高速公路軟弱圍巖隧道塌方處理施工技術(shù)

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摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)水平的不斷提高，進(jìn)而提升了人們?cè)诔鲂蟹矫娴囊?。其中，在出行方面中?a href="http://www.saumg.com/lunwen/sdgclw/158391.html" target="_blank">高速公路已經(jīng)逐步的普通化，逐漸地成為了主要的出行方式。但是在進(jìn)行高速公路施工過(guò)程中，對(duì)于一些分布在山區(qū)的公路的施工中，一般都會(huì)涉及到隧道的穿越施工，而在此過(guò)程中，所要求的的技術(shù)水平較高。而且，在施工過(guò)程中，極容易遇到一些軟弱圍巖，進(jìn)一步的增加了施工的難度，同時(shí)極容易出現(xiàn)一些塌方事故的發(fā)生。因此，為了進(jìn)一步探索高速公路在軟弱圍巖隧道塌方施工中的具體處理工作，本文對(duì)軟弱圍巖的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析與研究，并對(duì)當(dāng)前高速公路軟弱圍巖隧道塌方處理施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行了全面的分析，并提出了對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施，進(jìn)而能夠及時(shí)的控制隧道塌方的情況，并及時(shí)的預(yù)防隧道塌方的情況，進(jìn)一步的提升在高速公路施工過(guò)程中的安全性，最終提高高速公路在軟弱圍巖隧道施工中的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟弱圍巖隧道塌方處理；施工技術(shù)

1軟弱圍巖的概述

1.1軟弱圍巖的定義及分類

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，圍巖指的是在挖開隧道之后，出現(xiàn)應(yīng)力狀態(tài)變化的隧道周邊巖土體。其中，根據(jù)巖土體的強(qiáng)度（結(jié)構(gòu)巖土體的強(qiáng)度），可以將劃分為堅(jiān)硬圍巖和軟弱圍巖。軟弱圍巖也可以繼續(xù)劃分，一種是巖層結(jié)構(gòu)性較好的，但是巖層極容易受到破碎。另一種是巖體自身強(qiáng)度較差，但是極容易因?yàn)槔瓚?yīng)力而造成巖層的破碎。對(duì)于軟弱圍巖來(lái)說(shuō)，自身的巖土體的強(qiáng)度較低，而造成巖土體強(qiáng)度較低的原因可以分為三部分，第一是巖石自身的強(qiáng)度較低，在我國(guó)巖石的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)中，一般是單軸飽和抗壓強(qiáng)度小于30MP的巖石就屬于軟巖第二是巖體發(fā)生了破碎化。常見的巖石結(jié)構(gòu)較為堅(jiān)硬，自身的強(qiáng)度也較高，但是如果受到了外界的激烈撞擊之后，便會(huì)使得自身的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、斷層等，進(jìn)而使得自身的強(qiáng)度下降。第三是巖體自身的賦存環(huán)境較為惡劣，如果巖體的周邊環(huán)境中存在一些水源、地應(yīng)力等就會(huì)造成一些塌方的情況出現(xiàn)，而這中巖體的圍巖就屬于軟弱圍巖。

1.2軟弱圍巖隧道的地質(zhì)特性

對(duì)于軟弱圍巖的隧道來(lái)說(shuō)，自身具體一定的地質(zhì)特性。其中，自身的圍巖強(qiáng)度較低，所能承載的重量也有限，例如，黏性土、黃土、粉土。第二是自身的節(jié)理發(fā)育成長(zhǎng)、破碎以及穩(wěn)定性較差，在受到一些激烈的撞擊之后極容易發(fā)生變化。例如一些頁(yè)巖、砂巖、千枚巖等。第三是軟弱圍巖自身的斷層帶散結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定能力較差，在受到應(yīng)之后，極容易使得自身的結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)混亂。

1.3軟弱圍巖隧道的施工工程特點(diǎn)

