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【摘 要】软弱围岩隧道施工以控制隧道开挖后的围岩松弛和变形为重点，本文以某软弱围岩隧道施工为例，探讨了其采取的超前支护、初期支护与二次衬砌技术。
【关键词】软弱围岩；隧道；施工技术
一、工程概况
某隧道为单向公路隧道。隧道地层主要以石英云母片岩夹炭质片岩为主，具有薄层状夹中厚层，节理裂隙较发育，片理面光滑，岩质软，层间结合差，易剥落掉块，局部夹有破碎夹层等状态。在实际开挖施工过程中隧道地质情况多变，围岩破碎，以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，多为碳质片岩，松散、破碎、且左右侧岩质不均，遇水成泥，易塌方，岩体扭曲、揉皱现象明显，节理发育，岩体节理面光滑亮泽，往往夹杂有石英岩脉侵入体，并伴有地下水渗流，结构面之间结合差，易分离剥落。隧道围岩大变形破坏都发生在炭质片岩地段，该段隧道最大埋深850m，隧道宽12.56m，高8.48m。
二、施工方法的确定
为解决该软弱围岩炭质片岩段的施工难题，确保工程质量、工期和施工安全，经多次论证，最后采用三台阶七步平行流水作业开挖法施工。在碳质片岩破碎、围岩自稳能力弱的地段，先采用超前小导管预注浆固结、止水等辅助措施，上部弧形导坑法短开挖施作拱部初期支护，再左右错位开挖及施作边墙初期支护，仰拱紧跟下台阶及时施作，尽早闭合成环形成支护体系受力。
在拱部1200范围内采用小导管超前支护并预注浆加固地层。具体参数为：小导管采用无缝钢管直径ф=32mm，厚度?=3.25mm，长L=2.5m（每循环开挖进尺为：0.5m，导管长度为循环进尺的2倍，搭接长度≥1m，综合考虑后确定导管长度为2.5m）水平仰角≤100，环向间距30cm，纵向搭接长度1m。
初期支护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。初期支护为Ⅰ25工字钢，2榀/m，喷射砼32cm，其中中台阶设型钢混凝土临时仰拱，采用中、下台阶栈桥连接出碴施工方法。超前小导管每架设两榀钢架施作一次，长度3.5m，间距20cm，外插角不大于10°，小导管尾部与钢拱架牢固焊接，注浆饱满。钢架架立时要与岩面密贴，钢架连接处设不少于4根锁脚锚杆，钢架脚底架立在牢固的基础上。系统锚杆采用φ22的砂浆锚杆。中台阶落底时左右两侧错开0.5m，左侧落底后拆除一榀临时仰拱，施作右侧。初期支护及临时仰拱在开挖后及时施作，尽快封闭成环。上台阶人工翻碴，中、下台阶挖掘机配合自卸车出碴。二衬紧跟仰拱施工。施工中根据施工监测情况，增大预留变形量，左右两边预留变形量50cm，拱顶根据实际情况预留30～50cm不等；严格控制爆破打眼深度和装药量，采取松动爆破技术，严禁抛掷爆破，减少对围岩的扰动，并控制每循环开挖进尺为1.0m，爆破后及时封闭掌子面；拱脚采用φ25的自进式中空锚杆；洞内上台阶采取初期支护背后埋设钢管引排和壁后注浆，设小型集水坑，拱脚用喷射混凝土回弹料抹简易的排水沟排水；临时仰拱采用Ⅰ25型钢混凝土，间距50cm，与初期支护型钢牢固链接；型钢下设Φ8的钢筋网；网格间距20*20cm，并与型钢点焊链接；纵向设Φ22螺丝钢接接，间距50cm；为缩短循环时间，临时仰拱型钢底部应垫实，灌注后，上部铺设20～30虚碴，避免重车直接碾压，破坏结构。
考虑本隧道围岩软弱，初期支护很难保证围岩结构的长期稳定与封闭山体内水系，需要通过模筑砼二次衬砌加强围岩变形支撑。模筑混凝土及钢筋混凝土的抗渗等级不低于P10；中心水沟沟身采用防腐蚀混凝土；IV级围岩拱墙二衬厚度45cm，拱墙采用C35纤维混凝土；仰拱二衬厚度55cm，采用C35混凝土。在纵向施工缝（小边墙顶）设置Φ16接茬钢筋，接荐钢筋单侧每米4根，同排钢筋纵向距离50cm，两排错开设置；填充采用C20高性能混凝土。
三、施工技术要点
（一）超前小导管
1、小导管加工
