隧道软弱围岩变形控制技术探究.docx

隧道软弱围岩变形控制技术探究摘要隧道软弱围岩变形是隧道施工建设的一大难题关系到隧道建设施工人员和设备的安全性。文章首先概括讲解了隧道软弱围岩变形这一概念对软弱围岩的变形机理变形方式变形过程进行阐述。然后就软弱围岩变形的特征进行总结分析主要包含四个方面。最后就如何应对隧道软弱围岩变形提出三点措施。关键词隧道软弱围岩变形概念特征措施引言近年来我国交通道路建设发展速度很快隧道施工工程也越来越多软弱围岩隧道占据着很大一部分。隧道建设施工中软弱围岩变形问题突出对于隧道建设安全性造成威胁提高了隧道建设成本。这一问题也是隧道建设研究的热点如何控制软弱围岩变形提高隧道工程施工水平研究人员进行大量的理论分析并将这些理论应用于实践本文也对这一问题进行了分析探讨。一、隧道软弱围岩变形概述隧道软弱围岩指的是整体性较差强度较低在一定的压力条件下由于施工等极易产生失稳破坏的岩体。按照隧道软弱围岩变形机理可以将变形分为两类。一类是材料变形材料变形又可以根据力学性质进一步划分。一类是结构变形结构变形的种类很多围岩结构的不同产生的变形也有差异。块状围岩发生滚动变形层状围岩发生滑动变形软弱围岩的挤压变形等。隧道软弱围岩变形主要是因为在隧道开掘时围岩应力释放再分布造成的。在掌子面不断向前移动的同时围岩应力也随之发生改变因此软弱围岩的变形与时间和空间的变化相联系这就是时空效应。围岩结构不同随掌子面的推进围岩产生变化量也是不同的。当围岩结构比较完整并且强度较大时在隧道挖掘过程中围岩应力释放速度快比较容易发生弹性变形变形量较小变形时间很短此时空间上和时间上的变化都难以察觉。当隧道围岩结构不完整强度比较差时在掌子面推进过程中围岩变形过程缓慢应力释放速度慢主要发生弹性与黏性变形由于变形时间跨度大所以变形在时间空间上都比较明显。二、隧道软弱围岩变形特征通过对隧道软弱围岩的监测分析总结了软弱围岩的一些变形特征。（1）、掌子面前方变形范围相较于坚固围岩大。坚固围岩挖进正前方的变形范围基本保持在一倍洞泾之内在以外的范围内变形量很难察觉分析时也不用考虑。软弱围岩前方的变形范围可以达到三四倍洞泾的大小并且随着掌子面的推进围岩发生破碎及塌陷变形会向着深处发展。软弱围岩掌子面前方变形范围占总变形的比例较大。坚固围岩变形范围一般占比在五分之一左右但是软弱围岩其占比可能在三分之一以上如果这种情况得到到不到改善那隧道顶部很容易出现塌陷的情况。软弱围岩变形破坏方式多后果严重。（2）、软弱围岩掌子面后方变形显著。对于坚固围岩在隧道机械掘进时变形蔓延趋势很快得到控制但是软弱围岩不可以当变形停止稳定时变形范围已经很大如果没有相应的支撑加固结构变形蔓延趋势可能得不到遏制导致隧道结构失稳。（3）、软弱围岩变形速度快时间跨度大变形量大。在隧道挖掘开始时其变形速度很快。由于软弱围岩不能很快的达到稳定状态变形持续的时间长在隧道挖掘几小时内不能稳定下来甚至有的变形持续几个月的时间此时变形还有蔓延的趋势。变形量大会造成拱顶沉降洞壁变形隧道支撑加固结构损坏三、隧道软弱围岩变形控制技术3.1控制隧道掌子面前方变形控制掌子面前方变形有很多措施实际工程施工中主要使用超前支护加固隧道掌子面前方的软弱围岩增强隧道开挖后围岩的自稳能力降低超前变形量及其范围降低掌子面前方围岩的变形范围与变形量。超前支护可以分为利用隧道纵向刚性的梁构造和利用隧道横向刚性的梁构造大类图一是超前支护分类示意图。图一超前支护分类示意图3.2控制隧道掌子面后方变形（1）、改进隧道挖掘方法。隧道软弱围岩施工常用方法有单壁导坑法双壁导坑法预留核心土台阶法等。在实际施工中应该根据实际情况以其中一种为主辅以其他方法来使软弱围岩达到稳定。每个方法都有其使用条件应该根据实际情况加以选择。（2）、使用高质量混凝土。喷射混凝土是初期支撑隧道结构的重要手段高性能的混凝土可以与隧道围岩紧密结合有效地填充隧道围岩裂隙和空隙在隧道中形成承载环可以传递各个方向的应力将作用在混凝土上的应力分散开来。工程对喷射混凝土的性能有着严格要求有很多措施可以提高混凝土质量。（3）、提高隧道支撑结构的强度。通过提高钢架的强度可以有效完成隧道初期支撑的任务钢架可以在隧道挖进时提供支持力有效的控制围岩变形量。使用合适的钢架材料来提高强度也可以通过降低钢架之间的距离等措施还有就是采用高性能钢架这也是隧道用钢架未来的发展方向。（4）、采用多重支护的方式。首先是根据经验计算围岩可能的变形量在此基础上留出一定的富余量随着隧道挖掘软弱围岩的变形量一步步变大这时就可以施加第一次支护在变形量