论文部分内容阅读
【摘 要】目的：研究软弱围岩隧道施工工艺。方法：以某公路隧道工程实际为例，应用基于新奥法原则的隧道施工方案进行施工与控制。结果：基于新奥法的现代喷锚支护技术充分应用了围岩的支撑作用，减少了支护厚度和隧道断面，施工效果很高。结论：使用基于新奥法的现代喷锚支护技术进行软弱围岩隧道施工能够提高软弱围岩隧道施工质量和安全性，是一种比较成熟的施工工艺。
【关键词】软弱围岩；隧道；施工工艺
我国经济水平和技术能力在不断提高，尤其是在基础建设领域更是取得了巨大的进步，公路历程不断增加，公路等级越来越高。我国属于山区国家，地形复杂，公路建设中难免会遇到软弱围岩隧道施工情况，对施工技术要求很高，需要应用各种技术手段克服软弱围岩工程问题，重点从软弱围岩的是公共速度和工程质量控制方面入手进行施工控制。
当前的地下工程施工中，基于新奥法隧道施工概念的现代喷锚支护技术能够加快隧道施工进程，同时还能够有效提高围岩稳定性，避免隧道施工引起的地质灾害，能够在隧道塑性体未破坏之前就将二次应力变形能充分释放，并改造围岩自身的承载力，能够有效降低支护上的变形压力，节省施工成本。
1.新奥法隧道施工
新奥发隧道施工技术是上世纪60年代发展起来的一种是公共方法，是当前地下工程主要设计与施工方法，我国地下工程建设领域，应用更多是基于新奥法的现代喷锚支护技术，经过长时间工程建设经验积累，无论是相关理论还是施工技术，都有了很高的水平。
1.1不同于传统支护理论的隧道施工概念
上世纪末与本世纪初，隧道施工仍然沿用着传统的支护理论与方法，将岩体视作施加在支护结构上的载荷，但是这种支护主要采用木支架和钢支架，配合楔块和背板。依据这种传统的支护理论，设计计算获得的支护厚度和隧道断面结果都明显偏大，可能会造成围岩松弛和脱落，之后工程人员发现，围岩和支护结构之间并非是单纯的载荷和支撑之间的关系，支护结构和围岩之间能够协同作用，形成承受载荷的共同体，围岩的主动压力主要受隧道允许变形的影响。
新奥法接受了这种新理论，将隧道断面周边岩石视作是承载者，不再单纯是载荷的产生者，并采用了喷混凝土和锚杆支护构件，使用正确的开挖支护顺序和支护方法，实现支护和围岩之间的协同作用。所以新奥法不单纯是一种施工技术，也是一种施工理念。在开挖和支护施工中采用了新的计算理论，被称为一种使用围岩支撑的隧道施工方法。
1.2有效支护围岩的同时允许围岩一定范围内的变形
新奥法首先施工薄辅助混凝土衬砌，同时进行围岩的变形检测，当变形达到稳定状态之后开始进行永久性支护施工，所以新奥法施工首先需要一个半刚性的衬砌结构，用以实现初期衬砌，同时促进新平衡状态的形成，后期的衬砌施工目的在于进一步提高安全系数，并不是全部工程都需要的。
2.软弱围岩隧道施工
某公路有三条隧道，区域内冲沟发育，植被稀疏，地形起伏很大，不稳定斜坡、软弱地基以及煤窑采空等不良地质发育，隧道开挖可能会造成早期较大的变性感，围岩自稳时间很短，并且岩层界面之间的含水量很大，不利于提高围岩稳定性。
软弱隧道施工的新奥法施工采用该喷锚构筑法进行，采用复合衬砌方法，应用过新奥法原理，在岩土力学理论基础上个将围岩自承能力充分利用，避免隧道开挖造成的扰动，形成围岩和支护整体，通过监控量指导隧道施工设计。
2.1土质围岩隧道施工
按照岩土类型，隧道主要分为土质和石质，土质隧道采用非钻爆开挖即可，采用风镐配合挖掘机的方式进行施工，石质隧道采用弱爆破施工方式，遵循围岩变、施工方法变的基本原则进行施工。
