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摘要：本文以上饶至武夷山高速公路S1合同段分水关隧道工程为例，从施工工艺流程和技术措施要点两方面，阐述了隧道施工过程中软弱围岩地段病害整治的主要施工方法和技术措施，为以后隧道工程施工过程中出现的类似病害的治理提供一定的參考。
关键词：隧道软弱围岩 病害 治理
Abstract: This paper take the Shangrao-Wuyishan highway S1 contract section watershed off tunnel project for example, from the points of the construction process and technical measures discussed the construction methods and technical measures of the treatment of defects in the soft surrounding rock of the tunnel construction process, to provide a reference for the similar disease control after the tunnel construction process. Key words: weak tunnel surrounding rock; disease; governance
中图分类号：U452.1+2文献标识码：A 文章编号：
一、地质概况
洞口段和浅埋段地质为残坡积碎石亚黏土地层，亚黏土中碎石含水量大并且分布不均。洞身局部地段通过两山梁之间淤平的沟谷处，土层类似黄土呈垂直节理，渗水较大，极易下坠。土体中含水量饱和，土石界面附近含水量较大。
二、施工方案比较
方案Ⅰ：按设计图纸中隔墙法开挖支护，适用于软弱破碎围岩或设计断面较大的隧道施工，但是分部次数多，对围岩扰动次数多，不利于围岩稳定，使施工速度减慢而影响总工期。
正式开挖之前，按设计图纸中隔墙法施工工序图进行测算；Ⅰ类围岩按月成洞10m计算，YK302+850～YK302+900段50m洞身开挖工期需要5个月；Ⅱ类围岩按月成洞20m计算，YK302+805～YK302+850段45m洞身开挖工期需要2个多月，合计7个多月，如果再考虑到洞内110mⅡ类围岩采用此施工方法，需要工期5个多月，右线塔岭端就要延缓工期8～9个月。
方案Ⅱ：留核心土，多台阶分部开挖法开挖支护，同样适用于软弱破碎围岩和较大断面隧道施工，工作空间大，施工速度快，有利于开挖面的稳定，上部开挖支护后，下部施工作业安全。但是下部开挖应注意上部的稳定。围岩稳定性差别则应缩短下部循环进尺，左右侧开挖应错开施工，马口要短，随挖随支。
按现已采纳的留核心土多台阶分部开挖法，Ⅰ类围岩按月成洞30m，50mⅠ类围岩只需要1.67个月；Ⅱ类围岩按月成洞45m，45mⅡ类围岩需要1个月，洞内110mⅡ类围岩只需要2.4个月，采用此施工方法工期不会延误。
根据方案Ⅰ和方案Ⅱ的工期比较、经济比较、安全比较之后，基于合同工期的紧迫性原因，我们采用方案Ⅱ施工。
三、软弱围岩病害预防措施
1.在圆心角水平位置和圆心角半径上仰20度位置，左右两侧纵向各安装焊接两排16#工字钢，并与长9.0mΦ89注浆钢管锚杆配套使用，将初期支护的钢拱架分段托起，预防整体下沉。
2.在初期支护临空面在架设一层临空钢拱架，叠焊成双层钢拱架（又称套拱）共同支撑软弱围岩失稳松动所传递给初支的部分荷载。
3.扩大上半断面钢拱架临空拱脚受力面积和刚度，提高拱脚下地基承载力，防止结构产生较大的变形和沉降。
