基于软弱围岩条件的隧道施工技术探讨吴健春

基于软弱围岩条件的隧道施工技术探讨吴健春

吴健春

中铁十局三建公司内蒙古乌兰察布市兴和县013650

摘要：在隧道工程的施工过程中经常会遇到软弱围岩，这在一定程度上增加了施工难度，如果处理不当将会给工程埋下重大的质量和安全隐患，引发无法想象的严重后果，需要采取合适的施工技术，为隧道工程的顺利高效开展奠定坚实的基础。本文将对软弱围岩对隧道施工的影响加以探讨和分析，并提出几种比较常见的施工技术，以期全面提高隧道工程的施工质量，促使施工目标的顺利达成和实现。

关键词：软弱围岩；隧道施工技术；矿山法；新奥法

引言：隧道工程的施工会受到多种因素的影响，其中地质因素始终占据主导地位，施工技术的选择要以地质条件为前提，唯有如此才能充分发挥技术优势，指导隧道施工的顺利开展。软弱围岩是一种比较常见的地质条件，需要施工单位给予高度的重视，采用先进的探测仪器，切实加强地质勘查，并根据勘查结果制定科学完善的施工方案，将软弱围岩对隧道工程的不利影响降到最低，从而提高施工效率和施工质量，保证工程效益的最大化。

一、软弱围岩

一般来说，隧道工程的施工难度和危险程度都要远远高于其他的工程项目，若采用的施工技术缺乏科学性与合理性，那么施工质量也将难以得到控制，隧道工程的功能就会大打折扣。基于这一理念，在施工之前必须要做好地质勘查工作，对围岩条件予以明确，在此基础上制定施工方案，选择施工技术，为隧道工程的施工提供方方面面的支持和保障。而围岩的强度、稳定性、完整性都会影响到施工质量，通过前期勘查来确定围岩的等级和类型，了解围岩的具体性质，那么隧道工程的施工难度将会大幅度降低，工程质量也会得到良好的保证。

现如今科学技术正保持着高速发展的态势，施工技术也在不断的推陈出新，各种先进的、现代化的施工技术和施工设备被应用于隧道工程之中，施工理念也有了极大的更新，这给隧道施工注入了新的生机和活力，施工单位对软弱围岩的了解更加深入、透彻，其不再是困扰隧道施工的难题，借助新型设备和仪器探测围岩性质，所得结果具有较高的准确性和可靠性，施工单位可以根据探测结果实时调整施工方案，将施工风险隐患扼杀在萌芽之中。

二、隧道工程施工方法与理论

1、矿山法

作为一种传统的地下隧道施工方法，其基本原理是在隧道爆破后，造成周围岩石稳定性与强度下降，受力上整体处于松弛状态，是一种软弱性质的围岩，在该条件下，进行边支护边施工，以防止围岩坍塌对于隧道稳定性与安全的影响。在支护的环节上，对于软弱围岩主要是利用刚性衬砌作为支撑，刚性衬砌最大程度地防止隧道断面的变形，并有效地抵挡了扰动后的围岩对开挖面的荷载。矿山法是一种暗挖法，以爆破的方式形成开挖面，并借以刚性衬砌作为临时支撑，在实际隧道开挖的施工过程中，采用分部开挖的方式，边开挖，边修筑衬砌，边支护。开挖时，首先要开挖导坑，为了最小限度减少围岩的扰动，以导坑作为开挖的基础向周分部扩大开挖，尤其对于软弱具有坍塌可能的围岩就需要结合开挖断面的尺寸，在分部开挖中具体采取何种顺序与方式进行仔细衡量才可以确定。

2、新奥法

新奥法是在矿山法的基础上发展而来，其施工原理在于强调围岩的自承重能力，以锚杆、钢筋网、喷射混凝土等柔性手段进行主要支撑，以此抵抗围岩的变形。实际在此过程中围岩作为了支护系统的重要组成部分与受力部分。与传统的矿山法相比，在手段与施工概念上而言都是一种突破。新奥法通过锚杆而形成的加固拱与喷射混凝土层形成内外两层衬砌，混凝土同时以强大的喷射力注入到围岩土层的缝隙中，与土层进行了结合，围岩的稳定性与抗变形能力得到进一步提升。此外，新奥法减少了围岩扰动的强度、频率与持续周期，新奥法的支护手段一般不需要拆除，作为永久性支撑，嵌入到开挖面中，减少了施工的程序，相对较小的喷射层厚度又可以保证开挖的工作量，节省了开挖跨度对工程周期与稳定性的影响。

