趙勝祥

摘? 要：隧道軟弱圍巖變形施工控制是隧道施工過程中非常重要的一個(gè)方面，軟弱圍巖容易發(fā)生變形，并引起相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害，不利于隧道施工;基于此，有必要針對(duì)隧道軟弱圍巖變形進(jìn)行科學(xué)控制，為后續(xù)施工的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。該文結(jié)合具體案例分析隧道軟弱圍巖變形施工過程中的控制技術(shù)，為相關(guān)方面提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道? 軟弱圍巖? 變形? 施工

中圖分類號(hào)：U45 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）03（c）-0030-02

1? 工程概況

該研究選擇某隧道工程作為研究對(duì)象，其長(zhǎng)度為8845m。隧道施工過程中，選擇帶有仰拱的曲墻復(fù)合式襯砌，配合實(shí)施噴錨支護(hù);隧道進(jìn)出口位置選擇碎石鋪道，其余隧道選擇鋪設(shè)整體道床。地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，隧道地層以石英云母片巖夾炭質(zhì)片巖，分析發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)底層巖層的節(jié)理裂隙發(fā)育較好，而且?guī)r層比較柔軟，容易出現(xiàn)剝落情況，局部還存在一定的破碎夾層;分析還發(fā)現(xiàn)，隧道內(nèi)圍巖破碎，大多數(shù)都是炭質(zhì)片巖，比較松散和破碎，容易出現(xiàn)塌方情況。

2? 圍巖大變形破壞特征與原因

對(duì)隧道內(nèi)部圍巖情況進(jìn)行全面觀察和監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示，隧道內(nèi)圍巖存在較大變形，具體分析其變形特征及其內(nèi)在原因。

（1）圍巖變形嚴(yán)重。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，炭質(zhì)片巖在隧道施工過程中一個(gè)月以內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重變化，其中水平收斂達(dá)到300～400mm，而拱頂下沉則達(dá)到150～200mm。此外，還要部分炭質(zhì)片巖部分地段含有豐富炭質(zhì)，以及豐富的地下水，這種特殊的環(huán)境導(dǎo)致炭質(zhì)片巖的變形非常嚴(yán)重，超出常規(guī)。

（2）圍巖變形速度較快，而且變形速率很大。在隧道施工過程中，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，圍巖每天的收斂達(dá)到30～50mm。不僅如此，監(jiān)測(cè)還發(fā)現(xiàn)，隨著隧道施工的深入，圍巖的變形也進(jìn)一步加快。部分地區(qū)圍巖變形速度更快。

（3）圍巖變形時(shí)間。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，隧道內(nèi)部圍巖的變形一般會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，尤其是實(shí)施隧道開挖以后，形成了一個(gè)臨空面，這種情況下圍巖的變形往往持續(xù)達(dá)到幾個(gè)月，部分地區(qū)實(shí)施二襯以后依然存在變形情況。

（4）圍巖變形分布存在不均勻不對(duì)稱的情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，隧道內(nèi)圍巖的變化普遍存在左右不對(duì)稱和不均勻的情況，施工過程中，完成相關(guān)的支護(hù)措施以后，不同地區(qū)圍巖的左右變形存在較大差異，分析結(jié)果顯示，早期圍巖的水平收斂速度和變形值明顯大于拱頂下沉速度。

（5）蠕變加突變。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，針對(duì)隧道的初期支護(hù)完成以后，圍巖變形雖然趨向平穩(wěn)緩慢，但是后續(xù)各項(xiàng)施工的持續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步加劇了圍巖的變形，尤其是各種爆破施工帶來的振動(dòng)，以及其他施工內(nèi)容，導(dǎo)致支護(hù)出現(xiàn)失衡并發(fā)生垮塌。

（6）重復(fù)性。分析結(jié)果顯示，隧道圍巖的變形具有重復(fù)性，當(dāng)完成拱架的拆換以后，依然會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形。

（7）圍巖遇水軟化，變形加劇。炭質(zhì)片巖遇水軟化，施工時(shí)呈泥漿狀，強(qiáng)度極低，且有地下水滲流處變形較大。

進(jìn)一步分析隧道圍巖發(fā)生變形的原因，具體包括以下原因：本隧道所在地區(qū)主要是炭質(zhì)片巖，這種巖石具有沿著片里面蠕動(dòng)滑動(dòng)的特征，而且還會(huì)出現(xiàn)軟質(zhì)巖流變化，同時(shí)其自身構(gòu)造比較破碎，其強(qiáng)度很低，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在變形和流變，其自身的抗剪強(qiáng)度強(qiáng)很低，對(duì)各種振動(dòng)具有較大敏感性。在地區(qū)特殊的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境下，很容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭曲娥變形，進(jìn)而產(chǎn)生大量密集的節(jié)理和摩擦鏡面，導(dǎo)致圍巖的整體性受到嚴(yán)重破壞。