4.加强纵向超前预支护，将超前小导管注浆支护，排距缩短，环向间距40cm改为20cm。单层支护改为不同外插角双层或三层超前支护，与钢拱架、系统锚杆配合使用，增强共同支护作用，防止土体深部拉裂而产生过大的松动荷载。
5.设置双层Φ6钢筋网支护，有利于减少喷射混凝土回弹率，加强喷射混凝土层的抗拉和抗压强度，增大初支承载力，阻止初支下沉。
6.加强监控量测，及时反馈信息，调整支护参数，改进施工方法。
7.施作上拱部初支临空仰拱，形成封闭式整体支护结构，防止围岩进一步风化软解。
8.做好地表的截排水和超前加固围岩阻止地下水的渗流，使雨水不能漫陷于洞口边仰坡面，同时完善洞内施工排水设施。洞内施工排水沟的设置应与开挖等作业同步进行，不能滞后，以保持洞内干燥。当洞内地下水量较大时，应采取井点降水措施，避免水渗入土层中。
四、软弱围岩病害发作的原因
1.地质原因：YK302+850～YK302+860段为残坡积碎石亚黏土，碎石含量少，黏土层密实，呈硬塑状。YK302+805～YK302+850段，黏土中碎石含量增加，黏性稍差，土质疏松，局部出现土洞穴。
2.气候原因：天气异常，连降雨雪，地表水渗入，围岩软化，自稳能力差，强度降低，变形量加大。
3.施工原因：
①打孔施钻用水流淌，没有及时排出，洒落一地，围岩被软化，施工人员进出频繁，上台阶岩面呈淤泥状。
②在洞内施工机械、载重车量动荷载的作用下，对初支两侧拱下软塑状地基有扰动。
③施工排水沟没有硬化，水沟一侧初支钢拱架拱脚下地基浸水软化，承载力降低。
④软弱围岩开挖后，没有及时施喷钢纤维混凝土，封闭围岩。
五、病害造成的损失
YK82+410～YK82+460段软弱围岩不良地质地层，经地下水侵蚀软化等诸多因素的影响，围岩承载力降低。已开挖初支段外荷载增大，内力失衡，结构失稳，诱发了多种病害，导致该段洞身初支整体沉降和周边位移。
六、整治方案
（一）地表注浆
（二）下台阶开挖支护
（三）仰拱初支和仰拱地基加固
（四）沉降段处理
1.临时支护
2.拆除变形初支，重新进行初支。
七、方案实施
（一）地面注浆
1.在地面测出隧道中心线，依据中心线左右两侧分别为9.0m宽，从YK82+410向YK82+460按梅花型80×80cm间排距进行孔位布设。
2.注浆深度
根据地表标高与拱顶标高之差减去1.5m土层厚度即为实际注浆深度。
3.注浆压力控制在0.5～1.2MPa。
4.注浆材料
地面注浆采用Φ50裸体孔注浆，注浆浆液采用水泥：水玻璃=1：0.5双液浆。
（二）下台阶开挖支护
1.下台阶利用半幅拉槽，短马口开挖。另外半幅侧墙临时支护，防止开挖时扰动加速拱顶变形。
2.对已经开挖出的侧墙围岩暴露面，施喷钢纤维混凝土，初喷厚度为4～6cm。
3.安装钢拱架下部结构，并在围岩与下部结构之间铺设Φ6钢筋网一层。
4.在钢拱架下部结构两端各施作一根长9.0mΦ89注浆钢管锚杆，把下部结构锁住。
5.施工下台阶系统Φ25中空注浆锚杆，最后施喷钢纤维混凝土满足初支厚度。
（三）仰拱初支和仰拱地基加固
1.仰拱初支施工
将仰拱底部初支钢拱架，分别与下台阶侧墙初支钢拱架顺接闭合后，再施喷仰拱底部初支素混凝土，满足初支厚度。
2.仰拱地基加固
①在仰拱底部初支拱架与下台阶侧墙初支钢拱架顺接闭合后，将地基加固注浆Φ127导向管，按梅花型80cm×80cm间排距布设预埋，导向管下端与仰拱底部初支钢拱架焊接固定，导向管之间用Φ20钢筋纵横向电焊连接成一体。导向管长度即为仰拱底部围岩面至路面找平层之下。预埋管固定好之后，施喷仰拱初支素混凝土，仰拱二次衬砌钢筋、仰拱二次衬砌、仰拱C10混凝土回填层。
②仰拱混凝土强度达到70%后，用潜孔钻Φ90钻头顺Φ127导向管朝仰拱底部软弱围岩进行施钻打孔。
③成孔后，在Φ127导向管留下两个孔，即一个孔注浆孔，一个排气孔，然后将其余部分用铁板封闭。
