总３８０期 ２０１６年第０２期（１月中） 桥梁与隧道工程 公路隧道工程中软弱围岩施工技术 刘海奇 （贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳５５０００１） 摘要：结合某公路隧道工程概况，分析隧道软弱围岩常见病害，提出相应的施工方法，并对超前小导管灌注施工、微台阶 法、初期支护、底部仰拱、衬砌、地质预报与监测等方面做出研究，希望能为相关工作提供借鉴。 关键词：公路隧道；软弱围岩；支护；衬砌 中图分类号：ｕ４５５．４ 文献标识码：Ｂ ０引言 隧道施工是公路工程建设的重要环节，具体施工方 法的选择关系到安全性、经济成本等众多指标。通常情况 下，两车道隧道的施工开挖长度为１２～１３ｍ，隧道呈扁平 状，选取适宜的施工方法是施工人员需要解决的主要问题 ３公路隧道软弱围岩的施工方法 ３．１超前小导管灌注施工 由于公路隧道围岩结构不稳定，形变速度快，压力 大、自稳周期短暂，在施工时或施工后容易造成坍塌等事 故。根据隧道工程的实际情况，决定使用超前小导管等方 之一。由于软弱围岩稳定性较差，无法承受较大的压力， 所以存在软弱围岩的公路隧道施工对于具体方法的要求更 为严格。 式对围岩进行灌浆加固。本工程选用长度为３ｍ、外径保持 在４２ｍｍ的导管进行支护，导管设置间距为０．４ｍ，环形套管 含有３７支导管，每隔１．５ｍ设置一环，纵向连接长度不 得低于１Ｉｌ＇ｌ，外插角度保持在１０。～１ ５。之内，导管末端直 接焊接在钢筋架上。浆液使用水泥砂浆，水泥、石灰用量 相同，外掺水玻璃，掺量为５％总重。注浆孔设置完成后方 可开始压浆，浆液受压可迅速进入岩体，使其破碎结构充 １工程概况 某公路隧道由东向西延伸，最大填埋深度为３１ ８ｍ， 长约３ｌ ６９ｍ。通过地质勘察得知，隧道围岩中碎屑岩成 分居多，整体强度低，大多为强风化泥质灰岩，裂隙较 发育，浅层风化程度尤为严重，围岩表层存在明显的剥 落现象，而且少数碎石的厚度偏大，不具备完整性，隧 道进出口地形平缓，围岩性质较软，隧道口边坡容易出 现坍塌，需对其进行支护。隧道浅埋区比重大，隧道顶 围岩厚度小，强度无法满足支撑条件，易引发坍落或冒 顶等现象。 分黏结，以形成高强抗渗的整体结构 ］。 ３．２微台阶法 公路隧道开挖施工运用微台阶法，整个断面按３层进 行开挖，上层台阶的长度为４～５ｍ，高度为４．８ｍ，如图１所 示。每开挖两榀即进尺１．Ｏｍ；在对下层台阶进行开挖时， 先挖出右侧雏形，两榀为一级分级进尺，左侧稍落后，约 三榀，进尺与右侧相同；仰拱开挖紧跟台阶进行。 ２隧道软弱围岩常见病害 （１）隧道形变程度较为明显，夹杂数据波动的区域在掌 子面附近２０～３０ｍ的段落中，此外，在发生形变的一段时问 内，形变发展呈加快趋势； （２）早期开挖过程中，掌子面出现少量渗水，一段时间 或降雨后渗水情况加剧，支护结构随之发生大范围沉降； （３）形变区出现较大沉降，随即出现收敛； （４）隧道拱顶或边墙出现裂缝； （５）围岩形变区域出现环向开裂； （６）收敛最大处上的工字钢架出现扭曲变形，支护结构 开裂，伴随混凝土脱落； （７）形变时间久，据测量得知，隧道在实施衬砌施工前 始终没有处于稳定状态。 图１：上、下台阶法 作者简介：刘海奇（薯 羿 ２刘０１海５奇－１２－（０５１９８１一），男（苗族），工程师，研究方向为公路桥梁。苗族），工程师，研冤万同为公烙价采。 ７０ 开挖时，应对爆破进尺进行准确控制，将上层台阶进 尺情况作为基础指标；台阶开挖需同步推进；控制交错距 离，确保拱架有一只拱脚触地，否则会引发掉拱事故。若 隧道围岩破碎情况严重，应适当缩减进尺，每次只能开挖 出０．５ｍ。 ３－３初期支护 开挖结束后立即进行初期支护，以免围岩风化酿成事 故。为减少围岩暴露时间并预防其出渣扰动，可运用初喷浆方 法。初喷厚度通常为５ｃｍ。