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摘要：当前阶段，尽管在我国隧道工程建设技术水平也获得了有效的提升，然而，却还有很多不足和缺陷存在浅埋偏压软弱围岩隧道工程中，经常会因为选择的施工方式错误或支护措施不科学等问题，导致二次换拱或塌方等问题，进而引发较为严重的施工安全事故发生，既会大量浪费资源，延误施工工期，同时还极有可能引发重大的人员伤亡。想要使隧道施工顺利完成，应该有效落实隧道支护施工。本文与公路隧道实际工程结合，在分析公路隧道软弱围岩开挖支护常用施工方法的基础上，对隧道稳定性的影响因素进行探究，而且研究探讨了公路隧道软弱围岩开挖支护施工过程，继而确保隧道工程的施工安全与稳定。以供相关业界人士参考。
关键词：开挖支护；公路隧道；施工过程；软弱围岩
前言：某公路隧道拥有K1+620的出口里程，K0+453的进口里程，公路隧道拥有1.17km的总施工长度，隧道设计采取0.5%的纵坡，双向直线二车道。对隧道工程进行施工时，比较广泛存在的岩层是软弱围岩，科学、合理的开挖支护施工很大程度上影响到工程的安全性与稳定性。笔者以这一工程为例，研究与分析公路隧道软弱围岩开挖支护施工的具体过程。
1常用的软弱围岩施工方法
对软弱围岩展开施工的过程中，由于隧道工程面临着复杂的环境条件，施工会受到很大程度的外界因素影响，所以应该按照实际的工程状况，将支护开挖的相应措施有效制定。目前开挖支护隧道的常见方法关键为台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等。通常而言，V类围岩应该采取台阶分布开挖法与导坑法，IV类围岩应该采取台阶法。关于较差的隧道围岩状况，应该对沉降的隧道认真控制，而且支护应该采取单侧壁导坑法。
2公路隧道软弱围岩开挖支护施工研究
2.1隧道稳定性的影响因素
施工公路隧道时，碳质页岩与砂页岩是关键破坏围岩的因素，包括地质作用、外力作用、岩体自身因素。其中的外力作用因素为受影响于应力分布降低均匀性、变大的软化作用、增大的应力作用等，使得更加严重的破坏岩体，受影响于断层产生挤压与剪碎等状况，致使增大碳质页岩不均匀的强度与岩体受砂页节理发育岩互层岩体强度影响。对围岩造成破坏的关键性因素是砂页岩互层和隧道碳质页岩。而岩体自身因素是指受影响于外力因素与时间因素，导致岩石被风华碎裂，使围岩降低了凝聚力，若是有水分渗入，会对整体的岩体结构强度造成影响。特别是不均匀分布的互层岩体，受影响于温度因素，产生分裂滑动的岩层。
2.2开挖支护公路隧道隧道围岩施工过程模拟
此总隧道工程拥有1.17km的施工长度，II类围岩拥有10%的总施工长度，IV类围岩拥有73%的总施工长度，V类围岩拥有8%的总施工长度，占比最大的的是IV类围岩，软弱围岩大部分是IV类围岩。所以，与实际的本工程状况结合，关键对开挖支护IV类围岩的施工展开模拟分析。展开本工程施工的过程中，采取短台阶分步法，循环进尺为1～1.5m，而且开挖采取光爆发，安排紧跟仰拱。对公路隧道进行仰拱作业时，应该优先将二衬施工开展，进而可以令封闭受力结构快速产生在初期支护过程。在确定边界条件时，采取有限元先进的商用3D-σ程序，能够十分直观的模拟地层改良施工、支护施工、挖掘施工、填土施工等。施工的流程为：开始→确定、建立有限元模式、确定格中计算参数→模拟计算各阶段施工→将计算结果保存→后处理→结束。
对公路隧道开挖采用模型展开假定后，产生初始洞室的应力变化后将产生围岩形变，致使产生变形的支护结构。开展开挖公路隧道作业时，应该对结构自重作用下重点分析初始应力，能够不考虑构造应力与温度应力。运用六面体等对围岩结构模拟分析其稳定性，接着采取壳体单元对混凝土喷射施工进行模拟。采取锚杆单元对锚杆结构分析稳定性。分别对公路隧洞前侧与后侧展开单向约束，采取垂直隧洞方式约束地面与顶面，地层应该模拟的宽度为80m，长度为7m，厚度为80m，共有26841个模拟节点，模拟了6080个单元。
利用现场测量与现场经验使支护与围岩拥有的物理学指标被确定，通过计算得知III类围岩拥有1500MPa的弹性模量值，0.35的泊松比，27kN/m3比重为。公路隧道支护材料选用土体材料与混凝土材料，在计算岩土材料具备的抗剪强度时，计算应该依照莫尔-库伦屈服准则，根据粘聚力与内摩擦角进行判断，能够在塑性区域进入。对数值进行模拟时，应该对围岩介质充分考虑其分布、复杂性、施工方法与开挖工序，另外还应该在推进开挖面时分析空间效应，能够将支护与地层的施工状况十分直观的进行模拟，数据处理拥有较高的能力。在施工模拟中，对公路隧道展开全断面开挖，拥有15m的施工长度，第2、3步为开挖上台阶，第6至13步开挖下台阶，开挖施工每次为1m，下台阶遇上台阶拥有3m的距离。后期初期支护内力在第13步进行，如图1。图2为施工各部分拱顶下沉，图3为开挖进尺与底板隆起关系图。
图2开挖进尺和拱顶下沉关系曲线
图3开挖进尺与底板隆起关系图
