在软弱围岩环境下隧道开挖施工技术研究 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｕｎｎｅｌ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｗｅａｋ Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｒｏｃｋ Ｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔ ■王进兴一Ｗａｎｇ Ｊｉｎｘｉｎｇ 【摘要１随着我国公路隧道工程建设规模的扩大，人们对公 路隧道施工技术要求、质量要求也在逐步提高。因此，为 商议讨论之后，决定选择三台阶七步平行流水作业 开挖法进行施工。 循环进尺保持一致。 第７步：隧道底部开挖施工，要求每循环开挖 了避免施工过程中存在不足，要从根本上保证公路隧道工 程的施工质量。本文主要结合软弱围岩环境下隧道的施工， 深入探讨施工质量控制要点。 【关键词】软弱围岩环境隧道开挖施工技术 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＡＩｏｎｇ ｔｌ１ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｓｃａｌｅ ｏｆｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ，ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｑｕａｌｉｔｙ ｅｒｑｕ— ｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｌｓｏ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．ｎｅｅｄ ｔ０ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆｈｉ－ ｈｇｗａｙ ｕｔｎｎｅｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｕｎｄａｍｅｎｔｌａｌｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｈｔｅ ｗｅａｋ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｕｔｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ，ｍａｋｅｓ ａｎ ｉｎ－ｄｅｐｔｈ ｓｔｕｄｙ ｏｆｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｏｉｎｔｓ． １Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｗｅａｋ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｕｎｅｌ ｅｘｃａ— ｖａｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 一、软弱围岩隧道开挖施工技术的合理选择 软弱围岩是指地质软弱、易碎且含水量多的围 岩，此类围岩多是Ⅳ、Ｖ级碳质片围岩，具有变形 速度快、变形时间长的特点，因此施工时要注意选 择“开挖迅速、支护及时、封闭快”的施工技术， 尽量减少围岩在空气中的暴露时间，实现围岩变形 的有效控制。由于我国大力建设公路隧道，难免会 遇到软弱围岩地层，因此要合理选择开挖施工技术 进行施工，以避免软弱围岩出现变形、塌方等不良 地质情况。 二、工程概况 某省某一单向公路隧道，其地层主要类型为石 英云母片岩夹炭质片岩，其中还存在薄层状夹中厚 层。该隧道地层存在较为发育的节理裂隙，片理面 极其光滑亮泽且岩质柔软，但地层间结合程度差， 容易出现掉块剥落的情况，且局部存在破碎夹层。 该公路隧道进行开挖施工时，由于隧道地质情 况复杂多变，且围岩主要为易破碎的Ⅳ、Ｖ级碳质 片围岩，因此施工过程中不仅经常出现围岩松散破 碎或左右两侧岩质不一致，还会出现岩石遇水成泥、 容易下榻，明显出现岩体扭曲、揉皱，这种软弱围 岩地质无疑会给隧道开挖施工添加一定难度。此外， 该公路隧道出现围岩变形破坏主要集中在炭质片岩 地段，其最大埋深为８８０ ｍ，宽度为１３．６４ ｍ，高度 为９．２６ ｍ。 