浅谈软弱围岩隧道施工技术与方法

摘 要：论文简要阐述了隧道工程中常用的三大施工方法，强调了对软弱围岩的基本认识，同时作者对于软弱围岩地质条件下隧道实际施工采取何种方法与技术做了针对性的探讨。

关键词：隧道工程 软弱围岩 技术

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0039-02

1 软弱围岩

软弱围岩是地下工程对于地质条件的一个综合性的界定，在地下隧道工程与岩土工程施工中，围岩的性质与基本条件将决定着工程所应使用的施工方法与工程本身的技术难度。因此，对于隧道工程首先要明确围岩的基本条件，掌握围岩的基本性质，在此基础上才可以在后期的施工进程中准确把握施工要点，以达到顺利施工的目标。

一般而言，在地下铁道、岩土及隧道等工程中，围岩的种类如何界定是根据围岩本身的强度及稳定性、风化程度及完整性等因素进行综合考虑，进而分成不同等级和种类的围岩，在现实施工的前期勘察阶段，通过一定的技术手段对围岩进行勘测与性质的测定，结合工程的特点得出围岩的具体类别。随着施工技术的不断发展，施工工程具有相对复杂的趋势，施工人员对地质条件的判断与界定也有了更深层次的认识，对于围岩的分类与认识也在不断加深，靠简单的感性判断不够科学，需要借助一些新的设备与技术才可以准确得知围岩的具体物理性质。因此对于围岩的认识，不同阶段、不同的地质条件、不同的工程特点，围岩的特殊性很难一概而论，需要具体问题具体解决。

2 隧道工程施工方法与理论

对于地下空间的探索，实际上历史已经久远，从远古时期人们以地为穴的居住方式就形成了地下空间施工的雏形。随着目前我国大规模的地下工程建设，包括地铁、地下隧道、公路的地基施工等都涉及到地下工程的施工。一般而言，针对地下隧道工程，常用的基本方法有矿山法、新奥法、地质工程施工法。

2.1 矿山法

作为一种传统的地下隧道施工方法，其基本原理是在隧道爆破后，造成周围岩石稳定性与强度下降，受力上整体处于松弛状态，是一种软弱性质的围岩，在该条件下，进行边支护边施工，以防止围岩坍塌对于隧道稳定性与安全的影响。在支护的环节上，对于软弱围岩主要是利用刚性衬砌作为支撑，刚性衬砌最大程度地防止隧道断面的变形，并有效地抵挡了扰动后的围岩对开挖面的荷载。矿山法是一种暗挖法，以爆破的方式形成开挖面，并借以刚性衬砌作为临时支撑，在实际隧道开挖的施工过程中，采用分部开挖的方式，边开挖，边修筑衬砌，边支护。开挖时，首先要开挖导坑，为了最小限度减少围岩的扰动，以导坑作为开挖的基础向周分部扩大开挖，尤其对于软弱具有坍塌可能的围岩就需要结合开挖断面的尺寸，在分部开挖中具体采取何种顺序与方式进行仔细衡量才可以确定。

2.2 新奥法

新奥法是在矿山法的基础上发展而来，其施工原理在于强调围岩的自承重能力，以锚杆、钢筋网、喷射混凝土等柔性手段进行主要支撑，以此抵抗围岩的变形。实际在此过程中围岩作为了支护系统的重要组成部分与受力部分。与传统的矿山法相比，在手段与施工概念上而言都是一种突破。新奥法通过锚杆而形成的加固拱与喷射混凝土层形成内外两层衬砌，混凝土同时以强大的喷射力注入到围岩土层的缝隙中，与土层进行了结合，围岩的稳定性与抗变形能力得到进一步提升。此外，新奥法减少了围岩扰动的强度、频率与持续周期，新奥法的支护手段一般不需要拆除，作为永久性支撑，嵌入到开挖面中，减少了施工的程序，相对较小的喷射层厚度又可以保证开挖的工作量，节省了开挖跨度对工程周期与稳定性的影响。

