張軍

[摘要]本文分析了軟巖的工程特性、軟巖隧道病害的原因，在此基礎上提出了防止軟巖隧道病害方法，對軟弱圍巖隧道的施工提供了指導作用。

[關鍵詞]隧道施工；軟弱圍巖

文章編號：2095-4085（2015）10-0095-02

隨著我國鐵路路網的完善，建設標準的提高，隧道建設規(guī)模和技術水平也踏上了一個新的臺階；然而，軟弱圍巖隧道坍方、作業(yè)人員傷亡等事故卻時有發(fā)生，隧道建設的安全現(xiàn)狀無法與當前的形勢相適應。解決當前軟弱圍巖隧道建設過程中存在的問題，是非常必要和及時的。

1軟巖的特征

軟弱圍巖一般是指巖質軟弱、承載力低、節(jié)理裂隙發(fā)育、結構破碎的圍巖，工程地質特點有：

（1）巖體破碎松散、粘結力差：一般為土層、巖體全風化層、擠壓破碎帶等構成的圍巖，由于結構破碎松散，巖體間的粘結力差，開挖洞室后，僅靠顆粒問的摩擦效應和微弱膠結作用成拱，這類巖體極不穩(wěn)定，尤其是在淺埋地段容易發(fā)生坍塌冒頂。

（2）圍巖強度低、遇水易軟化：一般以頁巖、泥巖、片巖、炭質巖、千枚巖等為代表的軟質巖地層，由于其強度低、穩(wěn)定性差，開挖暴露后易風化、遇水易軟化，尤其是深埋地段受高應力影響容易發(fā)生塑性變形，造成洞室內擠。

（3）巖體結構面軟弱、易滑塌：主要是存在于受結構面切割影響嚴重的塊狀巖體中，由于結構面的粘結強度較低，開挖后周邊巖體極易沿結構面產生松弛、滑移和墜落等變形破壞現(xiàn)象。

2軟巖隧道病害的原因

2.1工程地質

對于軟巖大多數(shù)時候對其強度、剛度、結構面發(fā)育狀況和膠結程度比較重視，開挖方法和支護結構多從這方面考慮，只顧及短期穩(wěn)定，往往忽視膠結物的性能、膨脹性礦物的含量等，這些均是軟巖隧道后期變形和造成隧道支護荷載劇增的內在因素。

2.2水文地質

水的影響包括圍巖固有含水、地下徑流水及工程用水，水是軟巖隧道變形、破壞之源，尤其是對膨脹巖。水不僅造成粘土質巖的膨脹，同時降低巖石強度。隧道施工是連續(xù)不間斷持續(xù)推進、鄰近隧道（左、右洞）大多同期施工等產生的擾動應力、應力重分布多次且持續(xù)時間較長、相互疊加等外部因素與圍巖固有的垂直應力、構造殘余應力共同疊加對隧道變形影響更大。施工排水處理不當水是軟巖隧道變形、破壞之源，尤其是對膨脹巖。水不僅造成粘土質巖的膨脹，同時降低巖石強度。

3防止軟巖隧道病害方法

隧道的初期支護采用噴射混凝土方法，為達到設計目的，軟弱圍巖中噴混凝土施工要求做到：噴混凝土應采用濕噴工藝；濕噴法其噴射混合料進入噴射機前已經按規(guī)定加入水拌合均勻，因此較干噴工藝具有水灰比能準確控制，利于水泥的水化，施工粉塵小，回彈少，混凝土均質性好，強度高的優(yōu)點；噴混凝土必須與巖面密貼，不可有空洞，以保證良好的共同受力狀態(tài)；噴混凝土必須快速、及時施作。錨桿作為初期支護的另一主要構件，設計施工中也是必不可少的，特別是在軟弱圍巖中，其對圍巖的加固作用十分明顯。錨桿施工要點：錨桿的布置一般沿洞室周邊徑向均勻布置，必要時底部也要加錨桿；為保證加固帶有一定厚度，錨桿的長度與間距之比一般為2：1；為防止錨桿間圍巖坍落，還應配合網噴混凝土，噴層主要承擔錨桿間的局部坍塌荷載。

軟巖僅靠初期支護是不能滿足抗壓要求，同時軟巖初支需要一定柔性滿足變形需求，加之軟巖的流變壓力，必須考慮二襯承受一定壓力，其強度和剛度應滿足這種需求，一般應考慮鋼筋混凝土，且全斷面等強（含仰拱）。二襯時間應根據(jù)變形量測信息確定，正常收斂變形時，應在基本趨于穩(wěn)定時二襯，減少二襯壓力；變形不收斂或異常突變時，應立即進行加強的二襯，防止圍巖及初支過大變形破壞或失穩(wěn)坍塌。為達到設計目的，軟弱圍巖錨桿施工中要求做到：錨桿錨固可靠，全長粘結；要用墊板，且墊板要求與巖面緊貼。二次襯砌設計軟弱圍巖中二次襯砌也是主要承載結構，二次襯砌與初期支護共同承擔較大的后期圍巖變形壓力，應適時施作。

控制掌子面變形、坍塌的技術掌子面過大的變形將導致坍塌事故的發(fā)生。這種事故占隧道坍方事故的比例最高，造成的人員、機械設備的損失最大，在設計施工中都應該引起高度重視。常見的控制掌子面變形、坍塌的技術有：

（1）超前支護超前支護是一種“先支后挖”技術，是控制隧道掌子面前方圍巖變形，防止隧道掌子面坍塌的主要手段。常用的超前支護有：超前錨桿、超前小導管注漿、超前大管棚。

（2）掌子面錨桿設置掌子面錨桿的目的是控制圍巖開挖后的先行位移和掌子面位移，也是給大斷面開挖創(chuàng)造條件，有利于控制先行和后期圍巖、支護變形。掌子面錨桿的長度一般都在10～20m之間，宜優(yōu)先采用易于切割的玻璃纖維錨桿。

（3）掌子面噴混凝土封閉掌子面噴混凝土是現(xiàn)場使用較多的另一種維持掌子面穩(wěn)定的支護措施。

（4）掌子面預留核心土掌子面預留核心土防止掌子面失穩(wěn)、坍方是隧道中運用最廣、最簡單、最經濟的技術措施之一。

4小結

軟巖隧道施工方法必須適應所屬巖層實際情況，綜合考慮措施組合，決不能簡單采取某一手段；軟巖具有明顯的時間效應，變形持續(xù)時間長，堅持現(xiàn)場長期監(jiān)控量測，提供圍巖變形動態(tài)信息，及時修改和完善原設計或采取相應的加固措施具有重要意義。