1 前言

　　隧道和地下工程施工，遇到軟弱圍巖，通常是施工組織者和技術(shù)人員感到持久壓力和傷腦筋的一件事。軟弱圍巖隧道通常被列為重難點(diǎn)控制工程，對工期、安全、質(zhì)量、投資均產(chǎn)生重大影響。如何根據(jù)工程實(shí)際拿出最佳方案，是攻克軟巖隧道施工的關(guān)鍵和前提，本文根據(jù)工程實(shí)例總結(jié)歸納，提出不同軟巖特點(diǎn)不同地形條件針對性的施工方法，以供同行參考。

　　2 軟巖隧道地質(zhì)工程特點(diǎn)

　　2.1 地質(zhì)特點(diǎn)

　　軟巖，主要是指第四系全新、中更新、更新統(tǒng)的坡殘積土部分。范圍包括江河湖岸和池塘沖積、淤積層，人工雜填土、水田、溶洞充填物、新老黃土、風(fēng)積砂等。普遍具有內(nèi)磨擦角小，粘聚力弱及流滑、蠕變、膨脹、濕陷等不穩(wěn)定的特點(diǎn)。一般南方地區(qū)軟土含水量偏大，擾動(dòng)易液化呈液態(tài)流動(dòng)，北方地區(qū)軟土含水量較小，失水后易呈固態(tài)流動(dòng)，擾動(dòng)易崩坍。北方地區(qū)軟土浸水飽和，極易流失并很快失去承載力。

　　2.2 工程特性

　　某隧道施工區(qū)位于陜北黃土高原溝谷區(qū)，沖溝發(fā)育，植被稀疏，地形起伏較大。出露地層由新到老依次為：第四系全新統(tǒng)沖、洪積黃土質(zhì)砂粘土;上更新統(tǒng)風(fēng)積新黃土，沖積圓礫土、卵石土;中更新統(tǒng)老黃土;第三系紅粘土以及侏羅系中統(tǒng)砂巖夾頁巖、頁巖夾砂巖。沿線沖溝、陷穴、滑坡溜坍、濕地、斜坡不穩(wěn)、軟弱地基及煤窯采空等不良地質(zhì)現(xiàn)象特別發(fā)育。黃土隧道開挖后，初期變形大，變形速度快，圍巖自穩(wěn)時(shí)間較短。各巖層界面處地下水大，界面上、下土的含水量較大。這些對圍巖的穩(wěn)定性極為不利。

　　3施工方法

　　隧道采用噴錨構(gòu)筑法施工、復(fù)合襯砌。噴錨構(gòu)筑法是根據(jù)新奧法原理，以巖土力學(xué)原理為基礎(chǔ)，合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少開挖隧道對圍巖的擾動(dòng)，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分。

　　監(jiān)控量測是噴錨構(gòu)筑法的重要內(nèi)容，通過監(jiān)控量測指導(dǎo)隧道的設(shè)計(jì)和施工。據(jù)此，施工中我們遵循了下列原則：

　　(1)合理利用圍巖的自穩(wěn)能力，保持圍巖穩(wěn)定：

　　(2)以噴射混凝土、錨桿為主要支護(hù)手段，必要時(shí)采用鋼架聯(lián)合支護(hù)，及時(shí)支護(hù)，及時(shí)封閉，使圍巖成為支護(hù)體系的重要組成部分;

　　(3)減少開挖作業(yè)對圍巖的擾動(dòng)，保持隧道開挖輪廓圓順;

　　(4)二次襯砌在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下進(jìn)行。

　　3.1洞口段施工

　　一般來講，洞口段由于埋深較淺，圍巖破碎松散，開挖后，圍巖不能形成自然拱，或者不能自穩(wěn)，或者自穩(wěn)時(shí)間較短，易導(dǎo)致坍塌。為安全進(jìn)洞，均采用套拱。進(jìn)、出口地質(zhì)條件較好時(shí)清理邊仰坡，并對邊仰坡進(jìn)行錨桿掛網(wǎng)和噴混凝土封閉，在拱部3 m范圍內(nèi)打三排超前錨桿;洞口位于地下水、地表水發(fā)育地段，對圍巖采用 40超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固。在套拱下施工作業(yè)，確保安全。

　　3.2 正洞施工

　　本標(biāo)段三座隧道可分為三類，即土質(zhì)隧道、上土下石隧道和石質(zhì)隧道。新黃土具II級(jí)自重濕陷性，紅粘土具弱膨脹性，砂巖及頁巖互層，風(fēng)化嚴(yán)重，產(chǎn)狀近乎呈水平狀，且?guī)r層較薄。在各巖層界面，有較豐富的地下水。針對這種情況，我們對土質(zhì)圍巖采用非鉆爆開挖法(即用風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開挖)，石質(zhì)采用了弱爆破開挖法，遵循“圍巖變，施工方法變”的原則。