當(dāng)在進(jìn)行對(duì)軟弱圍巖隧道施工的過(guò)程中，因?yàn)檐浫鯂鷰r自身的強(qiáng)度較差，穩(wěn)定性較低的特點(diǎn)，使得在挖開隧道之后，自身結(jié)構(gòu)中的地應(yīng)力就會(huì)發(fā)生較大的變化，進(jìn)而造成隧道周邊出現(xiàn)較大程度的松動(dòng)圈，進(jìn)而影響了對(duì)軟弱圍巖隧道的施工進(jìn)程和施工的質(zhì)量水平。最關(guān)鍵的是如果展開了施工的過(guò)程，一旦設(shè)計(jì)出的方案和計(jì)劃不符合具體的實(shí)際情況，就容易造成一些事故的發(fā)生，也就是發(fā)生塌方和變形的事故。因此，在對(duì)軟弱圍巖隧道進(jìn)行施工的過(guò)程中，重點(diǎn)就是控制變形，減少隧道塌方的情況發(fā)生。

1.4軟弱圍巖隧道的具體施工技術(shù)

在對(duì)軟弱圍巖隧道進(jìn)行施工的過(guò)程中，要提高自身的水平，減少在施工過(guò)程中的變形和塌方情況出現(xiàn)。而重要的步驟就是要將超前的預(yù)報(bào)、加固、支護(hù)工作做好，并且選擇好施工的金屬、支護(hù)措施以及封閉、襯砌的位置等[4]，最關(guān)鍵的是對(duì)量測(cè)的強(qiáng)化處理，進(jìn)而來(lái)進(jìn)一步的提高對(duì)軟弱圍巖隧道施工過(guò)程中的技術(shù)水平。

2高速公路軟弱圍巖隧道塌方的具體原因

在進(jìn)行高速公路軟弱圍巖隧道的施工過(guò)程中，極出現(xiàn)了塌方的情況，其中主要可以從隧道具體的施工、軟弱圍巖的巖體等方向來(lái)進(jìn)行管理與控制。所選擇的隧道設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行分析與研究，進(jìn)而來(lái)找到造成塌方的原因，進(jìn)而對(duì)該原因進(jìn)行控制并提出對(duì)應(yīng)的解決措施來(lái)減少塌方情況的出現(xiàn)。總的來(lái)說(shuō)，塌方是因?yàn)樽陨淼膰鷰r不能承受相對(duì)應(yīng)的重量而造成的。下面對(duì)造成塌方的各個(gè)原因進(jìn)行了具體的分析與研究，進(jìn)而為后期措施的指定奠定了基礎(chǔ)。

2.1隧道施工的具體原因

在對(duì)隧道施工的工程中，會(huì)因?yàn)槭》莸牟煌?、施工?duì)伍的不同、施工技術(shù)的水平等造成在對(duì)軟弱圍巖隧道施工過(guò)程中的多種不合格的操作情況出現(xiàn)。當(dāng)前，最常見對(duì)隧道施工的方法是新奧法，也就是將支護(hù)的柔韌性和圍巖自身的聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行結(jié)合，并將該種技術(shù)應(yīng)用在軟弱圍巖隧道的超挖的施工過(guò)程中。而施工人員是借助一些混凝土來(lái)填補(bǔ)超挖的部分分巖土，首先是選用不同的碎石、片石、石棉瓦等多種型號(hào)的混凝土來(lái)機(jī)械能填補(bǔ)，進(jìn)而使得出現(xiàn)了較多的縫隙、破洞。進(jìn)而在后期的圍巖支護(hù)過(guò)程中，對(duì)于承載的重量部分不能全部的接受，而是部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行承受，因?yàn)槌惺苣芰Σ痪鶆蚨鴮?dǎo)致塌方情況的出現(xiàn)。

2.2高速公路自身軟弱圍巖的性質(zhì)