④压注1∶0.5水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5～2.0MPa。
（四）沉降段处理
1.临时支护
在拆除变形初支之前，必须先将变形初支用临时支护进行加固处理。
（1）用I16工字钢打排柱，支撑拱顶变形量大的地段，防止拆除变形初支时诱发新的病害。
（2）对要先拆除的地段，提前施作小导管注浆，对围岩进行预加固处理。在初支外围形成一个稳定的自然圈，与地表注浆已固结的岩体连成一个整体。
2.拆除侵限变形初支，重新施作
①根据所测每榀钢拱架下沉收敛值列表编号，逐榀实施换拱。
②由洞口向洞内施作换拱。
③浅孔预裂初支混凝土层，用风镐修整。用气割除去初支金属件。
④扩挖成型，满足支护厚度。
⑤初喷4～6cm封闭围岩，架设钢拱架，铺设钢筋网。
⑥沿纵向开挖轮廓线向外10～30度的外插角，施作纵向小导管注浆，超前支护。
⑦超前支护施工完毕后，在钢拱架临空面再施作一层Φ6钢筋网，喷射C25钢纤维混凝土到初支厚度的一半暂停。
⑧施作系统Φ25中空注浆锚杆，长4.0m，环向间距1.0m，纵向间距0.75m，系统锚杆完成后再继续施喷混凝土至初支厚度。
八、软弱围岩中施工的几点认识
1.蛟岭隧道塔岭端右线洞口位置，可根据已经探明的地质情况和实际地形位置向大桩号移至60m，将浅埋段改为明洞施工和路堑路基施工，从施工速度、施工安全、工程造价来比较都优于暗洞施工，可以避开浅埋段软弱围岩病害。
2.在残坡积亚黏土软弱围岩中施工，进洞前应先做好洞顶、洞口地面排水系统，防止地表水的下渗和冲刷；地下水丰富时，洞内要设井点降水；施工用水应妥善处理好，完善洞内排水系统。总之，要保持洞内干燥。
3.浅埋段软弱围岩隧道施工，进洞前宜采用洞顶地表预注浆或地表锚杆支护；进洞后宜采用洞内环形固结注浆，洞内外联合支护，共同控制地表和洞内支护结构沉降。
4.及时施工仰拱或临时仰拱，早日闭合。
5.在软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，宜采用超前锚杆预注浆辅助施工方法，在提前形成的围岩锚固圈的支护下进行施工，有利于安全。
关键词：隧道软弱围岩 病害 治理
Abstract: This paper take the Shangrao-Wuyishan highway S1 contract section watershed off tunnel project for example, from the points of the construction process and technical measures discussed the construction methods and technical measures of the treatment of defects in the soft surrounding rock of the tunnel construction process, to provide a reference for the similar disease control after the tunnel construction process. Key words: weak tunnel surrounding rock; disease; governance
中图分类号：U452.1+2文献标识码：A 文章编号：
一、地质概况
洞口段和浅埋段地质为残坡积碎石亚黏土地层，亚黏土中碎石含水量大并且分布不均。洞身局部地段通过两山梁之间淤平的沟谷处，土层类似黄土呈垂直节理，渗水较大，极易下坠。土体中含水量饱和，土石界面附近含水量较大。
二、施工方案比较
方案Ⅰ：按设计图纸中隔墙法开挖支护，适用于软弱破碎围岩或设计断面较大的隧道施工，但是分部次数多，对围岩扰动次数多，不利于围岩稳定，使施工速度减慢而影响总工期。