三、公路隧道开挖施工技术分析 针对具有如此复杂多变的软弱围岩，为保证施 工质量，确保施工进度及施工安全，经分析研究、 这里所说的三台阶七步开挖法，简单来说，即 指在进行公路隧道开挖时，在三个台阶上分成七个 开挖面，再根据七个开挖面位置的不同，逐渐分步 进行平行开挖，然后再分步平行制作拱墙，以实现 初期支护，仰拱需要提前制作，并且要及时将其闭 合成环状，以形成一完整的支护体系的逐步进尺施 工作业方法。 首先，在存在破碎碳质片岩或自稳能力较弱的 围岩地层，可利用超前小导管进行注浆固结、止水， 而上部弧形导坑法短开挖则制成拱部作初期支护， 再进行左右错误开挖施工，最后让仰拱紧跟下台阶 并及时施作，在适当时候闭合成环弧形。三台阶七 步开挖法的初期支护主要依靠喷射混凝土、锚杆 （管）、钢筋网和钢架等部分共同受力，开挖完成后 则可进行初期支护，具体施工工序如下： 开挖一岩面清理一初喷混凝土封闭岩面一施作 系统锚杆且挂钢筋网一安装钢架一复喷混凝土至设 计厚度－Ｎ量数据分析、反馈。 该工程采用的三台阶七步开挖主要施工步骤为 三方面：第一方面，对上部弧形导坑进行环向开挖 施工，用作拱部的初期支护；第二方面，再对中台 阶、下台阶进行左右错开的开挖施工，用作墙体的 初期支护；第三方面，就是进行中心预留核心土开 挖施工或隧道底部开挖施工，用作隧道底部的初期 支护。待每步开挖完成后都应进行支护，具体可分 成７步进行： 第１步：上部弧形导坑开挖施工。完成拱部超 前支护，即进行上部弧形导坑的开挖施工，同时预 留长为３～５ ｍ、宽为公路隧道开挖宽度的１／３～１／２ 的核心土。此外，初期支护钢架间距是决定开挖循 环进尺的关键因素，且要求间距必须小于１．５ｉｎ，完 成开挖后要及时初喷厚为３～５ ｃｍ的混凝土。上台 阶的设计尺寸要严格控制：长为３～５ｍ，高为２．６ｍ， 跨度为４．５８ ｍ，矢跨比必须大于０．３。 第２、第３步：左右侧中台阶开挖施工。该阶 段的开挖进尺由初期支护钢架间距决定，且必须小 于１．５ｍ，严格要求开挖高度控制在３～３．５ｍ，左右 侧台阶错开距离控制在１．５～２．５ ｍ之间，完成开挖 初喷混凝土后即要及时进行支护工作，连接长钢架。 在钢架拱脚以上０．３ ｍ处，应在紧贴钢架两侧边沿 向下倾角３Ｏ度设置锁脚锚杆，并将拱脚锚杆和钢架 焊接牢固结合，再次喷置混凝土到工程设计厚度。 第４、第５步：左右侧下台阶开挖施工，具体 施工步骤如上中台阶开挖，可参考以上所述。 第６步：上中下台阶预留核心土，各台阶各自 开挖提前留出的核心土，要确保开挖进尺与各台阶 １０６ 进尺长度控制在２～３ ｍ之间，完成开挖施工后要即 时进行仰拱初期支护，最后完成两个隧道底部的开 挖施工与支护施工。 另一方面，施工期间要注意隧道洞内临时给排 水系统的完善调整，避免水分积留过多浸泡泡拱、 墙脚，漫流进施工现场，还要避免基底承载力的降 低。若地层含水量较多，要在上台阶开挖工作面周 边附近进行横向水沟的开挖施工，将隧道中残留积 水引流至隧道中部或隧道两侧设置的排水沟，将其 顺利｛ｊ｝出洞外。 四、施工监测 在公路隧道开挖施工过程中应注意监控监控量 测工作的加强，因此，施工人员要细致分析量测结 果，根据“岩石变，计划变”的施工原则，适当调 整支护参数，及时进行信息化施工管理工作。在软 弱围岩炭质片岩段进行量测，应当没隔３ ｍ设立一 个观测断面，对于变形较大的地段应每隔２ ｍ设立 一个观测断面。此外，频率应保证每天测量一次， 对于具体断面周围的收敛情况，三台阶七步开挖法 可以实现围岩稳定的有效控制，同时也表明支护参 数选择合理 五、结语 事实上，开挖施工技术是软弱围岩环境下公路 隧道施工的关键技术之一，因此，从事公路隧道施 工的专业技术人员应当合理选择恰当的开挖施工工 艺，有效防止地层塌方的出现，减少不必要的施工 成本损失。针对软弱围岩刚度、强度低，变形速度 快、时间长且程度大的特点，为有效控制围岩变形， 该公路隧道工程选择三台阶七步开挖法进行施工， 通过合理分析开挖地段的情况确定最佳开挖进尺， 细致落实超前支护工作，大力投入设备，加强施工 现场管理，以保证工程质量。最后，在全体专业技 术人员的通力合作下，终于顺利完成该软弱围岩环 境下的公路隧道施工，施工期间塌方隐患零出现， 表示该开挖技术能有效治理软弱围岩施工问题，可 作相关工程参考依据。 参考文献 ［１］陈书伟．浅析软弱围岩环境下隧道开挖施工技术 机理及其应用［Ｊ］．中国建筑工程，２０１３（１９）． ［２］李国恒．探宄软弱围岩环境下隧道开挖施工技术 要点［Ｍ］．北京：北京科学出版社，２０１２（４）． ［３］马伟俊．软弱围岩隧道开挖施工技术分析［Ｊ］．中 国建筑研究，２００９（０２）． （作者单位：中铁二＋局集团第三工程有限公司， 重庆北部新区４０１１２０）
