軟弱圍巖隧道設計解析

軟弱圍巖隧道有多種不良地質存在，如淺埋、地形偏壓、順層、泥質頁巖遇水膨脹軟化、破碎帶斷層等，施工時必然要注重開挖工法選擇、初期支護措施、安全距離的合理配合使用，必要時采取更強的加固措施，可保證圍巖變形暫時處于可控范圍之內。

簡介

我國隧道建設范圍也在不斷擴大，由于隧道占地面積較大，并且在地表以下，因此隧道工程 地質狀況往往比較差，不可預見因素比較多施工過程中需要嚴格按照工藝流程及施工技術手段進行施工操作，才能從根本上確保隧道施工安全質量。

工程概況

 隧址區位于剝蝕中山地貌區，山體地形總體較陡，呈中間高兩側低形地層由第四系中上更新統黃土粉質黏土和中－上志留統灰巖夾千枚巖、板巖、泥灰巖組成。

隧道幾何要素隧道內輪廓設計采用規范推薦的標準斷面，即拱部要采用Ｒ＝543ｃｍ的半圓，邊墻為Ｒ＝739cｍ的大半徑圓弧，仰拱與邊墻間用半徑Ｒ＝100ｃｍ的小半徑圓弧連接，仰拱的半徑Ｒ＝1500cm。

隧道支撐的方法隧道采用新奧法施工，充分利用錨噴支護，充分發揮圍巖的支撐能力，加強超前支護的手段。

原因及特點

軟弱圍巖形成原因

 埋偏壓軟弱圍巖隧道是指在外界的因素影響下，圍巖受到的壓力表現出不對稱的形式，從而造成支護受偏壓荷載而形成的隧道。形成這樣隧道的原因有三個方面，即施工原因、地質原因、地形原因。施工原因：在隧道施工時因使用的施工方法不當，在開挖施工中引起截面局部塌陷，從而使得圍巖各部分壓力不對稱，使應力過于集中引起的隧道偏壓。地質原因：圍巖的自穩能力非常差，其滑動面和結構面也很軟弱，產狀傾斜，在隧道施工中一旦受到外界因素的影響，圍巖就會出現滑動。

軟弱圍巖特點

 埋偏壓軟弱圍巖隧道有淺埋隧道和深埋隧道之分，淺埋隧道在形成承載拱時困難較大，淺埋隧道大多存在軟弱圍巖、表層軟弱堆積物、地形偏壓、風化帶等現象，這大大地影響了隧道開挖施工，同時，還受到地質問題和特殊地形的影響較大。另外，在開挖施工中和開挖施工完成后，可能會出現地表開裂、隧道凈空收縮、拱頂下沉急劇增大等問題，嚴重時甚至會造成掌子面失穩。因此，在這種情況下，采取有效的解決措施來增強掌子面的穩定性并適當控制地表下層已刻不容緩，當淺埋圍巖隧道掌子面前方下沉較大時，會導致地表下沉較大。

施工事項

增加預留沉降量

在現有支護措施下，初期支護混凝土表面開裂掉塊，鋼架扭曲，一方面暴露出支護措施弱不能有效抵抗圍巖變形壓力; 另一方，面也反映出圍巖變形能力強，必須有匹配柔性支撐體系共同完成初始變形再進行注漿加固松動圍巖應力圈，起有效的固結作用。確定預留變形量為40 cm。受偏壓影響，側不對稱沉降時，收斂小的一側留30cm。  

分步開挖

隧道軟弱破碎帶圍巖的CRD施工方法分成4個步驟進行 開挖支護。

首先，要做到對拱腳處理的加強, 每側拱腳都要設置2根鎖腳錨桿, 采用長度達4.5 m的φ42鋼管。同時, 要做到對臨時支撐每次拆除長度的嚴格控制與管理, 根據現場監測的實際情況對每次拆除長度進行合理調整。

其次， 在施工過程中要嚴格控制好隧道開挖的尺寸,避免貿然開挖 而導致的施工誤差。

再此，需要用到激光指向儀, 通過多臺指向儀的共同工作, 嚴格控制隧道開挖的中線及水平程度, 確保開挖斷面的平順圓滑。在施工誤差方面也要事先將開挖輪廓線這一部分納入考慮范圍, 將預留變形和開挖過度等因素對工程質量的影響降到最低。

最后， 在開挖過程中要加 大監控量測的力度, 當發現施工對象, 如拱頂、拱腳、邊墻的位移速率值, 超出了預算好的合理數值范圍之外時,必須及時采取相應的措施, 調整施工方法,修改支護參數, 以解 決面臨的突發狀況。

建立預警機制

 建立監控量測預警機制 新奧法原則要求在施工中對圍巖的動態和支護結構的工作狀態進行監測，并用監測結果修改初步設計，指導施工。監控量測的結果作為施工現場分析參數和修改設計的依據，能夠預見事故和險情，以便采取措施，防患于未然。因此，監控量測對于隧道施工非常重要，可以說監控量測是新奧法施工的靈魂。

結束語

在軟弱圍巖隧道施工中，由于采用的施工技術或方法處理不當，常常會造成較大面積的塌陷。因此，加快研究隧道 施工技術的腳步，引進先進的施工技術對于提高施工效率，降低施工成本有重要的意義。