隧道軟弱圍巖工程地質(zhì)特性及施工對(duì)策摘要：隧道是公路、鐵路工程中的重要組成部分，在道路建設(shè)進(jìn)程不斷加快的情況下，隧道工程的數(shù)量也在不斷增加。在開(kāi)挖及修建隧道的過(guò)程中通常會(huì)遇到軟弱圍巖，隧道中的軟弱圍巖可對(duì)整個(gè)工程的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，如處理不善將可能引起隧道塌方等安全事故。本文首先說(shuō)明了軟弱圍巖工程的地質(zhì)特性，然后分析了軟弱圍巖隧道工程施工方法，最后結(jié)合具體工程案例詳細(xì)闡述了隧道軟弱圍巖工程施工的相關(guān)對(duì)策。關(guān)鍵詞：隧道；軟弱圍巖；柔性支護(hù)；噴射混凝土；錨桿一、軟弱圍巖工程的地質(zhì)特性圍巖是指受隧道開(kāi)挖影響而發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)改變的周?chē)鷰r土體。根據(jù)巖土體的強(qiáng)度可將圍巖分為堅(jiān)硬圍巖和軟弱圍巖2類(lèi)。按照圍巖級(jí)別多劃分為W?W級(jí)圍巖。軟弱圍巖一般有以下突出特點(diǎn)：（一）巖石強(qiáng)度低根據(jù)我國(guó)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》、《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，一般將單軸飽和抗壓強(qiáng)度低于30MPa的巖石稱(chēng)為軟質(zhì)巖或軟巖。軟質(zhì)巖主要包括未成巖的巖石、已風(fēng)化的巖石以及含有軟弱礦物的巖石。典型巖石有泥巖、砂巖、千枚巖、炭質(zhì)板巖及絹云母片巖等。（二） 巖體破碎受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重的堅(jiān)硬巖石也可稱(chēng)為軟弱圍巖。若硬質(zhì)巖石受到強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，導(dǎo)致節(jié)理、裂隙、斷層等結(jié)構(gòu)面發(fā)育，會(huì)造成圍巖強(qiáng)度降低、自穩(wěn)性變差。（三） 圍巖賦存環(huán)境差隧道圍巖一旦賦存于富水、高地應(yīng)力等不良地質(zhì)環(huán)境中將極易引起涌水、塌方等地質(zhì)災(zāi)害。賦存于這些不良地質(zhì)環(huán)境下的圍巖亦可稱(chēng)為軟弱圍巖。二、軟弱圍巖隧道工程施工方法（一） 柔性支護(hù)柔性支護(hù)控制變形的理念是允許圍巖變形，釋放地應(yīng)力，減小支護(hù)壓力，同時(shí)又能約束圍巖松弛和過(guò)度變形，保持隧道穩(wěn)定。通常的做法是在超前支護(hù)下開(kāi)挖后先施作第1層支護(hù)約束圍巖的變形，而后在距掌子面后方一定距離進(jìn)行2次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)使隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，必要時(shí)采用錨索以及適時(shí)注漿補(bǔ)強(qiáng)等支護(hù)措施控制圍巖和結(jié)構(gòu)變形。（二） 剛性支護(hù)剛性支護(hù)控制變形通常是指采取提高圍巖的自承能力和加強(qiáng)支護(hù)及襯砌的強(qiáng)度和剛度來(lái)控制變形。提高圍巖自承能力的措施有超前預(yù)注漿加固地層、水平旋噴、超前大管棚等支護(hù)手段。加強(qiáng)支護(hù)和襯砌強(qiáng)度和剛度通常采用長(zhǎng)錨桿、重型鋼架和加大噴射混凝土厚度等措施。三、隧道軟弱圍巖工程施工案例（一） 工程概況某隧道總體長(zhǎng)度為3856m，其全線基本處于直線之上，坡度分別為14.6%、9.7%,其II級(jí)圍巖的長(zhǎng)度為255m,III級(jí)圍巖的長(zhǎng)度為2035m。設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)需要追減少開(kāi)挖面的暴露時(shí)間。由于地形的特殊及各項(xiàng)條件的限制，模筑混凝土支護(hù)不能夠?qū)崟r(shí)的跟進(jìn)開(kāi)挖的進(jìn)度，其施工工序較多，且十分復(fù)雜，需要的施工周期也較長(zhǎng)，及時(shí)封閉圍巖存在較大的難度。開(kāi)挖會(huì)使得上坡、變坡受到一定的擾動(dòng)，土地不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)融塌的施工事故，施工安全性不足，且會(huì)影響到施工進(jìn)度。（二） 噴錨支護(hù)技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用1、確定噴射混凝土原料的比例確定噴射混凝土各項(xiàng)原料的比例時(shí)，不僅需要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)，還需要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境及地質(zhì)條件，應(yīng)保障混凝土的抗?jié)B性及早強(qiáng)性達(dá)到相應(yīng)的要求，避免出現(xiàn)混凝土的抗凍性不佳的情況，并降低回彈率及水化熱，低溫早強(qiáng)噴射混凝土的水灰比需要控制在0.4?0.5之間。