软弱围岩隧道开挖及支护施工技术探究

毛永顺

摘要：近年来，我国的基础设施建设得到了高速发展，而在隧道的施工过程中，软弱围岩隧道容易发生冒落、坍塌等情况，影响整个施工的进度和质量。因此，在对软弱围岩隧道开挖及支护施工的过程中，应结合地质勘察信息，设计施工方案，帮助现场施工人员掌握开挖及支护的技术要点。本文就软弱围岩隧道开挖及支护施工中需要重点关注的事项进行了总结。

关键词：软弱围岩;隧道开挖;支护施工

一、前言

软弱围岩具有孔隙率大、胶结性差，以及易变性等特点。在隧道施工中，需要采取工程技术方法，对软弱围岩进行有效的加固。这样在隧道开挖后，周边的岩体才能承受来自隧道上部土石结构的重力，保证了隧道的稳固和安全。受到软弱围岩工程特性的影响，在隧道开挖和支护时都必须结合具体情况，制定相应的技术方案，才能保证工程的顺利开展，以及确保隧道质量安全。通过树立全过程控制理念，从隧道前期地质调查与规划设计，到中期开挖与支护，再到后期进行养护和监测，都要严格做好质量监管和技术控制。

二、软弱围岩隧道开挖技术

1、开挖方法的选择。在对软弱围岩隧道实施开挖的过程中，影响开挖施工的因素较多，例如隧道的参数（长度、高度等），断面形状以及周围的水文地质特点等等。因此，设计人员需要综合现有的调查资料，同时结合施工需求，对比几种常用的开挖方法，然后择优选取。常用的开挖方法有三种，分别是：（1）明挖法。适用于一些浅埋隧道，其优点是施工工序、技术操作相对简便，安全性、经济性较好。缺点是开挖过程中可能会对周边的土层结构造成扰动，因此隧道周边如果有其他建筑物时，不宜使用。（2）暗挖法。对于不适合采取明挖法的隧道，可以考虑暗挖法。其优点在于开挖量小，施工周期短。（3）盖挖法。如果隧道线路从建筑物下穿过，可以在靠近建筑物的附近，选择向下开挖至一定深度，然后将顶部封闭。

2、隧道断面作业方法。根据围岩特性、施工环境的不同，可以选择的隧道断面作业形式有以下几种：（1）三台阶法。按照分步开挖、分步支护的方式，在三台阶上分别设置若干数量的钻孔，然后钻孔爆破，清理爆破后产生的岩石，并对爆破后形成的作业面进行简单的处理，喷射混凝土完成支护。这种作业方法的优点在于作业面大，方便进行机械化施工。同时上台阶可以为中台阶、下台阶提供支撑，保障了作业安全。（2）CD法（中隔壁法）。将隧道断面分为左右两侧，先进行一侧的断面施工，同时做隔壁墙。然后在墙的另一侧继续完成剩余部分的断面施工。

三、软弱围岩隧道支护技术

1、喷射混凝土支护

（1）支护准备工作。采用喷射混凝土方法进行隧道支护，在前期准备环节需要做好以下工作：首先，对作业面进行必要的处理。检查岩石是否存在严重破碎、松动的情况。如果有，则需要使用工具将这些松动的岩石清理掉，然后进行冲洗。考虑到软弱围岩吸收水分后可能会发生变形问题，因此在清理方式的选择上，需要用高压吹风机吹扫代替高压水枪冲刷。其次，还要提前制备混凝土。混凝土的质量和性能，也是决定支护效果的重要因素。

（2）支护技术要點。整个喷射过程需要遵循由下到上的顺序，初喷时需要将喷射厚度控制在4-6cm的范围内。复喷时，现场施工人员还要注意观察初喷的混凝土是否已经完成终凝。如果已经终凝，需要使用喷壶在表面喷水，保持均匀湿润后再进行复喷，这样可以提高喷射效果。在复喷结束后，就需要立即开展养护作业。养护时间控制在10d左右。

2、锚杆支护

（1）支护准备工作

锚杆支护也需要做好前期准备工作。一方面是机具设备的准备，主要用钻孔机、锚杆、钻头等。钻机的功率、钻孔的直径、锚杆的材质和长度等等，都需要符合隧道支护方案中的要求。另外，结合前期的调查结果，还应当在隧道断面上选择合适位置作为钻孔点。钻孔的布设位置也要提前设计好，检查设备是否能够正常运行。完成上述准备事项后，开始进行锚杆支护作业。

（2）支护技术要点

将钻孔机移动至标记点，调整机身、钻头的角度，使其与断面保持垂直，然后启动钻机开始钻孔。钻孔过程中要注意观察机器上的仪表盘，如果发现钻进速度减慢，需要观察是否遇到坚硬岩石，此时需要重新调整钻探方法，避免钻头受损或是卡掉。钻孔完成后，需要重新检查成孔质量。重点检查孔壁是否有开裂问题，钻孔倾斜率是否超标，钻孔深度是否达到要求等。如果成孔质量较差，则视为废孔，需要重新选取位置钻孔。对于符合要求的钻孔，进行清理工作，为锚杆支护创造良好条件。

3、锚网喷+钢拱架

（1）支护准备工作

锚网喷+钢拱架支护也是软弱围岩隧道支护的一种常见形式。钢拱架需要按照设计要求提前加工，钢拱架一般有格栅拱架、工字钢及H型钢三种形式。钢拱架的尺寸必须符合设计要求，每单元拱架制作完成后需要进行试拼装，复核数据必须满足规范及设计要求，对于不合格的拱架必须重新加工，对每节拱架进行编号以确保后续安装顺利。拱架安装前要进行测量放样，确定拱架的位置和高程，初期支护不得侵入二次衬砌。

（2） 支护技术要点

拱架必须立于牢固的基础上，下面不得有松渣，拱架密贴岩面并与锚杆连接牢固。拱架间距和垂直度要符合设计及规范要求，拱架之间用纵向连接钢筋连接牢固，拱脚设置锁脚锚杆，控制好锚杆的长度，数量及角度。拱架安装完成后要及时喷锚，下部开挖后及时安装拱架并与上部拱架连接，尽早封闭成环。

四、软弱围岩隧道施工中的其他注意事项

（1）重视隧道工程的地质勘察和规划设计，选择科学的开挖方式及支护方案，并做好技术交底工作。定期对支护区域开展巡视，如果发现支护破损，则需要立即上报。在分析问题原因后，选择重新支护，或是更换支护方式等措施，保证支护的稳固性。（2）开展必要的技术培训工作。对所有参与隧道开挖、支护施工的人员，在施工前组织集中培训，明确开挖、支护的技术要点，并且强化质量安全意识。保障隧道内部各项作业活动高效率、高质量的开展。（3）支护完成后需要利用现代仪器进行连续监测，保证不出现支护失效的情况。

五、结束语

综上所述，在隧道施工中经常会遇到软弱围岩地质。这种围岩结构稳定性差、承载力弱，如果不采取有效的支护，可能会在施工过程中出现围岩变形甚至是引发坍塌事故，不仅影响了正常的施工进度，还会造成严重的安全事故。

参考文献：

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[3]李维华，怀平生.喷锚衬砌在无二衬支护的大断面软弱围岩隧道中的应用研究[J].铁道建筑技术，2017（8）：63-66.

（作者单位：永胜县龙开口水务有限公司）