河南城洲建设工程有限公司 河南 安阳 456550
摘要：随着我国经济飞速的发展，西部大开发战略的实施，高等级公路已从沿海地区向西北和西南山岭地区延伸，公路隧道建筑规模也越来越大，遇到的隧道工程地质条件也越来越复杂，特别是穿越破碎地带的情况越来越普遍。因此，加强对隧道穿越软弱破碎围岩段的施工技术和方法显的特别重要。 文章分析了软弱破碎围岩的分类及其力学性质，从地质特点和工程特性两方面介绍了软弱围岩隧道地质工程的特点，对软弱破碎围岩隧道的开挖方法、加固支护技术、施工技术的重点控制等方面进行了研究探讨。
关键词：交通建设 隧道 软弱破碎围岩 施工技术 力学分析 支护
1软弱围岩的分类及其力学性质
软弱围岩一般可以分为地质软岩和工程软岩。地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层。工程软岩则是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。地质软岩强调了软、弱、松、散的地质特点，而工程软岩强调软岩强度和工程力荷载的对立统一，揭示了软岩的相对实质，即取决于工程力和岩体强度的相互关系。当工程力一定时，对于不同岩体强度，高于工程力水平的表现为硬岩的力学性质，低于工程力水平表现为软岩特性。
软弱破碎围岩的力学性质主要表现在以下方面：软弱破碎围岩由于裂隙发育结构面相互交织、随机分布，没有明显的方向性，在一定程度上可以将其看作是各向均质连续体，软弱破碎围岩整体抗压强度较低，洞室开挖后围岩稳定性差，极易失稳破坏。在将破碎岩体近似看作连续体的情况下，从岩体总体上将会表现为一定的弹塑性特征，这种弹塑性特征可以理解为岩体中的应力引起岩体破坏而产生滑移后，随着变形的发展保持一定的强度，并具有应变强化特性。
2软弱围岩隧道地质工程的特点
2.1地质特点
软弱围岩，主要是指第四系全新、中更新、更新统的坡残积土部分，范围包括江河湖岸及池塘冲积、淤积层，人工杂填土、溶洞充填物、水田、风积砂及新老黄土等。软弱围岩的特点有：内磨擦角小粘聚力弱；容易产生不稳定情况，比如蠕变、流滑、湿陷或者膨胀等。南北方地区的软岩的特点也各有不同，北方地区的软岩含水量比较小，浸水后饱，失水后呈固态状流动，所以很容易崩塌，失去应有的承载力；而南方软土的含水量比较大，扰动后容易液化，呈液态状流动。
2.2工程特性
根据软弱围岩的特点，相应的隧道工程也比较特别，容易出现问题，这类工程的特性主要表现在四个方面：第一方面，由于软岩的稳定性比较差，容易崩塌，在洞口的施工容易引起牵连性的滑动，很难接近仰坡，所以进洞比较困难；由于软岩地区的承载力比较弱，在洞内施工时支护结构容易下沉收敛，很容易发生危险；第二，由于软弱围岩扰动后自稳能力比较差，需要采取分步施工和化大为小的施工方法，但是由于工序繁多，形成封闭环的时间长，可能会影响工程的进度；第三方面，由于软岩一般都处在地质比较复杂比较多变的地带，很难一次就摸清地质，导致施工的方法和设计参数也会随之改变，增加了施工的困难；第四方面，施工时遇到了软弱围岩，施工的危险系数就会增加，这无疑会给企业的管理者以及作业人员带来比较大的压力，考验着施工的技术和施工的质量。
3软弱破碎围岩隧道的开挖方法
软弱破碎围岩隧道采用的开挖方法一般为台阶法、预留核心土环形开挖法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆上述分部开挖的工法是为了通过小断面、支护及时封闭、临时支护或支撑等技术来保证隧道稳定性，这些开挖支护方式有其积极意义，但它限制了大型隧道施工机械的使用，进度慢、安全性差，在遇到深埋条件时，往往还不能实现变形控制要求。另外，施工一味为了安全而采用过量的支护措施和多分部施工方法，施工工期长，有时又因支护不当而出现安全、质量事故。