土质围岩中施工要遵循短开挖、禁爆破和快速支护的是公共方式，采用超短台阶的施工方式，使用风镐配合挖掘机进行施工，控制土质隧道循环开挖长度在1.5-2.0m左右，施工中不能够采用爆破方法，减少施工过程造成的围岩扰动。支护工作需要在开挖1m之后立即跟进支护1m，随之封闭岩面喷射砼，隧道开挖之后，可按照规范设计要求布置施工测量点，保证能够在24h内完成初始读数测量，同时按照量测频率实现量测和符合衬砌。如果围岩软弱，松散，围岩变形很快，导致初期衬砌的早期强度难以稳定围岩，可能会造成围岩失稳，此时可以采用小导管进行预加固。
2.2石质隧道围岩施工
石质隧道岩层多为砂岩或者页岩，风化严重，节理发育，岩层厚度很小，层间结合差，产状水平，地下水发育，可采用三步短台阶法进行开挖，采用人工钻爆的掘进方式，由人工倒碴，使用过挖掘机进行进一步开挖，同样人工倒碴，一起运出。土层段落使用土质施工方式进行开挖支护，石质段则在开挖之后进行超前支护，同时施工仰拱并进行二次衬砌。
2.3上土下石隧道
这是一种比较常见的地质情况，通常上部为红粘土，而下部则为风化严重的砂岩页岩或者页面夹砂岩，红粘土和下伏岩石接触面上往往有着丰富地下水，红粘土的底部长期处于侵蚀软塑性状态，土石接触面上是软弱面，隧道施工可能会发生坍塌、掉块的情况，所以在进行这种隧道形式的隧道施工时要格外重视拱角的处理工作。上部红粘土开挖和土质围岩施工是类似的，上部土层开挖要适当放大初期支护的拱脚，将其放到坚硬的岩石上，同时需要使用锁脚锚杆进行拱脚的进一步加固，防止下部岩石爆破操作对上部支护结构造成的破坏。开外长度通常都小于3m，同时还需要预留大约30-50层面、的马口，采用人工风镐进行刷帮，下部岩石爆破是公共遵循密布孔，弱爆破的施工方式，下部岩石开挖和岩石围岩开挖施工是一致的，采用比较快速的爆破开挖方式，调整上部土层开挖和下部岩石开挖距离在20m左右，施工中要经常使用钻杆对土石的接触界面、土质以及地下水发育情况进行探查，指导支护与施工。
2.4锚喷支护应用与破碎岩体
传统的锚杆支护施工是为了锚固隧道上有可能脱落的岩体，但是不能在节理发育的破碎岩体中应用，但是新奥法却成功的在破碎岩体中应用过了锚杆支护，采用了喷混凝土衬砌以及预应力锚杆结构，其变形能力几乎不受限制，并且通过锚杆的系统设置，即便在砂以及卵石结构中也能够起拱，在次基础上再进行喷射混凝土施工就能够用作永久衬砌。
2.5变形动态监测
新奥法施工二次平衡通过围岩压力释放实现，所以围岩和支护的变形动态测量是新奥法施工非常重要的环节，并将控制隧道稳定性作为施工的主要内容。新奥法变形测量更加关注整个断面的测量，也被称为收敛测量，能够在短时间内判断支护是否需要采用必要的加强措施。这种设计方式能够将各种不明显不确定因素纳入到测量控制工作中，是一种建立在经验科学基础上的施工测量方法。
3.结语
以某公路软弱围岩隧道施工实际为例，对软弱围岩隧道施工工艺进行了研究。软弱围岩隧道施工需要重视施工组织和现场管理工作，施工之前需要详细调查隧道经过路段的地质情况，制定合理的施工方案，施工中需要通过有效的现场管理来控制水对是施工过程的影响，严格按照新奥法的施工原则进行施工，通过准确严密的施工量测工作知道二次衬砌施工，在设计施工和监理方的密切配合下最终达成施工目标。
参考文献：
[1]冯若谦，周文杰，张书荃.中国白银山隧道施工技术[J].宁夏施工技术，，2012，6（8）：12-15.