一般情況下，每立方米所使用的水泥量保持在400?470之間。進(jìn)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，該隧道工程中的噴射混凝土施工使用的低溫早強(qiáng)噴射混凝土，其成分中的水泥、砂和碎石的比例確定為1:2.35:1.61。2、噴射混凝土原料配合比（1） 水泥材料水泥材料的等級(jí)需要超過(guò)32.5R，且是低堿普通硅酸鹽水泥或者硅酸鹽水泥。該項(xiàng)工程中更使用的是32.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥，其主要技術(shù)指標(biāo)有細(xì)度小于4.1%，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為26.5%，安定性合格，初凝時(shí)間為1.5小時(shí)，終凝時(shí)間為3.5小時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)情況下抗折強(qiáng)度為8.3，抗壓強(qiáng)度為45.2。（2） 細(xì)骨料和粗骨料細(xì)骨料需要使用非堿活性的河砂，并要求其硬度較大，沒(méi)有易凍裂或者容易受到氣候影響的礦物質(zhì)，較為清潔，級(jí)配良好，而粗骨料則需要選擇非堿活性的碎石或者卵石混合物，要求其級(jí)配良好沒(méi)有凍結(jié)物，如冰雪等，其主要的技術(shù)指標(biāo)中含泥量為0.6%，泥塊含量為0，堅(jiān)固性為2.1%，壓碎指標(biāo)為5.1%至7.6%之間，沒(méi)有堿活性。（3） 外加劑根據(jù)低溫早強(qiáng)噴射混凝土的性質(zhì)，該項(xiàng)速隧道工程開(kāi)始使用的外加劑是多功能復(fù)合外加劑與速凝劑的聯(lián)合，多功能復(fù)合外加劑前能夠有效的降低混凝土在液相狀態(tài)的冰點(diǎn)，使得噴射混凝土的早期強(qiáng)度得到優(yōu)化，有效的對(duì)抗各種惡劣的氣候環(huán)境；速凝劑則能夠讓混凝土的硬化速度加快，減少回彈的損失，使得混凝土能夠適應(yīng)含水量較大或者較為潮濕的石層。3、 清理開(kāi)挖面圍巖隧道掌子面出現(xiàn)完全的出渣現(xiàn)象后既可以對(duì)其實(shí)施凈空量測(cè)，做好測(cè)量標(biāo)志，并將不穩(wěn)定的巖石等進(jìn)行清理排除，并做好欠挖處理。需要注意在欠挖處理過(guò)程中，如果存在軟弱地段，需要選擇人工開(kāi)挖的方式，而硬度較高的地段則可以使用補(bǔ)炮來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖，使得其凈空尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4、 噴射混凝土進(jìn)行混凝土噴射之前，先使用水沖洗巖壁表面，清除雜物及粉塵，攪拌機(jī)將粗細(xì)骨料、水泥材料攪拌均勻，再根據(jù)配比添加質(zhì)量合格的水，數(shù)量需要保持在總量的20%左右，按照正常的程序進(jìn)行攪拌，并加入速凝劑，使用劑量需要保持在水泥重量的5%左右。該工程中所使用的混凝土噴射機(jī)，壓力為0.2?0.4MPa，首次噴射混凝土?xí)r，一般選擇潮噴的方式，能夠有效的避免洞內(nèi)粉塵污染。在噴射過(guò)程中，需要將噴射面分為若干個(gè)片或者小段，每段額的長(zhǎng)度為5cm左右;噴頭需要呈螺旋形，和噴面之間的距離應(yīng)為0.5cm?1.0cm，噴射方向和巖面產(chǎn)生的夾角需要保持在10°以內(nèi)，噴射厚度一般為3cm左右。5、 設(shè)置錨桿及配套材料設(shè)置錨桿之前，需要先加工相應(yīng)的材料進(jìn)，對(duì)成型的F22螺紋鋼進(jìn)行切割;所使用的錨固劑的為8604型水泥錨固劑，其固化時(shí)間需要保持在5?10min之間，強(qiáng)度為52?56MPa?，F(xiàn)在開(kāi)挖面進(jìn)行鉆孔施工，使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)的雜物清理干凈，錨固劑沾水濕潤(rùn)，并將其置入孔內(nèi)，填充到孔深度的2/3,在使用手風(fēng)槍把錨桿植入孔內(nèi)，固定住，主要保障錨桿和錨固劑貼合的緊密度。鋼筋網(wǎng)片的規(guī)格為100cmX200cm，網(wǎng)片和錨桿牢固的焊接在一起，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)的過(guò)程中需要結(jié)合噴面的形狀來(lái)進(jìn)行，注意鋼筋網(wǎng)和噴面之間的縫隙應(yīng)保持在3cm以內(nèi)。格柵也屬于該配套的材料，其主要材料是F25鋼筋，數(shù)量一把為5根，牢固的焊接起來(lái)，尺寸一般為500cm，使用鋼板螺栓將格柵連接在一起。鋪設(shè)格柵時(shí)，其間距保持在100cm左右，連接筋的長(zhǎng)度一般是為110cm，且需要個(gè)5根主筋焊接在一起，焊接方式為點(diǎn)焊。最后在格柵格柵拱腳架上安裝墊板，需要隧道中線保持垂直，其水平位置應(yīng)比導(dǎo)坑地面低25cm左右。6、覆蓋混凝土錨桿支護(hù)、鋼筋網(wǎng)片、鋼格柵等設(shè)施完畢后，需要重復(fù)一次混凝土的噴射工作，將其覆蓋，保障其牢固度，提高支護(hù)的效果。其施工過(guò)程和初噴混凝土的流程及要求基本一致。結(jié)語(yǔ)綜上，軟弱圍巖可對(duì)隧道工程的施工質(zhì)量造成影響。為了有效控制軟弱圍巖，避免不良地質(zhì)條件影響工