中铁三局集团第三工程有限公司 山西省 太原市 030006
摘要：近年来，我国的铁路工程建设越来越多，其施工技术也越来越受到重视。本文对铁路软弱围岩大变形隧道施工技术方案进行分析，对施工难点进行讨论，并对软弱围岩大变形隧道变形控制技术进行研究，由此得出具有可行性的方案。实践证明，该方案提高了围岩支撑力，保证了施工安全，实现了动态管理大变形隧道的目标。
关键词：铁路；软弱围岩大变形隧道；综合施工技术
引言
铁路隧道技术在我国地势复杂的铁路施工区域经常应用。但某些地区铁路隧道建设由于其围岩支撑力度较低，极易在施工过程与铁路运输过程中出现安全事故。因此，本文对铁路软弱围岩大变形隧道综合施工技术进行详细研究，通过详细的案例分析，对铁路隧道施工技术进行研究与探讨。
1软弱围岩的定义
软弱围岩可以定义为:主要以粘土矿物或粘粒组成，以碎屑结构以及泥状结构为主，强度低、变形模量小以及亲水易软化的软岩及土体。
2铁路软弱围岩大变形隧道施工技术方案
2.1整体方案
以某隧道为例，由于隧道中的围岩压力较大，且分布不规则的地质环境特点造成隧道开挖出现变形增大（最大达123cm）、围岩变形持续时间增长，初期支护也出现极易变形失稳的情况以及施工人员具有较安全高风险的问题。故而本文提出对隧道断面结构形式及初期支护参数进行优化调整的主体方思路，进而期望达到对隧道变形进行有效控制的目标。在围岩大变形的隧道施工中：（1）应在保证施工安全的前提下进行围岩变化信息的收集与调查，并对初期支护的变化动态信息进行查验与记录，进而完成对围岩大变形的隧道调查；（2）应对施工过程的监测进行研究，研究中应该主要对隧道围岩的应力、内部位移、沉降和变形收敛监测技术进行着重分析；（3）应对隧道初期支护的变形进行研究，尤其是对初支钢架所受的应力进行着重检测与分析。
2.2断面结构优化方案
在获取并分析围岩变形参数之后，便可以此为基础展开技术优化。数据仅仅是理论基础，还需要通过大量的实验才能得出最优方案。在进行大量实验后，最终确定了“圆形断面”这一方案。方案不同，对断面变化速率影响也不同。相比其他方案，“圆形断面”具有更强的抗干扰能力，即完成支护后，随着时间的流逝，隧道的变形会更小。所以该方案被广泛运用在初期支护工作中，它可以减小断面连接处的受力，控制隧道的变形范围，为隧道其他环节的施工提供基础的空间支持。
2.3软弱围岩大变形段隧道初期支护思路
依据围岩特性不断调整的现象为基础，对隧道初期支护进行加强措施，最终在多种实施方案中确定初支钢架增加预应力锚索和采用长锁脚锚杆为主的支护形式，以此有效控制初支变形。同时该种方式还能够克服单线隧道施工空间狭窄有限与锚索施工过程持续时间较长等问题，不仅实现在单线隧道内完成锚索钻孔、锚索安装、注浆、张拉和封锚等工作，而且对隧道施工速度与进度进行提升。通过在初期支护钢架上增设预应力锚索，边墙起拱、台阶接头应力集中部位的变形明显减小，有效控制初支的变形。
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3软弱围岩隧道施工方法的选择需考虑的因素
软弱围岩隧道的稳定与否和施工方法的选择密切相关，采用不同的软弱围岩隧道施工方法，对隧道工程的施工进度、施工成本以及施工的质量安全等有很大影响，不同的施工方法对隧道的开挖都有会不同程度的破坏原有的初始应力场，从而导致应力重分布，当应力重分布超过了软弱围岩的强度就会使围岩发生变形，变形过大就容易发生失稳破坏。对于软弱围岩隧道施工方法的选择，我们应需考虑以下四个方面的因素。①软弱围岩隧道段的围岩级别。不同的隧道施工方法适用于不同级别的围岩，同级围岩下采用不同的施工方法，产生的围岩位移可能会区别很大。②软弱围岩隧洞的几何形状。椭圆形或者圆形的隧道的围岩应力主要是以压应力为主，有利于围岩的稳定性。③软弱围岩隧道的工程地质条件。地下工程施工具有复杂的工程地质条件，比如:地下水渗流的影响，当工程地下水含量丰富时，会产生渗透水压力，对地表的变形和围岩变形的影响不可忽视。④工程的进度和工程造价等综合因素。采用不同的软弱围岩隧道工法，由于施工工序、技术条件等不同，对工程的进度和工程造价会有不同的影响，在保证隧道稳定的前提下，采取施工工艺简单，进度快的施工方法有利于加快工程的建设以及节约工程成本。但在大断面隧道中，对地表及围岩变形要求过高，即使造价高，进度慢的施工方法也是需要结合工程实际情况考量选择。
5软弱围岩大变形隧道变形控制技术研究
(1)强化锚杆，强调锚杆施工效率及锚固力发挥的及时性:①合理选择锚杆类型。对于锚杆钻孔后一定时间内围岩能够自稳、不会立刻发生塌孔缩孔的，选用普通中空锚杆;对于锚杆钻孔后孔壁易发生塌孔、无法在钻杆拔出后送入杆体的，选用自钻式中空锚杆。中空锚杆从锚固端部返浆，注浆质量容易控制。②配置专用机械设备。人工机具打设锚杆，角度受限，施工进度慢，质量不易保证，大变形地段应配置高效率的专业锚杆钻机或凿岩台车，可以实现全角度锚杆施工，8～10m长的锚杆施作时间可控制在10～20min。③优化锚杆参数。采用地质雷达、声波测试法等方法探明松动区，明确不同等级、不同断面的隧道围岩松动圈，为确定锚杆参数提供依据。④长短锚杆结合，形成群锚效应。短锚杆施作便捷快速，用于初期变形控制，限制浅部围岩松弛的发展，为长锚杆创造施作时机;长锚杆锚入弹性区，将组合拱支护结构悬吊于深部稳定岩体，使浅部围岩和深部围岩共同作用，协调变形。长短锚杆合理组合，形成群锚效应，可以有效限制隧道围岩的塑性区发展，约束围岩变形速率，保证隧道施工安全。(2)优化工法，尽量少分步，实现大断面开挖，尽早封闭仰拱成环:①掌子面自稳性差时，采用微台阶施工，初期支护尽快封闭成环。②掌子面自稳性较好时，采用台阶法施工，尽量少分台阶，尽可能减少钢架接头等工序衔接薄弱环节。下台阶尽量带仰拱一次开挖成型，初期支护尽快封闭形成整体。
结语
综上所述,本文通过对铁路施工项目的简单概述，进而分别从3个隧道阶段的试验对隧道变形控制技术施工方案进行详细研究。本文通过对课题内容的详细研究得出结论，在铁路软弱围岩变形隧道的施工领域依旧存在着较多问题。因此，在未来的研究生活中应进一步对铁路施工技术领域进行详细研讨。希望本文能够为铁路软弱围岩大变形隧道的施工提供几点可行性建议，并为铁路隧道运输我想提供积极的促进作用。
参考文献
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论文作者:李永巍
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：围岩论文; 隧道论文; 软弱论文; 铁路论文; 锚杆论文; 断面论文; 初期论文; 《防护工程》2018年第32期论文;