[2]林文体.新奥法理论在软弱地质隧道中的运用[J].交通标准化，2011，5（8）：18-20.
[3]田精斐，申志军.浅埋隧道穿越铁路线施工技术[J].隧道建设，2010，8（3）：59-64.
【关键词】软弱围岩；隧道；施工工艺
我国经济水平和技术能力在不断提高，尤其是在基础建设领域更是取得了巨大的进步，公路历程不断增加，公路等级越来越高。我国属于山区国家，地形复杂，公路建设中难免会遇到软弱围岩隧道施工情况，对施工技术要求很高，需要应用各种技术手段克服软弱围岩工程问题，重点从软弱围岩的是公共速度和工程质量控制方面入手进行施工控制。
当前的地下工程施工中，基于新奥法隧道施工概念的现代喷锚支护技术能够加快隧道施工进程，同时还能够有效提高围岩稳定性，避免隧道施工引起的地质灾害，能够在隧道塑性体未破坏之前就将二次应力变形能充分释放，并改造围岩自身的承载力，能够有效降低支护上的变形压力，节省施工成本。
1.新奥法隧道施工
新奥发隧道施工技术是上世纪60年代发展起来的一种是公共方法，是当前地下工程主要设计与施工方法，我国地下工程建设领域，应用更多是基于新奥法的现代喷锚支护技术，经过长时间工程建设经验积累，无论是相关理论还是施工技术，都有了很高的水平。
1.1不同于传统支护理论的隧道施工概念
上世纪末与本世纪初，隧道施工仍然沿用着传统的支护理论与方法，将岩体视作施加在支护结构上的载荷，但是这种支护主要采用木支架和钢支架，配合楔块和背板。依据这种传统的支护理论，设计计算获得的支护厚度和隧道断面结果都明显偏大，可能会造成围岩松弛和脱落，之后工程人员发现，围岩和支护结构之间并非是单纯的载荷和支撑之间的关系，支护结构和围岩之间能够协同作用，形成承受载荷的共同体，围岩的主动压力主要受隧道允许变形的影响。
新奥法接受了这种新理论，将隧道断面周边岩石视作是承载者，不再单纯是载荷的产生者，并采用了喷混凝土和锚杆支护构件，使用正确的开挖支护顺序和支护方法，实现支护和围岩之间的协同作用。所以新奥法不单纯是一种施工技术，也是一种施工理念。在开挖和支护施工中采用了新的计算理论，被称为一种使用围岩支撑的隧道施工方法。
1.2有效支护围岩的同时允许围岩一定范围内的变形
新奥法首先施工薄辅助混凝土衬砌，同时进行围岩的变形检测，当变形达到稳定状态之后开始进行永久性支护施工，所以新奥法施工首先需要一个半刚性的衬砌结构，用以实现初期衬砌，同时促进新平衡状态的形成，后期的衬砌施工目的在于进一步提高安全系数，并不是全部工程都需要的。
2.软弱围岩隧道施工
某公路有三条隧道，区域内冲沟发育，植被稀疏，地形起伏很大，不稳定斜坡、软弱地基以及煤窑采空等不良地质发育，隧道开挖可能会造成早期较大的变性感，围岩自稳时间很短，并且岩层界面之间的含水量很大，不利于提高围岩稳定性。
软弱隧道施工的新奥法施工采用该喷锚构筑法进行，采用复合衬砌方法，应用过新奥法原理，在岩土力学理论基础上个将围岩自承能力充分利用，避免隧道开挖造成的扰动，形成围岩和支护整体，通过监控量指导隧道施工设计。
2.1土质围岩隧道施工
按照岩土类型，隧道主要分为土质和石质，土质隧道采用非钻爆开挖即可，采用风镐配合挖掘机的方式进行施工，石质隧道采用弱爆破施工方式，遵循围岩变、施工方法变的基本原则进行施工。
