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摘要：本文探讨进行隧道围岩预加固处理的必要性和价值，对围岩预加固的实施机理和方法分类进行了必要的讨论与阐述，以此为基础，着重对影响围岩预加固施工稳定性的因素提升加固水平的具体优化措施作详细的分析与探讨，旨在为提升隧道施工的安全性和可靠性提供借鉴与参考。
关键词：隧道施工；浅埋暗挖、围岩预加固；原理；稳定性
浅埋暗挖法作为一定地质条件下具有良好工程品质和可靠性能的隧道施工方法，不仅在断面尺寸的控制上极其的灵活，还极大避免了施工过程中对周围环境及管线的影响，因此在现实发展中得到了广泛的普及与应用。浅埋暗挖施工方法的核心在于对开挖围岩的支护与加固措施，以提高其强度和稳定性，降低其渗透性，达到施工质量的坚实保障。因此，如何通过适用性的优化举措达到围岩预加固处理的不断强化，便成为了浅埋暗挖隧道施工工程关注的重点技术事项。
1、浅埋暗挖法的施工技术概述
浅埋暗挖法在新奥法结合围岩自身承重力的基础之上，通过管棚、注浆等方法对围岩进行预加固，再利用复合衬砌、锚喷支护等初期支护手段以及二次衬砌达到安全储备、共同强化荷载的功效，从而提升隧道开挖施工前、中、后的安全性和稳固性。由于浅埋暗挖法具有多维的围岩加固措施，以及其暗挖施工的特点，因此极其适用于对软弱地层的可靠性、质量性开挖，再加上其施工面小，对周围环境及管线影响不大，能够灵活配合诸如矛盾法和明挖法等施工方法在隧道施工各个施工段一体使用，因而大大提升了隧道施工建设的水平和效能。
2、隧道围岩预加固处理的必要性和价值
首先，基于浅埋暗挖法的实施机理，其不适用于含水量过大或降水困难的地层施工，开挖工作面需要具有必要的稳定性和自立性以达到对初期支护施工有效支撑，因此利用导管注浆等手段来实施对开挖围岩的预加固处理便成为了浅埋暗挖施工得以有效开展的基本前提和基础。
其次，通过改善围岩注浆加固的材料性能以及提升预加固措施的适用性和技术稳定性，能够极大改善破碎软弱围岩的机构和性质，从而提高围岩的整体性和承载能力，并有效强化支护技术的实施效能，进而大大提升了浅埋暗挖施工的工程进度，减少了施工建设和运维的成本，实现浅埋暗挖施工技术经济性和质量性的有机统一。
3、围岩预加固的实施机理和方法分类
在隧道尤其是软弱围岩的开挖施工中，为了防止隧道掌子面和未支护段的破坏，造成施工及运行过程中地表的沉降、隧道的变形和坍塌，就需要在开挖前对掌子面或是对开挖前方的围岩进行加固，以起到稳定掌子面、控制地表下沉、确保临近地表施工安全性和可靠度的作用。
结合浅埋暗挖隧道施工的具体实践，对围岩进行预加固的常用措施主要分为以下几项。
3.1管棚工法
管棚工法实施的机理是在隧道的开挖施工前，以设计的距离沿隧道开挖内轮廓的平行方向的进行钻孔，在孔内插入钢管后进行压力注浆（水泥浆或是砂浆），一方面在岩体内部形成梁氏的稳定结构，另一方面达到钢管与外围岩体的一体结合，并极大提升围岩的抗剪强度，从而实现对外围和地表岩体有效加固[1]。结合隧道开挖型制与土体特性的不同，管棚工法可以采用扇形、半圆形、门形、一字形、全周布设、上层双层或一侧布设等多种型制。
3.2注浆工法
注浆法是将一定配合比的注浆材料通过小导管、超前帷幕、径向局部注浆、地表旋喷桩、水平高压旋喷等多种形式压入到围岩及复合砌衬的缝隙及表面，待浆体在表面和内部凝结、硬化后起到良好的加固、稳定和防水的功效。在现实施工中以小导管注浆法的应用最为普遍，其与管棚工法类似，即在开挖前用钢架支护直径约38-70mm的小导管插入开挖的拱部外围，然后在管内进行注浆，一方面利用注浆小导管起到围岩支护的作用，另一方面达到稳固岩体、防水止水的功效，此外径向穿插的小导管还具有很好的锁脚锚杆作用，有效防止了岩体下沉。
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3.3垂直锚杆法