2.3 地质工程施工

地质工程施工是在隧道开挖面进行开挖与围岩扰动前期对地质条件进行主动加固的一种方法。如常利用在隧道开挖洞口的大管棚支护技术和地面注浆技术。地质工程施工主要采用一定的工程措施，以主动方式去控制围岩的变形与稳定性，平衡围岩和支护的共同强度，以保住一开始就为隧道顺利掘进与开挖创造一个相对宽松的施工环境。

随着工程难度的差异性，一般在地下隧道工程中常常根据特定的地质综合条件、水文状况、围岩的性质、工程性质与复杂程度，采取不同的隧道施工方法，有时候为了保障工程的安全性与稳定性常常综合几种方法共同发挥作用而不是单纯采用其中一种。对矿山法、新奥法、地质工程施工法的分析中，笔者得知不同的方法都有其各自的优势与不足，在实际施工中应该相互借鉴，取长补短。例如在矿山法施工的过程中常常借鉴新奥法对于支护的安全度进行监测与控制。对于地质条件比较特殊的情况，新奥法的施工比矿山法更加成熟有效，对于衬砌的要求也更加严格。而地质工程的施工则结合了新奥法与矿山法的优势，从前期就开始对影响隧道施工的各种因素进行预测与准备，从宏观上与整体施工战略上给隧道工程一些指导。

3 软弱围岩下隧道工程施工方法与技术

在隧道实际施工工程中，主要涉及开挖与衬砌两道施工工序，其次涉及到一些辅助工程如防水排水等工艺技术。在上节对三种主要隧道施工方法进行阐述的基础上，该节重点讨论对于软弱围岩条件下隧道工程的施工技术与方法。

首先对于实际工程的地质特征，围岩的性质必须有个明确的认识。对地质条件与围岩特征进行详细的预测与勘察是在隧道工程的设计阶段与施工阶段首先要解决的现实问题。如在施工中采取超前地质预报、地质素描、围岩弹性波速等对围岩进行全面的了解与接触，在此基础上才可以精准确定隧道施工方案，事先做好预案工作。

其次，施工的最开始应坚持地质工程施工的基本理念，尽量做好基础性支护工作，如对开挖洞口的大管棚超前支护、地面注浆技术等对围岩进行事先的预应力主动防护，此举可以有效保证后期隧道开挖中围岩受力更加合理，并可以提高软弱围岩的基本力学属性。

第三，在实际开挖的进程中，应尽量采取新奥法，对围岩避免过多的扰动，采取光面爆破技术，保证围岩基本受力面的均衡。对若软围岩应尽量增强围岩的自稳能力，必要条件下，可以辅助配合矿山法施工，将两者的优势充分结合。在新奥法施工的指导下，进行分部施工，根据开挖工作面尺寸与地坑深度选择正确的分部施工方法，如对单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、台阶法的合理运用。在软弱围岩受到大扰动的情况下，要尽量做好及时的防护工作，应尽量采用柔性支护技术。开挖时还应做好围岩的监测工作，对支护系统的稳定性进行实时的反馈与控制。

第四，软弱围岩条件下的隧道施工，常常由于地质条件的不确定性，同一隧道不同跨度与进尺的围岩特征存在差异性变化，对于软弱围岩新奥法配合矿山法往往有时候更加有效保证了隧道的顺利施工。

4 结语

软弱围岩是隧道施工中常常碰到的地质情况，该情况下，隧道保证正常施工需要对围岩首先有个比较全面的认识，并尽可能做好围岩的超前支护措施，实际开挖过程中要根据工程的实际特点选择正确的施工方法，对矿山法与新奥法进行有选择的运用，保证隧道围岩的自稳能力和抗变形能力。围岩在施工扰动后，为了抵抗其松弛变形尽可能综合运用柔性支护与刚性衬砌结合的支护手段，同时做好围岩的实时监测与控制措施。

参考文献

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