论文部分内容阅读
摘要：软弱围岩隧道地质工程有其独特的特点。本文首先探究了软弱围岩隧道地质工程的主要特点，然后对软弱围岩压力的探索做了初步探究。在此基础上，提出了具体的施工方法，并对施工中的重点控制做了一定程度的论述。
关键词：软弱围岩；隧道；施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、前言
软弱围岩是一种特殊的地质构成部分，其独有的特性对隧道的施工技术有着重要的影响。在进行正式施工之前，有必要首先对隧道软弱围岩的压力进行探索，以对下一步的研究工作提供可靠依据。在施工中，具体方法和重点控制更是课题要研究的内容。
二、软弱围岩隧道地质工程特点
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.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三个方面：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。
三、隧道围岩压力探索
挖掘活动引起隧道围岩应力集中和重新分布，使隧道周边岩体自稳能力显著降低，导致向隧道空间移动。为了防止围岩变形和破坏，需要对围岩进行支护。这种因围岩变形受阻而作用在支护结构物上的压力或塌落岩石的重力，统称为围岩压力。根据围岩压力的成因，可将其分为以下几种类型：
1.松动围岩压力。由于隧道开挖而松动或塌落的岩体，以重力的形式直接作用于支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式。如支护不能有效地控制围岩变形的发展，围岩形成松动垮塌圈时，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严重。
2.变形围岩压力。支护能控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而产生的压力，称为变形围岩压力，简称变形压力。在“围岩一支护”力学体系中，只要围岩与支架相互作用，围岩就会对支架施加变形压力。弹性变形压力是围岩弹性变形时作用于支架上的压力，弹性变形产生速度极快，变形量很小，对于围岩、支护相互作用过程而言，实际意义不大。塑性变形压力是由于围岩的塑性变形和破裂，围岩向隧道空间位移，使得支护结构受到的压力，是变形围岩压力的主要形式。塑性变形的大小主要取决于隧道塑性区和破裂区的范围。塑性区的扩展具有明显的时间效应，塑性区不再扩展时，围岩变形速度下降而逐渐稳定并趋于流变。
3.膨胀围岩压力。围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水膨胀而引起的。从现象上看，膨胀压力与变形压力都属于变形压力范畴，但两者的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应，后者主要是围岩应力的结构效应。
4.冲击和撞击围岩压力。冲击围岩压力指围岩积累了大量弹性变形能之后，突然釋放出来所产生的压力；撞击围岩压力是覆岩层剧烈运动时对隧道支护体所产生的压力。
四、施工方法
1.开挖断面的判断
围岩应力以及变形调整时，会出现围岩失稳破坏现象，这种现象对围岩硬度强的岩石影响不大，但是对于软弱围岩来讲，这样种破坏对其的影响将是非常严重的，所以在软弱围岩隧道施工时，必须要对围岩的应力以及变形情况进行了解，掌握其变化的规律，使其结果不影响软弱围岩的稳定性。在实际施工中，要根据围岩的应力以及变形的规律，选择相应的开挖方式，开挖的进尺度等。
2.提高超前支护的质量
由于软弱围岩的变形快，所以在实际施工中，软弱围岩变形会发生在掌子前不远处，所以必须对其进行超前支护否则将会出现坍塌现象。在软弱围岩隧道施工中，超前支护是为了更好地控制掌子前的变形现象，这也是软弱围岩隧道施工的重要环节。
3.开挖方式的选择
在对软弱围岩隧道进行开挖时，应该选择大尺度且开挖时少分布的方式进行。在传统的隧道施工中，多数都是多分布、每一次开挖的进度都较短，这样便造成循环的频率大，造成临时的支护多，使得工程变得复杂，最后导致施工工期延长。将预支护工作做好，在开挖时便可以减少分布，并将开挖的进尺度加大，这样可以减少开挖的循环次数，减少支护面施工，提高施工速度，极大地缩短工期，同时还可以降低施工的复杂程度。在对隧道进行施工时，简化施工步骤，提高施工安全是目前应该重视的研究方向。
4.增强管制