在軟弱圍巖中，極容易受到周邊結(jié)構(gòu)的影響，其中在斷層帶中結(jié)構(gòu)較為混亂，并沒有一定的規(guī)則，其中存在一些縫隙結(jié)構(gòu)，而在縫隙中均有一些巖屑等嵌在里面，進(jìn)一步的降低了軟弱圍巖自身的穩(wěn)定性和強(qiáng)度性質(zhì)。而對(duì)隧道的開挖就是將隧道中的地應(yīng)力進(jìn)行再次的分布，進(jìn)而使得圍巖的支護(hù)出現(xiàn)了變形，進(jìn)一步增加了塌方的產(chǎn)生機(jī)率。

2.3隧道設(shè)計(jì)的原因

其中，在對(duì)隧道的設(shè)計(jì)過(guò)程中，常見的設(shè)計(jì)方法有理論計(jì)算法、工程類比法以及現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控法。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于高速公路隧道的監(jiān)察力度較弱，因而缺乏對(duì)軟弱圍巖隧道的了解，進(jìn)而使得設(shè)計(jì)出的方案并不適合與實(shí)際的隧道情況。主要是支護(hù)的各項(xiàng)參數(shù)、與實(shí)際情況中的各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)據(jù)差距性較大，進(jìn)一步的增加了在對(duì)隧道施工過(guò)程中塌方的幾率，進(jìn)一步的降低了隧道的安全性。

2.4自然因素的原因

在對(duì)告訴公路隧道的施工過(guò)程中，極容易受到自然環(huán)境因素的影響，進(jìn)而對(duì)隧道的施工造成影響。其中，如果在進(jìn)行對(duì)隧道的施工中，工期集中在雨水較多的時(shí)期中，就會(huì)使得軟弱圍巖中的巖體發(fā)生軟化，自身的強(qiáng)度降低，增加了塌方情況的發(fā)生。再者，如果隧道的位置在一些陡峭的山坡中，自身的圍巖就呈現(xiàn)V型結(jié)構(gòu)，埋深的程度較低，因而存在偏壓，進(jìn)而降低了自身的穩(wěn)定性，底部為一些碎石等穩(wěn)定性較低的巖石，進(jìn)而增加了塌方的幾率。

3對(duì)當(dāng)前高速公路軟弱圍巖隧道塌方的處理措施

3.1對(duì)高速公路軟弱圍巖隧道發(fā)生塌方的緊急處理措施

3.1.1及時(shí)的處理地下滲透出的水在對(duì)高速公路軟弱圍巖隧道發(fā)生塌方時(shí)，有些會(huì)出現(xiàn)大量的地下水，進(jìn)而造成了地下水的滲透現(xiàn)象，甚至雨水向下的滲透也會(huì)造成更加嚴(yán)重的塌方情況。因而，可以通過(guò)及時(shí)的處理地下水來(lái)進(jìn)行對(duì)塌方情況的控制力度。首先是，借助一些設(shè)備、物品來(lái)阻止地表水向下的滲透現(xiàn)象，之后是借助排水管道來(lái)將將地下水進(jìn)行抽取并排出到隧道外部分，進(jìn)而減少地表水的滲透而造成軟弱圍巖周邊巖層的濕化，進(jìn)而降低了軟弱圍巖的強(qiáng)度，更容易發(fā)生碎化。