软弱破碎围岩的研究目前多集中在矿山领域，而在交通建设方面的研究较少。矿山巷道与隧道的差别很大，矿山巷道的断面尺寸一般较小，使用时间较短，对围岩变形控制要求低，而交通隧道相对断面尺寸较大，使用年限较长，对围岩变形的控制也较高，这些差别也就决定了两者研究的侧重点必然不尽相同。我国在大断面隧道方面的研究起步较晚，近年来，通过引进国外较先进的施工工艺和方法，在这方面也有了一些成功的工程范例，但涉及到软弱破碎围岩的超大断面隧道施工方法优化的研究尚不多，这对于隧道建设者来说是一个新的课题和挑战。
4软弱破碎围岩的加固支护技术
软弱破碎围岩隧道的施工中，围岩的维护一直是个难题，也是施工的关键点。根据破碎围岩的力学特性，隧道开挖后，软弱围岩发生应力重分布同时发生变形，平衡状态遭到破坏，随着围岩裂隙的发展，洞周围岩进入塑性阶段而不能自稳，所以在隧道开挖之前必须对隧道周围的围岩进行预先加固和支护，改善和提高围岩的力学特性。
按加固机理可将预加固分为地层改良和预支护法。改善提高开挖面周围地层的力学性能称为底层改良法，而其又包括静压注浆加固和排水固结法等。根据新奥法理念，破碎围岩出衬砌结构需要加强外，还强调围岩自身的承载力。最有效和最根本的围岩维护途径是利用和开发围岩自身潜在的承载力。施加以一定压力下将浆液填充至岩体节理和裂隙使软、松、破、碎的岩块粘结成整体，是岩层具有较高的强度和整体性。
注浆加固是一种改善围岩胶结性质，提高围岩自承能力和整体性，降低支护厚度和提高支护效果的有效方法。注浆加固与其他支护加固方法结合使用，不仅可以改善围岩的自身性能，还可以缩小围岩的变形和减小支护承受的外荷载，改善受力情况，起到最优效果。
5软弱围岩隧道施工技术的重点控制
5.1隧道塌方预防
塌方是软弱围岩隧道施工中比较容易出现的情况，塌方会给施工带来很大的困难，造成一定的经济损失，严重的话还会造成人员伤亡，所以在施工的过程中一定要做好预防塌方的工作。施工队伍在确认遇到软弱围岩以后，首先要通过勘探取样充分了解该软岩的特质，然后根据地质的情况选择施工的方法，制定施工进度计划，防止出现塌方。
5.2爆破超欠挖控制
在软弱围岩隧道施工过程中，爆破超欠挖控制对工程的质量、进度与效益也有很大的影响。隧道施工的工序很多，其中开挖就是一道关键的工序，如果挖的太少，就会影响到衬砌的厚度，比较难处理，会耗费很多的时间精力；如果挖的太多，就可能会因为产生的应力而导致围岩不稳定，同时还使工程的成本提高，所以必须要控制好超欠挖，不然很难进行下一道工序。开挖的重要工具就是爆破，所以必须要控制的爆破的范围和程度，才能有效控制超欠挖。
5.3衬砌防排水
隧道结构的衬砌防排水的原则是以防为主，防治结合。防排水工作对于衬砌来说非常重要，一般在初期衬砌以后就要设置弹簧透水的盲管，把水从槽沟排出。而在初期支护和二次衬砌的中间，就要要铺好防水材料，比如PE防水板，防止水渗到模筑衬砌里面，另外，二次衬砌还需要采用抗渗标号为S8的防水混凝土。焊接钢筋的时候，要在焊接的周围放置石棉板，这是为了防止焊接时的火花溅到防水层，造成损坏，焊接完之后，要等到焊接部位完全冷却以后才能将石棉板撤走。另外，隧道混凝土施工过程中使用振捣棒进行振捣作业时，也要小心使用，绝对不能接触防水层，否则会损坏防水层，一旦破坏就很难修补。
结束语
近年来的研究，让软弱破碎围岩隧道施工技术有了进一步的突破，但是其使用的效果还需要得到进一步的提高。做好软弱破碎围岩隧道施工，要抓住关键点，对新技术新工艺更是需要再实践中不断摸索、认真科学的研究，才能不断提高隧道的施工技术，保证隧道的质量和安全性稳步提升。
参考文献
[1]钟友江.论软弱围岩隧道施工的对策措施[J].路基工程.2014.01.
[2]林实辉.软弱围岩双联拱隧道的施工技术[J].建材与装饰.2016.04.
论文作者:刘晓
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/16
标签：围岩论文; 隧道论文; 软弱论文; 工程论文; 地质论文; 方法论文; 力学论文; 《防护工程》2018年第27期论文;