对隧道开展建筑过程中，因为其特殊具备的工作环境，因此在开展建筑时地区环境不好，工作空间不大，对建筑施工将产生一定的影响。因此在开展建筑过程中，要在保证顺利的建筑时间和速度的状态下，对建筑环节开展科学的布置，把每一个建筑程序进行质量监测。在运用设备的建筑环节中，充分使用设备的性能，进而提升项目建筑时间。并且还要开展建筑项目的安全监管，防止安全事故的出现。
五、施工重点控制
1.隧道坍方预防
软弱围岩隧道在施工的过程中经常会因为施工不当，引发不同程度的隧道坍塌，为了保证施工人员的人身安全，减少经济损失，应该从以下几个方面着手。
（一）施工中要充分认识到隧道地质的复杂程度，合理安排施工以便稳中求快，避免坍方。树立全局的安全生产观念，在保持进度的前提下，安全施工，严格按照规定的程序进行施工。
（二）施工中遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、快衬砌”的二十四字施工原则，以保证施工安全为重点，避免为了抢进度而发生的违规作业。
（三）强化施工技术。认真执行技术交底及施工规范加强对围岩的量测及信息反馈工作，施工之前必须做好相关数据的收集。
2.爆破超欠挖控制
软弱围岩隧道施工中，超欠挖控制是关键的一道工序，隧道断面超欠挖控制的好坏直接关系到工程的质量进度和效益。周边眼的主要作用是成型作用.隧道断面超欠挖控制的好坏，关键在周边眼的爆破效果。
3.衬砌防排水
隧道结构防排水采用“以防为主、防排结合”的原则，采用以提高结构自防水性能为主、附加防水层为辅，多道设防、整体防水的方案。
（一）在初期衬砌与无纺布之间设50环向弹簧透水盲管并在两侧边墙角上方埋入100纵向弹簧透水盲管，将渗水引入洞内沟槽排出。
（二）在初期支护和二次衬砌之间满铺无纺布和PE防水板复合防水层，将地下水阻于模筑衬砌之外。
六、结束语
通过对软弱围岩隧道施工技术的研究，我们可以发现，软弱围岩地质工程的特点十分鲜明，在隧道施工中，要注意这种特性，并采用科学合理的施工方法，以达到预期的施工效果。当然，这更离不开对施工过程中重点的控制。
参考文献：
[1]周建福.浅析软弱围岩隧道快速施工技术[J].西部探矿工程，2010年，第6期：7-9.
[2]雷军.5号斜井软硬岩交替地段快速施工技术研究[J].铁道标准设计，2012年，第9期：18-19.
[3]曲永新.软岩与软弱夹层[M].北京：地质出版社，2012年.
[4]胡文清，木寨岭隧道软弱围岩段施工方法及数值分析[J]，地下空间，2011年，第3期：55-58.
[5]昝成忠，软弱围岩条件下的隧道设计与施工探讨[J]，工程勘察，2012年，第9期：25-26.
关键词：软弱围岩；隧道；施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、前言
软弱围岩是一种特殊的地质构成部分，其独有的特性对隧道的施工技术有着重要的影响。在进行正式施工之前，有必要首先对隧道软弱围岩的压力进行探索，以对下一步的研究工作提供可靠依据。在施工中，具体方法和重点控制更是课题要研究的内容。
二、软弱围岩隧道地质工程特点
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.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三个方面：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。
三、隧道围岩压力探索
挖掘活动引起隧道围岩应力集中和重新分布，使隧道周边岩体自稳能力显著降低，导致向隧道空间移动。为了防止围岩变形和破坏，需要对围岩进行支护。这种因围岩变形受阻而作用在支护结构物上的压力或塌落岩石的重力，统称为围岩压力。根据围岩压力的成因，可将其分为以下几种类型：
1.松动围岩压力。由于隧道开挖而松动或塌落的岩体，以重力的形式直接作用于支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式。如支护不能有效地控制围岩变形的发展，围岩形成松动垮塌圈时，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严重。
2.变形围岩压力。支护能控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而产生的压力，称为变形围岩压力，简称变形压力。在“围岩一支护”力学体系中，只要围岩与支架相互作用，围岩就会对支架施加变形压力。弹性变形压力是围岩弹性变形时作用于支架上的压力，弹性变形产生速度极快，变形量很小，对于围岩、支护相互作用过程而言，实际意义不大。塑性变形压力是由于围岩的塑性变形和破裂，围岩向隧道空间位移，使得支护结构受到的压力，是变形围岩压力的主要形式。塑性变形的大小主要取决于隧道塑性区和破裂区的范围。塑性区的扩展具有明显的时间效应，塑性区不再扩展时，围岩变形速度下降而逐渐稳定并趋于流变。