3.1.2借助超前小導(dǎo)管來(lái)鞏固圍巖如果在對(duì)隧道進(jìn)行施工過(guò)程中，出現(xiàn)了塌方的情況時(shí)，[1]可以借助超前小導(dǎo)管來(lái)進(jìn)一步的鞏固圍巖強(qiáng)度等，進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)塌方的控制。首先，選擇小導(dǎo)管的尺寸，一般是選擇管壁厚度為5mm，半徑是21mm的鋼管，長(zhǎng)度可以是十幾米也可以是幾十米。其中接祖小導(dǎo)管可以直接的進(jìn)行支護(hù)工作，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的效果，進(jìn)一步的提升安全性能。一般是在對(duì)隧道進(jìn)行修建時(shí)添置對(duì)應(yīng)各地徑向力，進(jìn)一步的提高軟弱圍巖中的穩(wěn)定性能，進(jìn)而在發(fā)生塌方時(shí)，可以借助小導(dǎo)管來(lái)及時(shí)的進(jìn)行注漿，進(jìn)一步的對(duì)塌方周邊的軟弱圍巖進(jìn)行加固，提高圍巖的穩(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)于還沒有用的小導(dǎo)管也可以用作排水管，及時(shí)的將地下水進(jìn)行抽取并及時(shí)的排出隧道中。

3.1.3對(duì)發(fā)生塌方隧道內(nèi)的處理在發(fā)生了塌方事故之后，就會(huì)從隧道的上方掉落大量的碎石渣，因而為了保證安全性，就需要及時(shí)的對(duì)發(fā)生塌方的隧道進(jìn)行處理。首先是對(duì)發(fā)生塌方的坡面進(jìn)行回填洞渣，進(jìn)而來(lái)提高并增強(qiáng)發(fā)生塌方處的坡腳的穩(wěn)定性和安全性。最關(guān)鍵的是保證了施工人員的生命安全。在這是在發(fā)生塌方的地段中安置對(duì)應(yīng)的支撐加固裝置的設(shè)備，進(jìn)而減少塌方的再次發(fā)生?；蛘呤强梢詫?duì)發(fā)生塌方的巖層中噴射混凝土[3]，借助小導(dǎo)管來(lái)進(jìn)行注漿，進(jìn)一步的對(duì)發(fā)生塌方的區(qū)域進(jìn)行封閉，最終來(lái)提高施工的安全性和穩(wěn)定性。

3.2對(duì)高速公路軟弱圍巖隧道預(yù)防發(fā)生塌方的緊急處理措施

3.2.1注漿法在進(jìn)行對(duì)高速公路軟弱圍巖隧道的施工過(guò)程中，也要對(duì)高速公路軟弱圍巖隧道進(jìn)行預(yù)防發(fā)生塌方的緊急處理措施。其中，一般是在富水?dāng)鄬拥貛Э梢赃x擇注漿法來(lái)進(jìn)行預(yù)防塌方情況的發(fā)生。注漿可以劃分為兩種，第一是全斷面注漿，其中鉆孔的數(shù)量較多，施工的周期時(shí)間較長(zhǎng)。再者是局部的注漿，其中是針對(duì)軟弱圍巖中隧道的具體區(qū)域中的特點(diǎn)，根據(jù)施工中的薄弱區(qū)域來(lái)進(jìn)行專項(xiàng)的注漿，施工的時(shí)間較短，鉆孔的數(shù)量較少?？偟膩?lái)說(shuō)，在注漿的過(guò)程中，需要設(shè)置專業(yè)的鉆孔設(shè)備、注漿的設(shè)備，同時(shí)在注漿的過(guò)程中要注意注漿加固的范圍，一般是根據(jù)施工隧道的底層情況和鉆機(jī)的性能來(lái)進(jìn)行控制，常見的尺寸是25米左右。如果出現(xiàn)了特殊的軟弱圍巖隧道的地層條件時(shí)，可以調(diào)整加注的長(zhǎng)度，進(jìn)而來(lái)提高施工的進(jìn)度和質(zhì)量，進(jìn)而來(lái)提高軟弱圍巖中的強(qiáng)度，進(jìn)而對(duì)塌方渠道預(yù)防的作用。