该隧道初期支护使用锚喷法，选用 特定钢拱架，按间距５０ｃｍ￣布，拱架由中２２钢筋串接，串接钢 筋环向距离１００ｃｍ；锚杆与串接钢筋相同，长度为３ｍ，按梅花 形布设，间距ｌｍ；钢拱架后方设置钢筋网，共两层，由 ８钢 筋围编而成，网￣２０ｃｍ；共喷射Ｃ２０混凝土约２６ｃｍ。为方便钢 拱架安装，可按每榀五节分节制作，其中上层台阶三节，其余 各一节。由于该隧道围岩十分软弱，拱底承载能力无法满足设 计要求，钢拱架在完成安装后会立即出现沉降，混凝土浇筑环 节耗时较长，对施工进度造成较大影响，因此应在拱架安装以 前提前做好砼块。 隧道多段钢拱架为进行落底封闭，拱脚与地面垂直， 虽具有增加受力面积的作用，但水平方向上的收敛阻力较 小。隧道围岩处压力过大，导致拱架出现明显移动，致使 混凝土结构开裂。在不更改脚板的前提下，可在拱架内部 设置长度为ｌｍ的小型拱架，同时配备脚板，以提高水平作 用力，同时在拱脚位置加设锁定锚杆，即可有效解决上述 问题，控制收敛。隧道渗漏水情况严重的区域中，锚杆应 改选 ４２导管，运用径向注浆法促使围岩形成整体，以实 现防水效果，减少围岩所受压力 ］。 ３．４底部仰拱 早日成环是运用微台阶法的宗旨，及时对落底进行 封闭成环是保证早期结构稳定可靠，避免沉降与收敛的捷 径之一。仰拱初期支护应与开挖掌子面紧紧跟随，单次开 挖长度不宜过大，完成开挖后的路段应立即设置钢拱架， 同时喷上混凝土完成封闭，如果开挖后的路段未得到上 述处理，则在长时间的暴露情况下容易出现失稳、沉降或 收敛。针对不存在仰拱段的路段，仰拱应低于下层台阶约 １５～２０ｍ，这样主要是为出渣提供便利条件，满足车辆活动 要求即可，不宜过长。仰拱施工以前，应彻底清除拱底杂 物，同时进行排水设置，将隧道中的渗透水引排到仰拱段 之外，随后方可进行浇筑施工¨ｊＪ。 ３．５衬砌 该隧道运用复合式防水衬砌。衬砌结构由Ｃ２５防水混凝 交通世界 ＴＲＡＮＳＰＯＷ０ＲＩＤ 土浇筑而成，抗渗等级可达Ｓ８。防水设计将排水作为核 心，充分结合防水与排水，遵循结构自身防水这一基本 原则，强化混凝土结构自身的防水、抗渗性能，同时将 伸缩缝与变形缝作为主要防范对象，通过加设防水层等 方式予以辅助。一衬与二衬之间会存在一定的空隙，在 此空隙中设置透水管，并在外墙侧铺设排水管。衬砌施 工需要在隧道围岩保持稳定的条件下进行，衬砌混凝土 的浇筑要点为： （１）各量测内容变化情况趋于稳定，围岩保持平稳； （２）已完成位移达到预期限度的９０％左右； （３）衬砌周边位移速度不超过０．１ ０～０．２０ｍｍ／ｄ，且拱 部沉降速度低于０．０７～０．１５ｍｍ／ｄ，及时进行封闭成环。 ３．６地质预报与监测 地质预报在实际施工过程中有着十分重要的作用。它 可以对地质情况进行十分清晰的预测，并提供必要的数据 参考，施工方可以据此提出适宜的施工方案。该隧道在施 工过程中利用了ＴＳＰ系统，可实现１５０ｍ超前预测，具有不 可替代的重要作用。施工监测同样具有重要作用，实际的 沉降、收敛数据可以为支护参数的改善提供必要的指导， 并对具体方案进行检验，以充分保证施工安全。 ４结语 在公路隧道的软弱围岩中，由于其有沉降量大、形变 不规律、稳定性差等问题，使得基于软弱围岩展开的隧道 施工难度极大，稍有不慎就会造成坍塌等事故。为此，在 施工以前必须制定细致且切实可行的方案，开挖过程中需 严格遵循“导管超前、规范注浆、缩短进尺、加强支护、 及时封闭、多次量测”等基本原则，并在施工过程中运用 与实际情况相适应的方法，充分发挥出预报系统与监测单 元的主要作用，进而从根本上保证隧道施工安全。 参考文献： ［１］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版 社，２００３． ［２］唐颖．公路隧道软弱围岩施工方法的探讨ｆＪ］．现代隧道技 术，２００７，４４（８）：６８—７１． ［３］黄波．公路隧道软弱围岩开挖方法研究［Ｊ］．施工技术， ２００４，３３（１０）：２８．３０． （编辑：钱宇宁） ７１