小導管加工制作，常用直径为：ф32mm、ф42mm，壁厚为：3.5～4.5mm。为便于小导管打入围岩内管身前端切削成尖锥状，并且在1～1.5范围布置梅花形泄浆孔。泄浆孔孔径6～8mm，孔间距10～15mm。尾端60cm范围内不钻孔作为止浆段。
2、钻孔、安装
1）钻孔：采用YT28型钻机
2）布管：超前小导管采用直径ф=32mm，厚度?=3.25mm，长L=2.5m的钢管加工而成。导管设于拱部范围内，环形间距30cm，外插角≤100，每格棚钢架打设一次，每环小导管间纵向搭接长度≥1m。小导管尾端与钢架焊接为一体，注浆加固。
3）安装：小导管安装采用风动凿岩机或人工打入法。
3、小导管注浆
小导管安装好后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，然后注浆。注浆材料采用水泥——水玻璃双液浆。注浆压力为0.5～1.0Mpa。
小导管注浆参数应根据现场围岩情况由实验室确定。根据初步选定的配合比，测定凝胶时间，如不能满足施工要求时间，则需调整施工配合比，直到满足为止。注浆参数在施工过程中要针对不同的地层，适时调整（根据注浆压力、使用浆液数量等进行修正），以期达到良好的固结效果。具体参数根据实验室通过实验提供。
（二）初期支护
1、钢架
钢架在洞外按设计加工成型，工字钢架采用冷弯机冷弯加工，其长度允许偏差±1cm，螺栓孔相邻两组的端孔间距允许偏差±1.5mm，截面宽度允许偏差±3mm。构件弯曲矢高偏差不大于10mm；洞内安装在初喷砼之后进行，与定位筋焊接，钢架垂直度不大于3CM，高度允许偏差±2CM。钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷砼填平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置砼垫块，用喷砼喷填。为防止钢架喷砼不密实，可预埋注浆管，在挂防水板之前进行回填注浆。
2、喷射砼
加强原材料质量监控，提高取样送检频率；控制砂子含泥量，保证砼强度；石子粒径不大于10mm，减少回弹量，提高喷砼表面平整度；速凝剂严格计量，降低浪费，保证砼强度。在严格按配比施工的原则下，由喷射手根据岩石表面情况及部位不同（拱墙有别）掌握水灰比。喷砼前，应先用高压风将岩壁表面粉尘等物冲洗干净，加强粘接，减少回弹量。喷砼时应由下而上分段进行，且应根据部位不同采取不同的喷射工艺。下次爆破距喷射砼完成时间间隔不得小于4小时。在施工下半断面或下一循环时应注意对搭接处的处理，保证该处平整度及初期支护整体性良好。应保证砂子含水量在7%左右，以减小回弹量，减少粉尘，改善工作面环境。喷头距受喷面应控制在1.0m左右，且应尽量垂直于岩面施作。
（三）二次衬砌
由技术室放样，标定隧道中线、拱顶设计高程、边墙脚位置及高程。根据中线和标高铺设衬砌台车轨道，要求使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差<10mm。起动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。清理基底杂物、积水和浮碴；装设钢制或木制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况。自检合格后报请监理工程师隐蔽检查，经监理工程师签证同意后灌注砼。
四、结束语
对于软弱围岩隧道施工，应注意以下几点：（1）开挖要遵循“超前支护、短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”的原则。（2）施工中，应将超前支护与锚喷支护紧密结合，超前长管棚、短管棚均应与型钢钢架联接成整体，才能发挥更好地联合支护作用。（3）为保证钢架及锚喷支护的支护效果，要及时施工隧道仰拱。（4）要重视洞内文明施工，洞内裂隙渗水及施工用水要及时引排至洞外排水沟，不能有积水浸泡隧底。
参考文献：
[1]贾仕强.软弱围岩隧道施工技术[j].中华民居，2012年7期
[2]何荷.隧道工程中软弱围岩的施工技术探究[j].交通世界，2013年9期.
