软弱围岩隧道施工方法及技术探讨.docx

软弱围岩隧道施工方法及技术探讨【摘要】随着我国交通网络的不断完善以及建设标准的不断提高隧道建设技术水平与规模也走上了一个台阶。但是软弱围岩隧道施工安全事故的产生不仅影响了隧道施工的进度同时也会造成严重的经济损失所以对软弱围岩隧道施工方法做出探讨是十分必要的。本文结合软弱围岩工程特点对软弱围岩隧道开挖方法做出了阐述和比较同时对软弱围岩隧道的施工原则做出了探讨。【关键词】软弱围岩；隧道施工；施工方法一、软弱围岩工程特点及变形破坏特征软弱围岩指的是具有较软弱的岩质、较低的承载力、结构相对破碎的围岩在软弱围岩隧道施工中其工程特点主要包括以下内容：一是岩体容易松散破碎并且具有较差的粘结力。由挤压破碎带、岩体全风化层与土层构成的软弱围岩其岩体结构松散破碎岩体之间所具有的粘结力较差在隧道开挖至洞室后其粘结主要是靠微弱的胶结能力与颗粒摩擦所以具有极不稳定的特点特别是浅埋地段则容易产生冒顶和坍塌。二是强度较低并且在遇水之后容易发生软化现象。由千枚岩、炭质岩、片岩、泥岩、页岩等构成的软弱围岩其本身具有较低的强度与较差的稳定性并且在隧道开挖之后一旦暴露就容易受风侵蚀、遇水软化特别是深埋地段在高应力的影响下容易产生塑性变形而导致洞室的内挤。岩体的结构面由于软弱而容易滑塌。一些块状岩体由于受到结构面切割带来的影响过于严重并且结构面具有较低的粘结强度所以在隧道开挖以后周边的岩体容易沿着结构面发生坠落、滑移和松弛现象。由于软弱围岩隧道施工具有以上工程特点所以在隧道开挖之后容易表现出容易坍塌和具有较短的自稳时间的特征。隧道开挖会移走对洞身进行支撑的围岩而造成洞壁处于临空状态围岩所承受的应力在经过重新调整后会向已经挖空的隧道部位变形这种变形主要包括三个部分：一是隧道正前方位掌子面产生水平鼓出现象；二是掌子面前方的围岩出现下沉现象而浅埋隧道地段则会出现地表下沉现象从而产生沉降槽；三是刚开始开挖的地段洞壁产生收敛变形现象主要表现为边墙内移和拱顶下沉。如果这些变形不能通过有效措施进行控制则会导致塌方现象。隧道塌方的类型主要表现为两种：一是由于掌子面产生的水平变形太大而出现掌子面挤出塌方；二是由于支护出现过大下沉而让隧道在失稳状态下塌方。如果隧道上面只具有较浅的覆土时则隧道中出现的变形会逐渐发展至地表并引发地表开裂变形甚至会产生坍塌冒顶的现象这种严重的塌方事故对隧道工程的环境以及建设都会产生极大危害。综上所述由于软弱围岩隧道施工中的围岩具有较差的自稳能力与较低的强度所以地应力会在隧道开挖之后进行重新的分布从而导致隧道周边会出现较大松动圈在此施工特点和施工环境中如果工程措施或者施工方法设计和使用不当将会导致初期支护产生变形甚至发生塌方事故等由此可以看出软弱围岩隧道施工工作的核心在于对变形的控制与坍塌的防止。二、隧道开挖施工方法及其比较分析隧道结构本身的力学状态就十分复杂而软弱围岩环境中的隧道施工更是需要面临更多的问题。从力学角度看隧道施工的过程是对隧道结构力学状态做出控制的过程而施工技术也是对力学状态做出控制的方法和手段所以在隧道施工中根据实际施工情况来选择合理且具有适应性的施工方法十分重要。（一）全断面开挖法以隧道轮廓设计为依据进行一次爆破成型并进行后期支护、修建衬砌的施工方法被称为全断面开挖法这种方法适用于I―IV级别的围岩。在IV级别围岩的应用中围岩需要具备从开挖到支护这段时间中保持稳定的能力。当有高效率的装运机械设备、自制的作业台架或者钻孔台时也应当对这种方法做出考虑。在全断面开挖法的使用中施工区段的长度或者隧道的长度都不宜过短一般应当在1KM以上否则会具有较差的经济性同时要选取配套的机械设备进行施工以提高机械设备的施工效率。此方法的优点主要体现为具有较大空间的工作面、较宽的施工现场并且开挖工序只有一道而具有了较高的开挖效率和方便的管理。其劣势则体现为对机械化程度具有较高要求并且要具有严密的施工组织任何一道工序的落后都会对施工进度造成影响。（二）台阶法横向将掌子面分割为几个部分并分布进行开挖的方法被称为台阶法。使用台阶法施工的过程中一般将设计断面分为上下两个断面分别在此进行开挖成型。其工序是开挖上半断面――对拱部进行锚杆喷射混凝土支护――对拱部进行衬砌――开挖下半部分中央部位――开挖边墙部分――对边墙部分进行喷射混凝土支护与衬砌。这种方法适用于很多类型的围岩与全断面开挖法比较具有较低的设备要求同时具有较大的工作空间能够在一定程度上确保开挖面具有足够的稳定性特别是在上部进行开挖支护以后下半部分的开挖工作相对更为安全。当前我国应用最广泛的隧道开挖方法就是台阶法在应用中的缺点主要体现在上下部分的开发工作存在互相干扰的情况在下半部