3.膨胀围岩压力。围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水膨胀而引起的。从现象上看，膨胀压力与变形压力都属于变形压力范畴，但两者的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应，后者主要是围岩应力的结构效应。
4.冲击和撞击围岩压力。冲击围岩压力指围岩积累了大量弹性变形能之后，突然釋放出来所产生的压力；撞击围岩压力是覆岩层剧烈运动时对隧道支护体所产生的压力。
四、施工方法
1.开挖断面的判断
围岩应力以及变形调整时，会出现围岩失稳破坏现象，这种现象对围岩硬度强的岩石影响不大，但是对于软弱围岩来讲，这样种破坏对其的影响将是非常严重的，所以在软弱围岩隧道施工时，必须要对围岩的应力以及变形情况进行了解，掌握其变化的规律，使其结果不影响软弱围岩的稳定性。在实际施工中，要根据围岩的应力以及变形的规律，选择相应的开挖方式，开挖的进尺度等。
2.提高超前支护的质量
由于软弱围岩的变形快，所以在实际施工中，软弱围岩变形会发生在掌子前不远处，所以必须对其进行超前支护否则将会出现坍塌现象。在软弱围岩隧道施工中，超前支护是为了更好地控制掌子前的变形现象，这也是软弱围岩隧道施工的重要环节。
3.开挖方式的选择
在对软弱围岩隧道进行开挖时，应该选择大尺度且开挖时少分布的方式进行。在传统的隧道施工中，多数都是多分布、每一次开挖的进度都较短，这样便造成循环的频率大，造成临时的支护多，使得工程变得复杂，最后导致施工工期延长。将预支护工作做好，在开挖时便可以减少分布，并将开挖的进尺度加大，这样可以减少开挖的循环次数，减少支护面施工，提高施工速度，极大地缩短工期，同时还可以降低施工的复杂程度。在对隧道进行施工时，简化施工步骤，提高施工安全是目前应该重视的研究方向。
4.增强管制
对隧道开展建筑过程中，因为其特殊具备的工作环境，因此在开展建筑时地区环境不好，工作空间不大，对建筑施工将产生一定的影响。因此在开展建筑过程中，要在保证顺利的建筑时间和速度的状态下，对建筑环节开展科学的布置，把每一个建筑程序进行质量监测。在运用设备的建筑环节中，充分使用设备的性能，进而提升项目建筑时间。并且还要开展建筑项目的安全监管，防止安全事故的出现。
五、施工重点控制
1.隧道坍方预防
软弱围岩隧道在施工的过程中经常会因为施工不当，引发不同程度的隧道坍塌，为了保证施工人员的人身安全，减少经济损失，应该从以下几个方面着手。
（一）施工中要充分认识到隧道地质的复杂程度，合理安排施工以便稳中求快，避免坍方。树立全局的安全生产观念，在保持进度的前提下，安全施工，严格按照规定的程序进行施工。
（二）施工中遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、快衬砌”的二十四字施工原则，以保证施工安全为重点，避免为了抢进度而发生的违规作业。
（三）强化施工技术。认真执行技术交底及施工规范加强对围岩的量测及信息反馈工作，施工之前必须做好相关数据的收集。
2.爆破超欠挖控制
软弱围岩隧道施工中，超欠挖控制是关键的一道工序，隧道断面超欠挖控制的好坏直接关系到工程的质量进度和效益。周边眼的主要作用是成型作用.隧道断面超欠挖控制的好坏，关键在周边眼的爆破效果。
3.衬砌防排水
隧道结构防排水采用“以防为主、防排结合”的原则，采用以提高结构自防水性能为主、附加防水层为辅，多道设防、整体防水的方案。
（一）在初期衬砌与无纺布之间设50环向弹簧透水盲管并在两侧边墙角上方埋入100纵向弹簧透水盲管，将渗水引入洞内沟槽排出。
（二）在初期支护和二次衬砌之间满铺无纺布和PE防水板复合防水层，将地下水阻于模筑衬砌之外。
六、结束语
通过对软弱围岩隧道施工技术的研究，我们可以发现，软弱围岩地质工程的特点十分鲜明，在隧道施工中，要注意这种特性，并采用科学合理的施工方法，以达到预期的施工效果。当然，这更离不开对施工过程中重点的控制。
参考文献：
[1]周建福.浅析软弱围岩隧道快速施工技术[J].西部探矿工程，2010年，第6期：7-9.
[2]雷军.5号斜井软硬岩交替地段快速施工技术研究[J].铁道标准设计，2012年，第9期：18-19.
[3]曲永新.软岩与软弱夹层[M].北京：地质出版社，2012年.
[4]胡文清，木寨岭隧道软弱围岩段施工方法及数值分析[J]，地下空间，2011年，第3期：55-58.
[5]昝成忠，软弱围岩条件下的隧道设计与施工探讨[J]，工程勘察，2012年，第9期：25-26.