【关键词】软弱围岩；隧道；施工技术
一、工程概况
某隧道为单向公路隧道。隧道地层主要以石英云母片岩夹炭质片岩为主，具有薄层状夹中厚层，节理裂隙较发育，片理面光滑，岩质软，层间结合差，易剥落掉块，局部夹有破碎夹层等状态。在实际开挖施工过程中隧道地质情况多变，围岩破碎，以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，多为碳质片岩，松散、破碎、且左右侧岩质不均，遇水成泥，易塌方，岩体扭曲、揉皱现象明显，节理发育，岩体节理面光滑亮泽，往往夹杂有石英岩脉侵入体，并伴有地下水渗流，结构面之间结合差，易分离剥落。隧道围岩大变形破坏都发生在炭质片岩地段，该段隧道最大埋深850m，隧道宽12.56m，高8.48m。
二、施工方法的确定
为解决该软弱围岩炭质片岩段的施工难题，确保工程质量、工期和施工安全，经多次论证，最后采用三台阶七步平行流水作业开挖法施工。在碳质片岩破碎、围岩自稳能力弱的地段，先采用超前小导管预注浆固结、止水等辅助措施，上部弧形导坑法短开挖施作拱部初期支护，再左右错位开挖及施作边墙初期支护，仰拱紧跟下台阶及时施作，尽早闭合成环形成支护体系受力。
在拱部1200范围内采用小导管超前支护并预注浆加固地层。具体参数为：小导管采用无缝钢管直径ф=32mm，厚度?=3.25mm，长L=2.5m（每循环开挖进尺为：0.5m，导管长度为循环进尺的2倍，搭接长度≥1m，综合考虑后确定导管长度为2.5m）水平仰角≤100，环向间距30cm，纵向搭接长度1m。
初期支护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。初期支护为Ⅰ25工字钢，2榀/m，喷射砼32cm，其中中台阶设型钢混凝土临时仰拱，采用中、下台阶栈桥连接出碴施工方法。超前小导管每架设两榀钢架施作一次，长度3.5m，间距20cm，外插角不大于10°，小导管尾部与钢拱架牢固焊接，注浆饱满。钢架架立时要与岩面密贴，钢架连接处设不少于4根锁脚锚杆，钢架脚底架立在牢固的基础上。系统锚杆采用φ22的砂浆锚杆。中台阶落底时左右两侧错开0.5m，左侧落底后拆除一榀临时仰拱，施作右侧。初期支护及临时仰拱在开挖后及时施作，尽快封闭成环。上台阶人工翻碴，中、下台阶挖掘机配合自卸车出碴。二衬紧跟仰拱施工。施工中根据施工监测情况，增大预留变形量，左右两边预留变形量50cm，拱顶根据实际情况预留30～50cm不等；严格控制爆破打眼深度和装药量，采取松动爆破技术，严禁抛掷爆破，减少对围岩的扰动，并控制每循环开挖进尺为1.0m，爆破后及时封闭掌子面；拱脚采用φ25的自进式中空锚杆；洞内上台阶采取初期支护背后埋设钢管引排和壁后注浆，设小型集水坑，拱脚用喷射混凝土回弹料抹简易的排水沟排水；临时仰拱采用Ⅰ25型钢混凝土，间距50cm，与初期支护型钢牢固链接；型钢下设Φ8的钢筋网；网格间距20*20cm，并与型钢点焊链接；纵向设Φ22螺丝钢接接，间距50cm；为缩短循环时间，临时仰拱型钢底部应垫实，灌注后，上部铺设20～30虚碴，避免重车直接碾压，破坏结构。
考虑本隧道围岩软弱，初期支护很难保证围岩结构的长期稳定与封闭山体内水系，需要通过模筑砼二次衬砌加强围岩变形支撑。模筑混凝土及钢筋混凝土的抗渗等级不低于P10；中心水沟沟身采用防腐蚀混凝土；IV级围岩拱墙二衬厚度45cm，拱墙采用C35纤维混凝土；仰拱二衬厚度55cm，采用C35混凝土。在纵向施工缝（小边墙顶）设置Φ16接茬钢筋，接荐钢筋单侧每米4根，同排钢筋纵向距离50cm，两排错开设置；填充采用C20高性能混凝土。
三、施工技术要点
（一）超前小导管
1、小导管加工
小導管加工制作，常用直径为：ф32mm、ф42mm，壁厚为：3.5～4.5mm。为便于小导管打入围岩内管身前端切削成尖锥状，并且在1～1.5范围布置梅花形泄浆孔。泄浆孔孔径6～8mm，孔间距10～15mm。尾端60cm范围内不钻孔作为止浆段。