3.2.2超前大管棚法超前大管棚法，可以適用于淺埋洞口，堆積體以及一些砂土質(zhì)地層等軟弱圍巖的隧道開挖施工過(guò)程中。[2]在借助超前大管棚來(lái)預(yù)防塌方的過(guò)程中，首先要選擇好對(duì)應(yīng)的尺寸信息，一般是選擇在70~160mm的鋼管，豎直長(zhǎng)度在10~100m的鋼管。再者是要設(shè)置管棚的工作區(qū)域，按照鉆機(jī)的性能和特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般是比起隧道斷面再寬60mm，長(zhǎng)度再增加8.5m左右的工作間就可以。在應(yīng)用該種方法的過(guò)程中，如果是進(jìn)行一種循環(huán)的管棚施作，因而就只需要一個(gè)管棚間。但是，循環(huán)次數(shù)較多時(shí)，可以選擇多個(gè)管棚工作間來(lái)進(jìn)行工作。在增加工作間的過(guò)程中，要綜合的考察幾個(gè)問(wèn)題，首先是工作間數(shù)量的增多對(duì)影響隧道的開挖安全力度，進(jìn)而增加了一定的風(fēng)險(xiǎn)。再者是，隨著循環(huán)次數(shù)的增多，如果注漿沒有按照規(guī)定的計(jì)劃來(lái)進(jìn)行，就會(huì)使得工作間的尺寸不符合要求，進(jìn)而無(wú)法正常的進(jìn)行管棚的工作。最后一點(diǎn)是增加工作間后，對(duì)增加開挖的費(fèi)用，進(jìn)而增加了隧道開挖過(guò)程中的資金消費(fèi)，進(jìn)而增加了開銷。因而，可以選擇不需要工作間的管棚施工技術(shù)，借助頂進(jìn)器來(lái)進(jìn)一步的推進(jìn)管棚的開挖工作，在此過(guò)程中，并不需要擴(kuò)大斷面，也不需要處理管棚，減少了施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)力度，進(jìn)而提高了工作的效率，進(jìn)而便于起到防止塌方的情況出現(xiàn)。

3.2.3提高施工隊(duì)伍中的施工質(zhì)量當(dāng)前我國(guó)在對(duì)軟弱圍巖隧道的開挖過(guò)程中，技術(shù)水平較差，然而我國(guó)的公路建設(shè)數(shù)量在不斷地?cái)U(kuò)大，因而就需要提高我國(guó)在隧道中的施工水平。其中，重點(diǎn)是對(duì)施工中塌方工作的及時(shí)處理工作。首先，技術(shù)人員要對(duì)隧道進(jìn)行準(zhǔn)確的搜集信息，及時(shí)的掌握隧道的情況，進(jìn)而根據(jù)數(shù)據(jù)信息來(lái)制定出最佳的支護(hù)參數(shù)，并設(shè)計(jì)出最佳的措施來(lái)對(duì)軟弱圍巖進(jìn)行處理。再者是，加大對(duì)國(guó)外優(yōu)秀設(shè)備的引進(jìn)，提高在注漿過(guò)程中的工作效率，進(jìn)而能夠?qū)λ竭M(jìn)行及時(shí)的預(yù)防。

4結(jié)語(yǔ)

高速公路在進(jìn)行對(duì)軟弱圍巖隧道的施工過(guò)程中，極容易出現(xiàn)塌方的情況，嚴(yán)重的制約著高速公路的質(zhì)量水平，因而就需要對(duì)塌方情況進(jìn)行處理。當(dāng)前的隧道施工難度較大，對(duì)于出現(xiàn)的塌方情況可以借助及時(shí)的處理地下滲透出的水，借助超前小導(dǎo)管來(lái)鞏固圍巖以及對(duì)發(fā)生塌方隧道內(nèi)的處理來(lái)及時(shí)的處理。而可以借助注漿法，超前大管棚法以及提高施工隊(duì)伍中的施工質(zhì)量來(lái)進(jìn)一步的增加對(duì)隧道施工中塌方情況的預(yù)防，進(jìn)一步的減少塌方情況的出現(xiàn)，提高施工中的安全度，進(jìn)而保證隧道的施工質(zhì)量水平。

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作者：高宗登 單位：中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司