3、地质工程施工

地质工程施工是在隧道开挖面进行开挖与围岩扰动前期对地质条件进行主动加固的一种方法。如常利用在隧道开挖洞口的大管棚支护技术和地面注浆技术。地质工程施工主要采用一定的工程措施，以主动方式去控制围岩的变形与稳定性，平衡围岩和支护的共同强度，以保住一开始就为隧道顺利掘进与开挖创造一个相对宽松的施工环境。随着工程难度的差异性，一般在地下隧道工程中常常根据特定的地质综合条件、水文状况、围岩的性质、工程性质与复杂程度，采取不同的隧道施工方法，有时候为了保障工程的安全性与稳定性常常综合几种方法共同发挥作用而不是单纯采用其中一种。

矿山法、新奥法、地质工程施工法都有其各自的优势与不足，在实际施工中应该相互借鉴，取长补短。例如在矿山法施工的过程中常常借鉴新奥法对于支护的安全度进行监测与控制。对于地质条件比较特殊的情况，新奥法的施工比矿山法更加成熟有效，对于衬砌的要求也更加严格。而地质工程的施工则结合了新奥法与矿山法的优势，从前期就开始对影响隧道施工的各种因素进行预测与准备，从宏观上与整体施工战略上给隧道工程一些指导。

三、软弱围岩下隧道工程施工方法与技术

在隧道实际施工工程中，主要涉及开挖与衬砌两道施工工序，其次涉及到一些辅助工程如防水排水等工艺技术，下面重点讨论对于软弱围岩条件下隧道工程的施工技术与方法。

首先对于实际工程的地质特征，围岩的性质必须有个明确的认识。对地质条件与围岩特征进行详细的预测与勘察是在隧道工程的设计阶段与施工阶段首先要解决的现实问题。如在施工中采取超前地质预报、地质素描、围岩弹性波速等对围岩进行全面的了解与接触，在此基础上才可以精准确定隧道施工方案，事先做好预案工作。

其次，施工的最开始应坚持地质工程施工的基本理念，尽量做好基础性支护工作，如对开挖洞口的大管棚超前支护、地面注浆技术等对围岩进行事先的预应力主动防护，此举可以有效保证后期隧道开挖中围岩受力更加合理，并可以提高软弱围岩的基本力学属性。

第三，在实际开挖的进程中，应尽量采取新奥法，对围岩避免过多的扰动，采取光面爆破技术，保证围岩基本受力面的均衡。对若软围岩应尽量增强围岩的自稳能力，必要条件下，可以辅助配合矿山法施工。在新奥法施工的指导下，进行分部施工，根据开挖工作面尺寸与地坑深度选择正确的分部施工方法，如对单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、台阶法的合理运用。在软弱围岩受到大扰动的情况下，要尽量做好及时的防护工作，应尽量采用柔性支护技术。开挖时还应做好围岩的监测工作，对支护系统的稳定性进行实时的反馈与控制。

第四，软弱围岩条件下的隧道施工，常常由于地质条件的不确定性，同一隧道不同跨度与进尺的围岩特征存在差异性变化，对于软弱围岩新奥法配合矿山法往往有时候更加有效保证了隧道的顺利施工。

综上所述，软弱围岩条件下的隧道施工需要做好一系列的准备工作，比如说施工前的地质勘查以及围岩支护，为隧道施工创建良好的环境，与此同时，还要选择合适的施工方法，可以将多种施工技术结合到一起，使之互相补充和完善，确保技术优势得以最大化的展现出来。施工阶段应加强对围岩的动态、实时监测，以便及时发现围岩变形问题并予以控制，那么隧道施工也会取得较为理想的效果，从而为社会经济的可持续发展贡献一份力量。

参考文献：

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[2]刘建友，赵勇，过燕芳.软弱围岩隧道安全快速施工技术研究[J].隧道建设，2011（S1）

[3]陈鉴光，张运良，曹伟.对软弱围岩隧道施工方法及施工工艺措施的探讨[J].公路工程，2011，36（4）