚杆,挂钢筋网→安装钢架→复喷混凝土至设计厚度→量测数据分析、反馈。
　　1．施工步骤
　　该方法施工主要步骤为首先进行上部弧形导坑环向开挖,施做拱部初期支护;再进行中、下台阶左右错开开挖,施做墙部初期支护;最后进行中心预留核心土开挖、隧底开挖,施做隧底初期支护。每步开挖后均应及时支护。其具体七步如下:第一步为上部弧形导坑开挖。在拱部超前支护后进行,环向开挖上部弧形导坑,预留核心土,核心土长度宜为3～5m,宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1.5m,开挖后立即初喷3～5cm砼。上台阶长度控制在3.0～5.0m,高度为2.6m，跨度为4.58m，满足矢跨比H/L>0.3;开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第二、三步为左右侧中台阶开挖。开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开1.5～2.5m，开挖后立即初喷3～5cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第四、五步为左右侧下台阶开挖。开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开1.5～2.5m，开挖后立即初喷3～5cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。第六步为上中下台阶预留核心土。各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。第七步为隧底开挖。每循环开挖进尺长度宜为2～3m开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护。最后，施工中应注意完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱、墙脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。当地层含水量大时，上台阶开挖工作面附近开挖横向水沟，将水引至隧道中部或两侧排水沟排出洞外。
　　2．施工监测
　　施工中加强监控量测工作，根据量测结果，按照“石变我变”的思路，及时调整支护参数，进行信息化施工管理。软弱围岩炭质片岩段监控量测每3m设一观测断面，大变形段每2m设置一观测断面，量测断面布置见图1，测量频率为每天测量1次，典型断面周边收敛结果见图2。从图2可知，该开挖施工方法能有效控制围岩稳定，支护参数合理。
　　图1测点布置形式
　　图2水平位移收敛和拱顶下沉量测结果
　　结语
　　开挖方法是软弱围岩隧道施工中的关键技术，合理的开挖方法可避免出现大塌方，造成不必要的损失。该隧道软弱围段采用三台阶七步开挖法，顺利地完成了该软弱围岩隧道开挖施工，施工过程中未发生一起塌方事故，表明采用的施工开挖处治技术是成功的，能有效控制围岩稳定，可供同类隧道工程施工参考。
　　参考文献
　　[1]朱汉华，孙红月，杨建辉.公路隧道围岩稳定与支护技术[M].北京:科学出版社，2005.
　　[2]卿三惠，黄润秋.乌鞘岭特长隧道软弱围岩大变形特性研究[J].现代隧道技术，2005，42(2):7-14.
　　[3]王世斌，李兵，张学民等.软弱地层三台阶七步开挖隧道施工围岩与地表变形现场测试[J].地下空间与工程学报，2008，4