　　在土質(zhì)I、II類圍巖的隧道施工中，嚴(yán)格遵循了“短開挖，禁爆破，快支護(hù)，勤量測，緊襯砌，早成環(huán)”的原則，采取超短臺(tái)階法，用風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開挖的施工方法。

　　當(dāng)圍巖軟弱、松散時(shí)，圍巖變形快，側(cè)壓力大，自穩(wěn)時(shí)間短，初期支護(hù)早期強(qiáng)度不能滿足圍巖穩(wěn)定要求，甚至開挖后便產(chǎn)生圍巖失穩(wěn)坍塌。根據(jù)本標(biāo)段三座隧道圍巖情況，一般情況下，采用超前錨桿的辦法，穩(wěn)定圍巖。當(dāng)覆蓋層較薄，圍巖松散破碎時(shí)，采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固。土質(zhì)III類圍巖地段，開挖臺(tái)階長度可適當(dāng)增加。由于紅粘土具弱膨脹性，開挖后不宜暴露時(shí)間過長，為確保安全，開挖和初期支護(hù)參數(shù)原則上不能超出I、II類土質(zhì)隧道開挖和初期支護(hù)參數(shù)。

　　4 軟弱圍巖隧道施工設(shè)備

　　4.1 超前支護(hù)作業(yè)機(jī)具

　　軟巖隧道的超前支護(hù)，一般錨桿可采用礦用電煤鉆成孔施作，邁式錨桿或WTD錨桿專用風(fēng)槍鉆孔或直接打入，管棚打孔可采用管棚鉆機(jī)如國產(chǎn)土星881(軌行)、金星900(履帶式)或礦用地質(zhì)鉆機(jī)打孔。

　　一般先成孔后頂管，國產(chǎn)設(shè)備由于成孔的直線度較差，頂管阻力大，機(jī)具作業(yè)欠靈活，施作效率較低，一般最大管棚施作長度在40m以內(nèi)。瑞典和日本產(chǎn)專用管棚鉆機(jī)的施作效率和一次施作長度均有很大提高。另外，采用鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)臂改造后鉆孔和頂進(jìn)管棚，也可以獲得很快的施作進(jìn)度，一般在成孔較好的軟巖中可施作20m以內(nèi)的管棚。

　　軟巖鉆孔，一般宜用螺旋鉆桿，土質(zhì)鉆頭，干鉆成孔，孔壁坍塌可選用套管跟進(jìn)，使用偏心擴(kuò)孔鉆頭。若為粘土層，不易坍孔，可使用水鉆成孔。

　　4.2 開挖作業(yè)機(jī)具

　　工程規(guī)模較大，軟巖分布廣，如地鐵施工采用全護(hù)盾式土壓或水壓平衡盾構(gòu)機(jī)，也可采用履帶行走臂式護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖施工，本文主要探討一般機(jī)具條件支持下的施工方法。

　　一般軟弱隧道開挖空間狹窄，大型機(jī)械難以施展作業(yè)。洞內(nèi)開挖一般用人工，普通工具有鍬、鎬、鏟、镢頭等，稍硬或風(fēng)化層使用風(fēng)鎬或電煤鉆、風(fēng)槍打孔微震松動(dòng)爆破解決。無軌出碴工具采用0.1～0.3 m 小型履帶挖掘機(jī)，風(fēng)動(dòng)翻渣機(jī)，農(nóng)用自卸車或小型低高度裝載運(yùn)輸車，也可采用履帶行走的挖掘裝載機(jī)。

　　軟巖隧道有軌出碴運(yùn)輸可采用礦用側(cè)卸斗車(0.8～2 m )、人力推運(yùn)或調(diào)度卷揚(yáng)牽引，也可采用8～14t電瓶車牽引，8～16m 棱式礦車載運(yùn)渣。

　　5 結(jié)束語

　　軟巖隧道施工，具體情況各有不同，施工方法的選擇應(yīng)以適合圍巖特點(diǎn)，操作性強(qiáng)，能夠確保安全，最大限度發(fā)揮機(jī)械作業(yè)和人力效率為優(yōu)化原則。在制定軟巖隧道施工方案之前宜充分汲取以往的施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免重大方案的失誤，增加方案的可靠性和可行性。并且不斷在施工中根據(jù)各種條件的變化及時(shí)調(diào)整優(yōu)化完善方案，確保施工質(zhì)量。