土质围岩中施工要遵循短开挖、禁爆破和快速支护的是公共方式，采用超短台阶的施工方式，使用风镐配合挖掘机进行施工，控制土质隧道循环开挖长度在1.5-2.0m左右，施工中不能够采用爆破方法，减少施工过程造成的围岩扰动。支护工作需要在开挖1m之后立即跟进支护1m，随之封闭岩面喷射砼，隧道开挖之后，可按照规范设计要求布置施工测量点，保证能够在24h内完成初始读数测量，同时按照量测频率实现量测和符合衬砌。如果围岩软弱，松散，围岩变形很快，导致初期衬砌的早期强度难以稳定围岩，可能会造成围岩失稳，此时可以采用小导管进行预加固。
2.2石质隧道围岩施工
石质隧道岩层多为砂岩或者页岩，风化严重，节理发育，岩层厚度很小，层间结合差，产状水平，地下水发育，可采用三步短台阶法进行开挖，采用人工钻爆的掘进方式，由人工倒碴，使用过挖掘机进行进一步开挖，同样人工倒碴，一起运出。土层段落使用土质施工方式进行开挖支护，石质段则在开挖之后进行超前支护，同时施工仰拱并进行二次衬砌。
2.3上土下石隧道
这是一种比较常见的地质情况，通常上部为红粘土，而下部则为风化严重的砂岩页岩或者页面夹砂岩，红粘土和下伏岩石接触面上往往有着丰富地下水，红粘土的底部长期处于侵蚀软塑性状态，土石接触面上是软弱面，隧道施工可能会发生坍塌、掉块的情况，所以在进行这种隧道形式的隧道施工时要格外重视拱角的处理工作。上部红粘土开挖和土质围岩施工是类似的，上部土层开挖要适当放大初期支护的拱脚，将其放到坚硬的岩石上，同时需要使用锁脚锚杆进行拱脚的进一步加固，防止下部岩石爆破操作对上部支护结构造成的破坏。开外长度通常都小于3m，同时还需要预留大约30-50层面、的马口，采用人工风镐进行刷帮，下部岩石爆破是公共遵循密布孔，弱爆破的施工方式，下部岩石开挖和岩石围岩开挖施工是一致的，采用比较快速的爆破开挖方式，调整上部土层开挖和下部岩石开挖距离在20m左右，施工中要经常使用钻杆对土石的接触界面、土质以及地下水发育情况进行探查，指导支护与施工。
2.4锚喷支护应用与破碎岩体
传统的锚杆支护施工是为了锚固隧道上有可能脱落的岩体，但是不能在节理发育的破碎岩体中应用，但是新奥法却成功的在破碎岩体中应用过了锚杆支护，采用了喷混凝土衬砌以及预应力锚杆结构，其变形能力几乎不受限制，并且通过锚杆的系统设置，即便在砂以及卵石结构中也能够起拱，在次基础上再进行喷射混凝土施工就能够用作永久衬砌。
2.5变形动态监测
新奥法施工二次平衡通过围岩压力释放实现，所以围岩和支护的变形动态测量是新奥法施工非常重要的环节，并将控制隧道稳定性作为施工的主要内容。新奥法变形测量更加关注整个断面的测量，也被称为收敛测量，能够在短时间内判断支护是否需要采用必要的加强措施。这种设计方式能够将各种不明显不确定因素纳入到测量控制工作中，是一种建立在经验科学基础上的施工测量方法。
3.结语
以某公路软弱围岩隧道施工实际为例，对软弱围岩隧道施工工艺进行了研究。软弱围岩隧道施工需要重视施工组织和现场管理工作，施工之前需要详细调查隧道经过路段的地质情况，制定合理的施工方案，施工中需要通过有效的现场管理来控制水对是施工过程的影响，严格按照新奥法的施工原则进行施工，通过准确严密的施工量测工作知道二次衬砌施工，在设计施工和监理方的密切配合下最终达成施工目标。
参考文献：
[1]冯若谦，周文杰，张书荃.中国白银山隧道施工技术[J].宁夏施工技术，，2012，6（8）：12-15.
[2]林文体.新奥法理论在软弱地质隧道中的运用[J].交通标准化，2011，5（8）：18-20.
[3]田精斐，申志军.浅埋隧道穿越铁路线施工技术[J].隧道建设，2010，8（3）：59-64.