軟弱圍巖隧道開挖及支護(hù)施工技術(shù)探究

毛永順

摘要：近年來，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了高速發(fā)展，而在隧道的施工過程中，軟弱圍巖隧道容易發(fā)生冒落、坍塌等情況，影響整個施工的進(jìn)度和質(zhì)量。因此，在對軟弱圍巖隧道開挖及支護(hù)施工的過程中，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)勘察信息，設(shè)計施工方案，幫助現(xiàn)場施工人員掌握開挖及支護(hù)的技術(shù)要點。本文就軟弱圍巖隧道開挖及支護(hù)施工中需要重點關(guān)注的事項進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖;隧道開挖;支護(hù)施工

一、前言

軟弱圍巖具有孔隙率大、膠結(jié)性差，以及易變性等特點。在隧道施工中，需要采取工程技術(shù)方法，對軟弱圍巖進(jìn)行有效的加固。這樣在隧道開挖后，周邊的巖體才能承受來自隧道上部土石結(jié)構(gòu)的重力，保證了隧道的穩(wěn)固和安全。受到軟弱圍巖工程特性的影響，在隧道開挖和支護(hù)時都必須結(jié)合具體情況，制定相應(yīng)的技術(shù)方案，才能保證工程的順利開展，以及確保隧道質(zhì)量安全。通過樹立全過程控制理念，從隧道前期地質(zhì)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計，到中期開挖與支護(hù)，再到后期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和監(jiān)測，都要嚴(yán)格做好質(zhì)量監(jiān)管和技術(shù)控制。

二、軟弱圍巖隧道開挖技術(shù)

1、開挖方法的選擇。在對軟弱圍巖隧道實施開挖的過程中，影響開挖施工的因素較多，例如隧道的參數(shù)（長度、高度等），斷面形狀以及周圍的水文地質(zhì)特點等等。因此，設(shè)計人員需要綜合現(xiàn)有的調(diào)查資料，同時結(jié)合施工需求，對比幾種常用的開挖方法，然后擇優(yōu)選取。常用的開挖方法有三種，分別是：（1）明挖法。適用于一些淺埋隧道，其優(yōu)點是施工工序、技術(shù)操作相對簡便，安全性、經(jīng)濟(jì)性較好。缺點是開挖過程中可能會對周邊的土層結(jié)構(gòu)造成擾動，因此隧道周邊如果有其他建筑物時，不宜使用。（2）暗挖法。對于不適合采取明挖法的隧道，可以考慮暗挖法。其優(yōu)點在于開挖量小，施工周期短。（3）蓋挖法。如果隧道線路從建筑物下穿過，可以在靠近建筑物的附近，選擇向下開挖至一定深度，然后將頂部封閉。

2、隧道斷面作業(yè)方法。根據(jù)圍巖特性、施工環(huán)境的不同，可以選擇的隧道斷面作業(yè)形式有以下幾種：（1）三臺階法。按照分步開挖、分步支護(hù)的方式，在三臺階上分別設(shè)置若干數(shù)量的鉆孔，然后鉆孔爆破，清理爆破后產(chǎn)生的巖石，并對爆破后形成的作業(yè)面進(jìn)行簡單的處理，噴射混凝土完成支護(hù)。這種作業(yè)方法的優(yōu)點在于作業(yè)面大，方便進(jìn)行機(jī)械化施工。同時上臺階可以為中臺階、下臺階提供支撐，保障了作業(yè)安全。（2）CD法（中隔壁法）。將隧道斷面分為左右兩側(cè)，先進(jìn)行一側(cè)的斷面施工，同時做隔壁墻。然后在墻的另一側(cè)繼續(xù)完成剩余部分的斷面施工。

三、軟弱圍巖隧道支護(hù)技術(shù)

1、噴射混凝土支護(hù)

（1）支護(hù)準(zhǔn)備工作。采用噴射混凝土方法進(jìn)行隧道支護(hù)，在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)需要做好以下工作：首先，對作業(yè)面進(jìn)行必要的處理。檢查巖石是否存在嚴(yán)重破碎、松動的情況。如果有，則需要使用工具將這些松動的巖石清理掉，然后進(jìn)行沖洗?？紤]到軟弱圍巖吸收水分后可能會發(fā)生變形問題，因此在清理方式的選擇上，需要用高壓吹風(fēng)機(jī)吹掃代替高壓水槍沖刷。其次，還要提前制備混凝土?；炷恋馁|(zhì)量和性能，也是決定支護(hù)效果的重要因素。

（2）支護(hù)技術(shù)要點。整個噴射過程需要遵循由下到上的順序，初噴時需要將噴射厚度控制在4-6cm的范圍內(nèi)。復(fù)噴時，現(xiàn)場施工人員還要注意觀察初噴的混凝土是否已經(jīng)完成終凝。如果已經(jīng)終凝，需要使用噴壺在表面噴水，保持均勻濕潤后再進(jìn)行復(fù)噴，這樣可以提高噴射效果。在復(fù)噴結(jié)束后，就需要立即開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)。養(yǎng)護(hù)時間控制在10d左右。