开挖隧洞完成洞室施工后，使平衡的原应力状态被打破，重新分布洞室围岩具备的应力，在临空洞洞壁周边拥有太过集中的切向应力，致使岩体在这一区域范围中处于塑限状态。在逐渐发展开挖施工的状况下，逐渐将应力向着临空洞壁上转移，致使围岩塑性逐渐扩展至围岩深部。经过模拟分析得知，公路隧道完成施工与施工阶段均产生了周边一定程度的破坏，关键分布位置是在隧道拱顶、拱腰、底部等地方，而且伴随不断进行施工逐渐加剧了破坏范围，产生大范围的沿胴体塑性情况，产生塑性的胴体边墙部分。在完成开挖施工后，塑性围岩拥有1～4.6m的范围值，而且未将围岩塑性圈完全封闭的建成，面临着可控的围岩影响状态。然而因为有3～4.5m深度范围的洞体边墙位置体现出塑性，所以对公路隧道设计支护结构，锚杆拥有3m的长度，无法满足要求，应该对其展开特殊处理，如缩脚锚杆等。
根据开挖进尺与拱顶下沉的关系图得知，公路隧道受影响于空间开挖效应，在施工前期，在施工前期掌子面拱顶围岩产生沉降6.4mm，此处沉降量不能采取常规办法进行准确测量，所以应该将测点在开挖支护到掌子面后布置后。伴随逐渐加大的开挖进尺，逐渐增加了拱洞下沉量，开挖掌子面至10m断面的测量距离时，将增大5mm的沉降量。并且产生了较为相似的拱底隆起效应。按照洞底隆起与开挖进尺关系图能够得知，采取台阶法展开施工将不断释放出洞底应力，产生了12mm的掌子面方向隆起量，在公路隧道施工初期完成支护后，逐渐减缓了增长洞底隆起量的速度，经过锚固支护令围岩在开挖施工中明显降低产生的扰动，使围岩提升承载量，有效改善围岩具备的稳定性。根据模拟分析得知，利用分布平行少扰动、早封闭、短台阶、短进尺施工方法对本工程展开施工是可行且合理的。
结束语：
总而言之对公路隧道进行开挖施工时，应该对软弱围岩存在的问题进行重点分析。伴随我国逐渐发展的工程建设，应该对软弱围岩深入分析使用公路隧道时开挖支护祈祷的影响，而且将相应的改进对策提出，确保公路隧道施工的安全与稳定。
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当前我国在进行桥墩测量时，主要采用中线测量的方法，利用全站仪进行测量，可以大幅度提高测量的准确性和测量速度。在结束桥身下部施工后，在铁板安装位置和桥墩下进行测量，利用全站仪的滑轮架，将20斤左右的铁球沿滑轮架垂直下放，将滑轮架安装于桥梁中心，让桥体保持垂直状态，带铁球完全静止后对其进行测量，从而进行中线的定位。
3.1.3 钢筋安装
提前进行钢筋加工，可以在一定程度上加快施工进程，并且提高施工质量，将桥梁建设当中所需要的钢筋进行提前加工，并且将加工完成的钢筋放置在屋内进行储存，与此同时，做好防水等工作，防止钢筋在使用前出现生锈的情况，如此一来，这些钢筋可以在桥梁施工的任何时间被使用于建设过程中，然而在使用钢筋之前，施工团队必须与图纸进行确认，防止下错钢筋。在结束钢筋下料后应该遵照预先做好的设计进行预埋件准备，如果在施工过程中钢筋出现弯曲等情况，必须停止施工，将钢筋进行拉直处理，从而提高桥梁的整体安全性。
3.1.4 混凝土浇筑
在进行混凝土浇筑前，工作人员必须提前处理模板当中的积水和杂物，如果发现模板存在裂缝，则需要及时选取合适的材料进行填充，从而进一步提高模板的紧密线，如果模板出现裂缝较小，可以使用脱模剂进行涂抹，用分层浇注的方式进行混凝土的整体浇铸工作，最后利用振捣器进行振捣，从而进一步压实混凝土，不同桥梁施工应该依据浇筑方法和钢筋的具体材质，选择适合的浇筑厚度。
3.2 高速公路桥梁施工中高墩施工的墩身质量控制
(1) 当前我国高速公路桥梁施工进程中，经常会出现气孔问题，该问题产生的主要原因大多是混凝土的水灰比例不合理等，气孔会影响高墩的整体质量，大面积出现气孔，甚至可能影响桥梁的通行安全问题。因此施工团队必须重视气孔问题，应该依据当前施工特点，科学控制混凝土的水灰比率，在脱模过程中，尽可能使用黏度较小的脱模剂进行脱模，防止桥墩产生大面积气孔。
(2) 如果在进行桥墩施工过程中，混凝土的比例出现较大问题，墩身可能会出现蜂窝，施工团队要解决该问题，就必须在模板拼接工作，进行过程中，严格控制量模板之间的距离，防止墩身出现蜂窝问题。
总结
高墩技术是我国高速公路桥梁施工的重点技术之一，当前该技术在我国的建设使用过程中依旧存在一些问题，因此，在进行项目施工时，施工团队应该依据自身特点分析施工当中存在的问题，并积极进行解决，从而提高桥梁的整体安全性。
参考文献
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论文作者:范道杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/21
标签：围岩论文; 隧道论文; 公路论文; 软弱论文; 应力论文; 进尺论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;