[摘 要]由于膨脹土自身的性質(zhì)，膨脹性圍巖隧道的施工是一個較難的工程問題。本文擬對膨脹性圍巖隧道常見的問題進行探討。

[關鍵詞]膨脹性圍巖 膨脹效應 施工特點

中圖分類號：U451.2；U455 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0199-01

膨脹土廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。由于膨脹性圍巖具有的遇水膨脹失水收縮的特點，它使膨脹性隧道圍巖常常發(fā)生收縮與膨脹變形，進一步導致開裂、坍塌等危害，對在建及建成的隧道建筑物造成巨大威脅。同時膨脹性隧道圍巖也具有變形的速度快，發(fā)生破壞的區(qū)域大，整治相對困難等特點。因此對于膨脹性圍巖隧道的研究具有很強的現(xiàn)實意義。

一：膨脹土的組成及基本性質(zhì)

膨脹土含有大量的活性粘土礦物，如蒙脫石和伊利石。其主要成分由親水性礦物組成，有較強的漲縮性，多含有鈣質(zhì)或鐵錳質(zhì)結(jié)構(gòu)，一般呈棕、黃、褐色及灰白。

由于膨脹性圍巖大多數(shù)是原始地層，所以其中所具有的初始應力是相當大的。在隧道開挖之后，由于圍巖由之前的圍壓變成了二向受力，在開挖面上是無任何支撐壓力的。一方面圍巖中原來的應力將會發(fā)生釋放，從而使圍巖發(fā)生卸荷膨脹。另一方面在三向受力變成二向受力之后，加上圍巖裸露在空氣中將加速其風化脫水，從而大大降低圍巖的強度。膨脹土還具有明顯的脹縮效應。由于它的反復性將會大大降低圍巖的強度，從而使圍巖隧道發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)破壞。

綜上上面所講的膨脹土所擁有的特性，它將使隧道在開挖后不久就產(chǎn)生膨脹性圍巖隧道最常見也是最棘手的膨壓問題，由于它膨脹收縮的反復以及裸露圍巖的迅速風化，隧道兩側(cè)將會許多大的開裂，同時不斷向內(nèi)發(fā)生膨脹擠壓，特別是在底腳處的擠壓將會使底部兩邊隆起；膨脹性隧道圍巖變形的速度快，發(fā)生破壞的區(qū)域大，整治起來也相對困難。隨著時間的增長，它將使隧道內(nèi)部發(fā)生較大變形。

二：施工時可能遇到的問題

由于膨脹土的特性，在隧道施工時會常常遇到各種各樣的問題。反復的收縮膨脹，應力的不斷釋放，裸露面的風化，等都將使得圍巖的強度大大降低。同時由于水的作用又將使膨脹性圍巖發(fā)生較大變形從而使隧道發(fā)生破壞。

首先爆破就是讓人頭痛的事情。在爆破前，膨脹土是處于平衡應力狀態(tài)之下的。如果我們采取的爆破方式太過強烈，就會使原來膨脹土的平衡與應力狀態(tài)在較大的影響之下發(fā)生較大改變從而使膨脹土發(fā)生較大的收斂變形。同時在爆破之前的膨脹土是處于三向受力平橫狀態(tài)的，由于爆破的時間短，那么除爆破面以外的主應力是沒有多大改變的。這樣處于二向受力的土體會超過其強度包線，從而發(fā)生崩塌等危害。

其次在隧道開挖之后，一方面由于開挖面上并沒有支撐反力從而使膨脹土體的原始應力向外釋放，同時由于膨脹土的風化速度很快，裸露在外的開挖面將會發(fā)生較快的風化干裂。這兩種因素都將促使膨脹土圍巖發(fā)生裂縫并不斷增加。另一方面由于在自重應力的影響下，山體中的水會不斷向下滲透。在隧道開挖之后，水會沿著開挖面向下流動。由于隧道的頂部及周圍都已經(jīng)有了復合式襯砌，所以其能夠限制膨脹土的活動。這時水就逐漸在仰頂聚集，與膨脹性圍巖作用后形成膨壓。而其帶來的最常見的破壞就是仰拱。

三：針對遇到的問題的解決方案

首先爆破時應減小對圍巖的擾動，宜采用無爆破掘進和微震爆破施工工藝，開挖的輪廓要適當?shù)姆糯蟆Ｔ谒淼朗┕け七^程中要嚴格控制每循環(huán)進尺，嚴格把握每個單眼裝藥量和單段裝藥量，并使最大段裝藥量減少。

針對施工開挖，膨脹性圍巖隧道宜選用超短臺階兩步開挖法。為了盡量減少圍巖在空中暴露的時間以及要盡量早的使膨脹性圍巖從二向受力回到三向受力，可以采取上下臺階分部開挖， 由于其相互干擾小， 斷面分塊少， 所以其能盡早地使整個隧道斷面的初期支護閉合， 適應于膨脹性圍巖隧道的特點， 是很好的一種施工方法。但是施工的時候需要注意的是， 因上半部斷面較扁平， 受力不利， 在下半部分開挖時， 易引起拱腳懸空發(fā)生變形， 施工時可采用臨時仰拱或預應力橫撐， 將拱腳頂緊， 形成拱部臨時封閉結(jié)構(gòu)， 改善受力條件。同時也應該及時進行混凝土噴射快速的給與圍巖早期的支撐力。

膨脹土圍巖隧道開挖之后，除了需立即噴射混凝土及早進行支護之外。在膨脹壓力較大時，則需要進行其它支撐加固?？刹捎貌煌愋偷男弯撝?、鋼管環(huán) 箍支撐和鋼筋格柵支撐等。而針對于可能出現(xiàn)的膨壓效應，應在供底與拱腳的位置進行增打錨桿，進行加固。

四：結(jié)束語

本文的內(nèi)容只是對于膨脹性圍巖的成因及其施工特點提供簡單的概覽并給出了一些比較具有代表性的建議。鑒于土木工程施工的特殊性及工程實例的局限性，本文給出的建議并不是放之四海皆準的。廣大工程建設者應結(jié)合現(xiàn)場實際及水文地質(zhì)情況的配合，適當調(diào)整和結(jié)合處理方案，充分發(fā)揮創(chuàng)造力。在面對膨脹性圍巖隧道施工問題時，要盡量多的參考前人經(jīng)驗，從其他已經(jīng)面臨過此等問題的工程中得到經(jīng)驗，最終要避免因了解不足而帶來的方案錯誤。

參考文獻：

[1] 劉海蛟 淺談膨脹性圍巖對隧道施工的影響

[2] 朱明亮 膨脹性圍巖隧道施工技術

[3] 張廣洋 張志強 膨脹性圍巖隧道支護措施探討

作者簡介：李藝 1993年11月出生，現(xiàn)本科就讀于西南交大峨眉校區(qū)土木工程專業(yè)