摘要：本文通过分析研究软弱围岩开挖时的变形力学特性，得到了软岩隧道开挖后的围岩变化曲线图，由此得到了隧道初期支护的最佳支护时间，并对比了不同隧道开挖工法下的特点，为今后软弱围岩的施工提供了一些理论支持，有助于软弱围岩隧道的施工技术的提高。
关键词：软岩隧道；初期支护；施工方法
1引言
随着中国经济的腾飞，基础设施建设和西部大开发战略的不断推进。在中西部地区的公路建设中，由于隧道能够缩短线路里程，降低工程造价，缩短车辆行车里程及保证行车使安全，所以大量的隧道工程项目纷纷上马，极大的提高了我国隧道工程技术的发展，但是也遇到了各种各样的地质挑战。
当隧道围岩本身强度很低或在穿越高地应力、较大地质残余构造应力、浅埋偏压区及软弱破碎围岩体时，极有可能形成围岩大变形[1]。软岩是在隧道工程建设中出现的具有挑战性的地下工程界难题之一，其软、弱、松、散等低强度特点，使得隧道工程在修建中经常出现塌方、初期支护侵限、仰拱底鼓及二次衬砌开裂等一系列问题[2]，不仅增加了隧道施工难度，而且还会危及施工人员安全，制约了隧道工程的发展建设。
对于这种特殊的地质条件下隧道的施工本文将从软岩条件下隧道的支护力学特性及施工方面选择这两个方面展开。
2软岩支护理论
隧道开挖支护以后，岩体受多种作用力，包括重力、水作用力、膨胀力、构造力、工程力、围岩自稳力和工程支护力等。其中对洞室有益的力只有围岩自稳力和洞室支护力。对于软岩来讲，自稳能力差，所以抑制软岩变形的主要手段就是加强支护结构作用。根据围岩位移支护曲线（图 1.1），隧道开挖后，应力平衡被打破，围岩变形增大，如果支护非常快，支护刚度又很大，则围岩变形很小，但是塑性变形能不能有效释放，能量的累积造成支护结构负担太大，为以后的隧道运营埋下隐患，所以完全“堵住”变形的方法是不合理的。若是隧道开挖后不施加支护，围岩就会急剧变形，最终塌方，所以完全“疏导”变形更是行不通。合理的支护是用“堵”“疏”结合的支护办法，先允许围岩有控制性的变形（柔性支护），释放一部分荷载，形成塑性区，再次用强力支护的手段和岩体共同形成一体化的承载机制。所以在支护中准确的把握隧道开挖后的最佳支护时间至关重要。如图1.2中所示ts就是最佳支护时间。其中PD是以变形形式转化的工程力，包括弹塑性转化、黏弹塑性转化和膨胀力的转化等，它随着时间的增加而增大；围岩自持力PR，随着时间的增加而减小。两者的交汇处就是最佳支护时间，在这点处，围岩既释放了塑性能，又保持了一定的自持力。
3软岩开挖方法
3.1工法对比
一般将隧道的施工过程概括为在规定的地层中使用相应的开挖工法挖出符合设计要求的洞室；施作必要的初期支护和最后的永久衬砌，控制洞室围岩变形，保证隧道规定年限内运营使用的稳定安全[3]。其中对于不同的地质条件选用合适的开挖工法是减小围岩扰动，控制围岩稳定性的关键环节，现在将适用软岩开挖的工法及开挖要点归纳于表1。
表1 软岩开挖工法
3.2隧道开挖注意事项
通过总结相关隧道施工情况，特提出如下一些软岩隧道施工时应该注意的事项：
①选择合适的开挖工法。
②根据隧道围岩情况严格控制开挖进尺，贪图工程进度放开循环进尺将会导致工程事故，延误进度，增加开支。
③加强对施工人员技术培训，规范施工操作，这直接关系到软岩施工的效果。
④从减小围岩扰动的角度考虑，开挖尽量不使用爆破进尺，采用机械开挖。
⑤开挖后立即进行初期支护。
⑥超前支护要保证小导管支护的足够长度，形成有效地超前支护区域，并且可以减少掌子面岩石掉块。
⑦开挖完成后认真检查掌子面松动岩石，清除危石。
⑧保证施工工作面水管没有漏水、渗水现象，否则要及时维修。
⑨对初期支护变形大的位置提高警觉，要么进行套拱作业，要么及时换拱，防止初支坍塌。
4结论
通过上面的隧道施工研究我们得出了相关软岩地质条件下隧道施工方法的一些结论：
1在隧道施工时，特别是在软弱围岩地质条件下，应该特别注意初期支护时机的选择，既要保证隧道的施工安全也要充分的发挥围岩的自承能，这样既经济又安全。
2在隧道开挖方法的选择上，我们要充分考虑经济工期安全环境等的因素，不能盲目选择。
3在软弱地质条件下进行隧道施工，要特别注意相关的安全要不能够盲目施工，特别要及时封闭成环防水排水，弱爆破，短进尺，紧支护。
参考文献
[1]靳晓光, 李晓红. 高地应力区深埋隧道软弱围岩支护结构力学特性研究[J]. 公路交通科技, 2008,25(2)：101-105
[2]何满潮, 景海河, 孙晓明. 软岩工程地质力学研究进展[J]. 工程地质学, 2000, 8(1):46-62
[3]王成. 隧道工程[M]. 北京: 人民交通出版社, 2009.
论文作者:温立钊
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/6
标签：围岩论文; 隧道论文; 进尺论文; 塑性论文; 地质论文; 软弱论文; 工程论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;