垂直锚杆法主要起到自上而下加固地层的作用，其实施机理是利用钢筋插入由地表垂直钻入地下的孔洞，然后与浆砂柱一体配合，实现凝聚土层，防止地表下沉和洞口岩土滑坡的作用。
3.4隔断墙法
隔断墙法经常配合注浆法进行施工，以起到辅助止水降水以及防止地表下沉的功效，其实施的机理主要是通过在隧道两侧分别构筑起一道隔断墙体，从而给予地表一定的支撑力，并有效隔断了隧道周围土体下沉对隧道岩体的影响。
3.5预衬砌法
预衬砌法是预加固之后初期支护的一种加固方法，由于对其的全面实现贯穿于开挖前、中、后的整个过程，因此，其在某种程度上也起到了围岩预加固的作用。其实施的机理是通过开挖前在隧道的外围土层开挖出具有一定厚度的拱形槽，以便在隧道正式开挖过程中向槽内浇筑混凝土等加固材质，从而在隧道外围形成一道完整而坚固的拱形屏障，从而大大提升了隧道岩体的强度和稳定性，确保了施工和运维的安全。
4、影响围岩预加固施工稳定性的因素及提升稳定性的优化举措
由围岩预加固分类措施的实施原理可以得知，影响围岩预加固施工稳定性的因素主要体现在（1）工艺选择的适用性（如施工岩体松软且含水量高，就不宜采用扇形、半圆形的管棚法以及垂直锚杆法）；（2）开挖孔洞的间距、直径、数量以及深度；（3）钢管或导管的规格、性能以及尺寸；（4）注浆材料的品质、配比以及注浆的压力、角度和程度控制；（5）加固工艺与实施流程的质量把控以及加工工程质量测试与验收等几个方面。基于这些影响因素，提升围岩预加固稳定性的措施可从以下几个方面进行优化：
4.1强化勘测阶段的围岩分析与调查
通过现场的勘探测量、土体的实验室分析与计算，达到对施工段围岩核心土稳定性的综合性评价。结合模拟分析与量化测算，从而合理确定施工的步骤、流程，以及预加固的工艺及其技术参数，以确保预加固工艺的合理性、经济性和可靠性。
4.2注浆材料、配比及压力的把控
首先，注浆材料的选用及其配比应当严格依据工程建设的实际条件（注浆材料可采用改性水玻璃浆、普通水泥单液浆、水泥-水玻璃双液浆、超细水泥四种注浆材料，一般情况下改性水玻璃浆适用于砂类土，水泥浆和水泥砂浆适用于卵石地层[2]），经由全面的配比及性能试验予以优化确定，水泥注浆材料的制和应具备良好流动性、力学强度和防水抗渗性能，其在浓度上应在1.5：1-0.5：1的范围之内，如若在开裂较为严重的岩层，可以适当加大浓度，但也需保证其良好的可注性，亦或是通过间歇注浆的方法，达到充分的注浆效果。
对于注浆压力的选择与控制，需要利用静水压力的测试及公式进行计算，即
P=P静+（0.5—1.5）Mpa
在注浆压力的管控中，需根据浆料的吸水率变化来进行加压和减压的处理，因此便需结合围岩层的透水性和压浆的实际操作质量来确定浆料吸水率的上下限，以精准指导注浆压力的调控，达到充分的注浆以及硬化后对岩层强效稳固作用。
4.3优化工艺流程及技术把控
适时引入信息化技术达到对预加固技术的模拟与参数优化，并通过对钢管、导管、水泥浆砂、钢体支撑板等质量和规格以及开挖孔洞、拱槽的尺寸、数量和间距的设计标准化控制，达到对预加固施工有效性的全面支撑。
5、结语
浅埋暗挖隧道围岩的预加固措施是其他一切工序全面、可靠、安全开展的技术前提，因此需要不断强化在开挖前对将围岩土体的勘验、试验与分析，以选择适用的预加固措施进行有效的岩体加固和防水抗渗处理，并基于不同预加固措施的实施机理，提升对技术参数、材料规格与质量、工艺流程和品质验收的把控水平，从而为隧道建设的质量性和经济性发展奠定良好的基础。
参考文献
[1]吉小明，石明霞.浅埋暗挖隧道围岩预加固机理及稳定性分析[J].现代隧道技术，2008（s1）：238-243.
[2]秦健新.新型浅埋暗挖法预加固技术及其应用研究[D]. 2015.
论文作者:李想
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/11
标签：围岩论文; 隧道论文; 注浆论文; 稳定性论文; 机理论文; 导管论文; 地表论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;