3? 施工控制措施

基于隧道內(nèi)圍巖變形的具體情況及其產(chǎn)生原因，結(jié)合隧道施工要求，制定了具體的施工方案和措施。具體如下：隧道內(nèi)部圍巖嚴(yán)重變形段的施工，按照管道超前、合理注漿、控制開挖長(zhǎng)度、做好支護(hù)措施、盡快實(shí)施封閉、盡快完成襯砌為原則，在施工過程中還需要積極進(jìn)行測(cè)量，從而準(zhǔn)確掌握隧道施工質(zhì)量;針對(duì)三級(jí)和四級(jí)圍巖炭質(zhì)片巖分布的地區(qū)，為了控制其變形，一般采用超短的三臺(tái)階施工，實(shí)施二次襯砌的過程中，需要嚴(yán)格控制距離掌子面的距離，一般在35m以內(nèi);5級(jí)圍巖炭質(zhì)片巖分布的區(qū)域，為了有效控制變形，采用三臺(tái)階法進(jìn)行施工，并配合實(shí)施仰拱法。并根據(jù)施工需要和人員配備情況實(shí)施上臺(tái)階加臨時(shí)仰拱和中臺(tái)階加臨時(shí)仰拱的方法;施工過程中做好封閉的速度控制，同時(shí)注意做好后續(xù)襯砌，這有助于有效控制圍巖變形。

4? 施工工藝

4.1 施工參數(shù)

施工過程中，針對(duì)炭質(zhì)片巖地段進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，確保其施工穩(wěn)定性和安全性。具體設(shè)計(jì)為超前支護(hù)，使用相應(yīng)的小導(dǎo)管進(jìn)行支護(hù)，科學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)管之間的間距，一般控制在30cm左右。初期支護(hù)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，注意控制錨桿及其長(zhǎng)度，還需要使用相應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，合理設(shè)計(jì)網(wǎng)孔間距;實(shí)施二次襯砌的過程中，需要合理控制施工厚度，還需要使用對(duì)應(yīng)規(guī)格的鋼筋砼。在施工過程中，主要采用三臺(tái)階法進(jìn)行挖掘，同時(shí)注意做好相關(guān)的支護(hù)措施，從而為開挖提供良好支撐，為實(shí)現(xiàn)安全有序高效的開挖效果打下基礎(chǔ)。針對(duì)施工過程中的超挖掘處，一般采用二次襯砌進(jìn)行回填，確保其整體挖掘效果。完成相應(yīng)的仰拱施工以后，要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確掌握仰拱變形情況，根據(jù)變形程度實(shí)施二次襯砌施工，確保其整體穩(wěn)定性和安全性。

4.2 主要措施

（1）增大預(yù)留變形量，控制水平收斂變形量。一般情況下，隧道施工過程中，需要結(jié)合圍巖變形情況預(yù)留一定的變形量，一般控制在30cm左右，該施工過程中，隧道圍巖存在嚴(yán)重變形，而且二次襯砌之前存在嚴(yán)重侵蝕，為了達(dá)到更好的變形控制效果，在地質(zhì)均勻段預(yù)留50cm;拱頂一般需要預(yù)留30～50cm;針對(duì)不均勻的地段，左側(cè)一般預(yù)留70cm，右側(cè)則預(yù)留30cm。

（2）提高鋼拱架強(qiáng)度，做好開挖進(jìn)尺控制。為了減小隧道圍巖變形，初期支護(hù)的鋼拱架選擇I25型鋼，強(qiáng)度得到有效提高，有助于控制變形。五級(jí)圍巖地段施工過程中，需要科學(xué)控制爆破打眼深度以及火藥用量，一般將打眼深度控制在1.2m，火藥用量則控制在0.25kg;施工過程中一般選擇實(shí)施松動(dòng)爆破技術(shù)，避免實(shí)施拋擲爆破，這種方式有助于減少對(duì)周圍圍巖的干擾，提高圍巖穩(wěn)定性和安全性，避免發(fā)生嚴(yán)重變形。

（3）排水措施。在隧道內(nèi)部對(duì)應(yīng)位置埋設(shè)鋼管，方便排水和注漿，并設(shè)置相應(yīng)的集水坑;需要注意的是，炭質(zhì)片巖自身強(qiáng)度較低，而且為粉末狀，這種情況下如果出現(xiàn)大量積水，就會(huì)進(jìn)一步減弱圍巖的粘接力，加上云母的滑動(dòng)結(jié)理作用，促使圍巖穩(wěn)定性進(jìn)一步下降，這種情況下初期的支護(hù)往往需要承受更大的圍巖壓力。

（4）拱腳處理。早期的設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)拱腳沒有采取對(duì)應(yīng)的鎖腳措施，為了提高穩(wěn)定性，決定使用鎖腳小導(dǎo)管。為了達(dá)到實(shí)踐效果，將小導(dǎo)管進(jìn)行改制，從而達(dá)到良好支持效果。隧道拱腳炭質(zhì)片巖自身強(qiáng)度較低，而且穩(wěn)定性較差，很容易出現(xiàn)垮塌，為了確保后續(xù)施工效果，一般需要使用沙袋對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定，并留注漿孔，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行支護(hù)注漿，促使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這種措施能有效避免圍巖松動(dòng)圈的進(jìn)一步擴(kuò)大。

（5）臨時(shí)仰拱。針對(duì)隧道臨時(shí)仰拱采用對(duì)應(yīng)的I25型鋼砼，一般將間距控制在50cm左右，并將其與早期的支護(hù)型鋼進(jìn)行連接，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，一般將網(wǎng)格間距控制在20cm×20cm以內(nèi)，同時(shí)實(shí)施型鋼進(jìn)行焊接，此外，還需要在縱向設(shè)22螺絲鋼接接，一般將間距控制在50cm;實(shí)踐過程中，為縮短循環(huán)時(shí)間，需要將臨時(shí)仰拱型鋼底部實(shí)施墊實(shí)，然后實(shí)施灌注，在此基礎(chǔ)上鋪設(shè)一定的虛碴或設(shè)棧橋，這種設(shè)計(jì)能夠有效避免碾壓，從而保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)良好的支護(hù)效果打下基礎(chǔ)。

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