2、钻孔、安装
1）钻孔：采用YT28型钻机
2）布管：超前小导管采用直径ф=32mm，厚度?=3.25mm，长L=2.5m的钢管加工而成。导管设于拱部范围内，环形间距30cm，外插角≤100，每格棚钢架打设一次，每环小导管间纵向搭接长度≥1m。小导管尾端与钢架焊接为一体，注浆加固。
3）安装：小导管安装采用风动凿岩机或人工打入法。
3、小导管注浆
小导管安装好后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，然后注浆。注浆材料采用水泥——水玻璃双液浆。注浆压力为0.5～1.0Mpa。
小导管注浆参数应根据现场围岩情况由实验室确定。根据初步选定的配合比，测定凝胶时间，如不能满足施工要求时间，则需调整施工配合比，直到满足为止。注浆参数在施工过程中要针对不同的地层，适时调整（根据注浆压力、使用浆液数量等进行修正），以期达到良好的固结效果。具体参数根据实验室通过实验提供。
（二）初期支护
1、钢架
钢架在洞外按设计加工成型，工字钢架采用冷弯机冷弯加工，其长度允许偏差±1cm，螺栓孔相邻两组的端孔间距允许偏差±1.5mm，截面宽度允许偏差±3mm。构件弯曲矢高偏差不大于10mm；洞内安装在初喷砼之后进行，与定位筋焊接，钢架垂直度不大于3CM，高度允许偏差±2CM。钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷砼填平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置砼垫块，用喷砼喷填。为防止钢架喷砼不密实，可预埋注浆管，在挂防水板之前进行回填注浆。
2、喷射砼
加强原材料质量监控，提高取样送检频率；控制砂子含泥量，保证砼强度；石子粒径不大于10mm，减少回弹量，提高喷砼表面平整度；速凝剂严格计量，降低浪费，保证砼强度。在严格按配比施工的原则下，由喷射手根据岩石表面情况及部位不同（拱墙有别）掌握水灰比。喷砼前，应先用高压风将岩壁表面粉尘等物冲洗干净，加强粘接，减少回弹量。喷砼时应由下而上分段进行，且应根据部位不同采取不同的喷射工艺。下次爆破距喷射砼完成时间间隔不得小于4小时。在施工下半断面或下一循环时应注意对搭接处的处理，保证该处平整度及初期支护整体性良好。应保证砂子含水量在7%左右，以减小回弹量，减少粉尘，改善工作面环境。喷头距受喷面应控制在1.0m左右，且应尽量垂直于岩面施作。
（三）二次衬砌
由技术室放样，标定隧道中线、拱顶设计高程、边墙脚位置及高程。根据中线和标高铺设衬砌台车轨道，要求使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差<10mm。起动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。清理基底杂物、积水和浮碴；装设钢制或木制挡头模板，按设计要求装设橡胶止水带，并自检防水系统设置情况。自检合格后报请监理工程师隐蔽检查，经监理工程师签证同意后灌注砼。
四、结束语
对于软弱围岩隧道施工，应注意以下几点：（1）开挖要遵循“超前支护、短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”的原则。（2）施工中，应将超前支护与锚喷支护紧密结合，超前长管棚、短管棚均应与型钢钢架联接成整体，才能发挥更好地联合支护作用。（3）为保证钢架及锚喷支护的支护效果，要及时施工隧道仰拱。（4）要重视洞内文明施工，洞内裂隙渗水及施工用水要及时引排至洞外排水沟，不能有积水浸泡隧底。
参考文献：
[1]贾仕强.软弱围岩隧道施工技术[j].中华民居，2012年7期
[2]何荷.隧道工程中软弱围岩的施工技术探究[j].交通世界，2013年9期.