正式开挖之前，按设计图纸中隔墙法施工工序图进行测算；Ⅰ类围岩按月成洞10m计算，YK302+850～YK302+900段50m洞身开挖工期需要5个月；Ⅱ类围岩按月成洞20m计算，YK302+805～YK302+850段45m洞身开挖工期需要2个多月，合计7个多月，如果再考虑到洞内110mⅡ类围岩采用此施工方法，需要工期5个多月，右线塔岭端就要延缓工期8～9个月。
方案Ⅱ：留核心土，多台阶分部开挖法开挖支护，同样适用于软弱破碎围岩和较大断面隧道施工，工作空间大，施工速度快，有利于开挖面的稳定，上部开挖支护后，下部施工作业安全。但是下部开挖应注意上部的稳定。围岩稳定性差别则应缩短下部循环进尺，左右侧开挖应错开施工，马口要短，随挖随支。
按现已采纳的留核心土多台阶分部开挖法，Ⅰ类围岩按月成洞30m，50mⅠ类围岩只需要1.67个月；Ⅱ类围岩按月成洞45m，45mⅡ类围岩需要1个月，洞内110mⅡ类围岩只需要2.4个月，采用此施工方法工期不会延误。
根据方案Ⅰ和方案Ⅱ的工期比较、经济比较、安全比较之后，基于合同工期的紧迫性原因，我们采用方案Ⅱ施工。
三、软弱围岩病害预防措施
1.在圆心角水平位置和圆心角半径上仰20度位置，左右两侧纵向各安装焊接两排16#工字钢，并与长9.0mΦ89注浆钢管锚杆配套使用，将初期支护的钢拱架分段托起，预防整体下沉。
2.在初期支护临空面在架设一层临空钢拱架，叠焊成双层钢拱架（又称套拱）共同支撑软弱围岩失稳松动所传递给初支的部分荷载。
3.扩大上半断面钢拱架临空拱脚受力面积和刚度，提高拱脚下地基承载力，防止结构产生较大的变形和沉降。
4.加强纵向超前预支护，将超前小导管注浆支护，排距缩短，环向间距40cm改为20cm。单层支护改为不同外插角双层或三层超前支护，与钢拱架、系统锚杆配合使用，增强共同支护作用，防止土体深部拉裂而产生过大的松动荷载。
5.设置双层Φ6钢筋网支护，有利于减少喷射混凝土回弹率，加强喷射混凝土层的抗拉和抗压强度，增大初支承载力，阻止初支下沉。
6.加强监控量测，及时反馈信息，调整支护参数，改进施工方法。
7.施作上拱部初支临空仰拱，形成封闭式整体支护结构，防止围岩进一步风化软解。
8.做好地表的截排水和超前加固围岩阻止地下水的渗流，使雨水不能漫陷于洞口边仰坡面，同时完善洞内施工排水设施。洞内施工排水沟的设置应与开挖等作业同步进行，不能滞后，以保持洞内干燥。当洞内地下水量较大时，应采取井点降水措施，避免水渗入土层中。
四、软弱围岩病害发作的原因
1.地质原因：YK302+850～YK302+860段为残坡积碎石亚黏土，碎石含量少，黏土层密实，呈硬塑状。YK302+805～YK302+850段，黏土中碎石含量增加，黏性稍差，土质疏松，局部出现土洞穴。
2.气候原因：天气异常，连降雨雪，地表水渗入，围岩软化，自稳能力差，强度降低，变形量加大。
3.施工原因：
①打孔施钻用水流淌，没有及时排出，洒落一地，围岩被软化，施工人员进出频繁，上台阶岩面呈淤泥状。
②在洞内施工机械、载重车量动荷载的作用下，对初支两侧拱下软塑状地基有扰动。
③施工排水沟没有硬化，水沟一侧初支钢拱架拱脚下地基浸水软化，承载力降低。
④软弱围岩开挖后，没有及时施喷钢纤维混凝土，封闭围岩。
五、病害造成的损失
YK82+410～YK82+460段软弱围岩不良地质地层，经地下水侵蚀软化等诸多因素的影响，围岩承载力降低。已开挖初支段外荷载增大，内力失衡，结构失稳，诱发了多种病害，导致该段洞身初支整体沉降和周边位移。
六、整治方案
（一）地表注浆
（二）下台阶开挖支护
（三）仰拱初支和仰拱地基加固
（四）沉降段处理
1.临时支护
2.拆除变形初支，重新进行初支。
七、方案实施
（一）地面注浆
1.在地面测出隧道中心线，依据中心线左右两侧分别为9.0m宽，从YK82+410向YK82+460按梅花型80×80cm间排距进行孔位布设。