2、錨桿支護(hù)

（1）支護(hù)準(zhǔn)備工作

錨桿支護(hù)也需要做好前期準(zhǔn)備工作。一方面是機(jī)具設(shè)備的準(zhǔn)備，主要用鉆孔機(jī)、錨桿、鉆頭等。鉆機(jī)的功率、鉆孔的直徑、錨桿的材質(zhì)和長度等等，都需要符合隧道支護(hù)方案中的要求。另外，結(jié)合前期的調(diào)查結(jié)果，還應(yīng)當(dāng)在隧道斷面上選擇合適位置作為鉆孔點。鉆孔的布設(shè)位置也要提前設(shè)計好，檢查設(shè)備是否能夠正常運行。完成上述準(zhǔn)備事項后，開始進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)。

（2）支護(hù)技術(shù)要點

將鉆孔機(jī)移動至標(biāo)記點，調(diào)整機(jī)身、鉆頭的角度，使其與斷面保持垂直，然后啟動鉆機(jī)開始鉆孔。鉆孔過程中要注意觀察機(jī)器上的儀表盤，如果發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)速度減慢，需要觀察是否遇到堅硬巖石，此時需要重新調(diào)整鉆探方法，避免鉆頭受損或是卡掉。鉆孔完成后，需要重新檢查成孔質(zhì)量。重點檢查孔壁是否有開裂問題，鉆孔傾斜率是否超標(biāo)，鉆孔深度是否達(dá)到要求等。如果成孔質(zhì)量較差，則視為廢孔，需要重新選取位置鉆孔。對于符合要求的鉆孔，進(jìn)行清理工作，為錨桿支護(hù)創(chuàng)造良好條件。

3、錨網(wǎng)噴+鋼拱架

（1）支護(hù)準(zhǔn)備工作

錨網(wǎng)噴+鋼拱架支護(hù)也是軟弱圍巖隧道支護(hù)的一種常見形式。鋼拱架需要按照設(shè)計要求提前加工，鋼拱架一般有格柵拱架、工字鋼及H型鋼三種形式。鋼拱架的尺寸必須符合設(shè)計要求，每單元拱架制作完成后需要進(jìn)行試拼裝，復(fù)核數(shù)據(jù)必須滿足規(guī)范及設(shè)計要求，對于不合格的拱架必須重新加工，對每節(jié)拱架進(jìn)行編號以確保后續(xù)安裝順利。拱架安裝前要進(jìn)行測量放樣，確定拱架的位置和高程，初期支護(hù)不得侵入二次襯砌。

（2） 支護(hù)技術(shù)要點

拱架必須立于牢固的基礎(chǔ)上，下面不得有松渣，拱架密貼巖面并與錨桿連接牢固。拱架間距和垂直度要符合設(shè)計及規(guī)范要求，拱架之間用縱向連接鋼筋連接牢固，拱腳設(shè)置鎖腳錨桿，控制好錨桿的長度，數(shù)量及角度。拱架安裝完成后要及時噴錨，下部開挖后及時安裝拱架并與上部拱架連接，盡早封閉成環(huán)。

四、軟弱圍巖隧道施工中的其他注意事項

（1）重視隧道工程的地質(zhì)勘察和規(guī)劃設(shè)計，選擇科學(xué)的開挖方式及支護(hù)方案，并做好技術(shù)交底工作。定期對支護(hù)區(qū)域開展巡視，如果發(fā)現(xiàn)支護(hù)破損，則需要立即上報。在分析問題原因后，選擇重新支護(hù)，或是更換支護(hù)方式等措施，保證支護(hù)的穩(wěn)固性。（2）開展必要的技術(shù)培訓(xùn)工作。對所有參與隧道開挖、支護(hù)施工的人員，在施工前組織集中培訓(xùn)，明確開挖、支護(hù)的技術(shù)要點，并且強(qiáng)化質(zhì)量安全意識。保障隧道內(nèi)部各項作業(yè)活動高效率、高質(zhì)量的開展。（3）支護(hù)完成后需要利用現(xiàn)代儀器進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，保證不出現(xiàn)支護(hù)失效的情況。

五、結(jié)束語

綜上所述，在隧道施工中經(jīng)常會遇到軟弱圍巖地質(zhì)。這種圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、承載力弱，如果不采取有效的支護(hù)，可能會在施工過程中出現(xiàn)圍巖變形甚至是引發(fā)坍塌事故，不僅影響了正常的施工進(jìn)度，還會造成嚴(yán)重的安全事故。

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（作者單位：永勝縣龍開口水務(wù)有限公司）