2.注浆深度
根据地表标高与拱顶标高之差减去1.5m土层厚度即为实际注浆深度。
3.注浆压力控制在0.5～1.2MPa。
4.注浆材料
地面注浆采用Φ50裸体孔注浆，注浆浆液采用水泥：水玻璃=1：0.5双液浆。
（二）下台阶开挖支护
1.下台阶利用半幅拉槽，短马口开挖。另外半幅侧墙临时支护，防止开挖时扰动加速拱顶变形。
2.对已经开挖出的侧墙围岩暴露面，施喷钢纤维混凝土，初喷厚度为4～6cm。
3.安装钢拱架下部结构，并在围岩与下部结构之间铺设Φ6钢筋网一层。
4.在钢拱架下部结构两端各施作一根长9.0mΦ89注浆钢管锚杆，把下部结构锁住。
5.施工下台阶系统Φ25中空注浆锚杆，最后施喷钢纤维混凝土满足初支厚度。
（三）仰拱初支和仰拱地基加固
1.仰拱初支施工
将仰拱底部初支钢拱架，分别与下台阶侧墙初支钢拱架顺接闭合后，再施喷仰拱底部初支素混凝土，满足初支厚度。
2.仰拱地基加固
①在仰拱底部初支拱架与下台阶侧墙初支钢拱架顺接闭合后，将地基加固注浆Φ127导向管，按梅花型80cm×80cm间排距布设预埋，导向管下端与仰拱底部初支钢拱架焊接固定，导向管之间用Φ20钢筋纵横向电焊连接成一体。导向管长度即为仰拱底部围岩面至路面找平层之下。预埋管固定好之后，施喷仰拱初支素混凝土，仰拱二次衬砌钢筋、仰拱二次衬砌、仰拱C10混凝土回填层。
②仰拱混凝土强度达到70%后，用潜孔钻Φ90钻头顺Φ127导向管朝仰拱底部软弱围岩进行施钻打孔。
③成孔后，在Φ127导向管留下两个孔，即一个孔注浆孔，一个排气孔，然后将其余部分用铁板封闭。
④压注1∶0.5水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5～2.0MPa。
（四）沉降段处理
1.临时支护
在拆除变形初支之前，必须先将变形初支用临时支护进行加固处理。
（1）用I16工字钢打排柱，支撑拱顶变形量大的地段，防止拆除变形初支时诱发新的病害。
（2）对要先拆除的地段，提前施作小导管注浆，对围岩进行预加固处理。在初支外围形成一个稳定的自然圈，与地表注浆已固结的岩体连成一个整体。
2.拆除侵限变形初支，重新施作
①根据所测每榀钢拱架下沉收敛值列表编号，逐榀实施换拱。
②由洞口向洞内施作换拱。
③浅孔预裂初支混凝土层，用风镐修整。用气割除去初支金属件。
④扩挖成型，满足支护厚度。
⑤初喷4～6cm封闭围岩，架设钢拱架，铺设钢筋网。
⑥沿纵向开挖轮廓线向外10～30度的外插角，施作纵向小导管注浆，超前支护。
⑦超前支护施工完毕后，在钢拱架临空面再施作一层Φ6钢筋网，喷射C25钢纤维混凝土到初支厚度的一半暂停。
⑧施作系统Φ25中空注浆锚杆，长4.0m，环向间距1.0m，纵向间距0.75m，系统锚杆完成后再继续施喷混凝土至初支厚度。
八、软弱围岩中施工的几点认识
1.蛟岭隧道塔岭端右线洞口位置，可根据已经探明的地质情况和实际地形位置向大桩号移至60m，将浅埋段改为明洞施工和路堑路基施工，从施工速度、施工安全、工程造价来比较都优于暗洞施工，可以避开浅埋段软弱围岩病害。
2.在残坡积亚黏土软弱围岩中施工，进洞前应先做好洞顶、洞口地面排水系统，防止地表水的下渗和冲刷；地下水丰富时，洞内要设井点降水；施工用水应妥善处理好，完善洞内排水系统。总之，要保持洞内干燥。
3.浅埋段软弱围岩隧道施工，进洞前宜采用洞顶地表预注浆或地表锚杆支护；进洞后宜采用洞内环形固结注浆，洞内外联合支护，共同控制地表和洞内支护结构沉降。
4.及时施工仰拱或临时仰拱，早日闭合。
5.在软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，宜采用超前锚杆预注浆辅助施工方法，在提前形成的围岩锚固圈的支护下进行施工，有利于安全。