软弱围岩隧道变形特征与控制技术探究
隧道软弱围岩变形施工控制探讨
隧道软弱围岩变形施工控制探讨1 工程概况该研究选择某隧道工程作为研究对象，其长度为8845m。
隧道施工过程中，选择带有仰拱的曲墙复合式衬砌，配合实施喷锚支护;隧道进出口位置选择碎石铺道，其余隧道选择铺设整体道床。
地质勘察发现，隧道地层以石英云母片岩夹炭质片岩，分析发现，地质底层岩层的节理裂隙发育较好，而且岩层比较柔软，容易出现剥落情况，局部还存在一定的破碎夹层;分析还发现，隧道内围岩破碎，大多数都是炭质片岩，比较松散和破碎，容易出现塌方情况。
2 围岩大变形破坏特征与原因对隧道内部围岩情况进行全面观察和监测，结果显示，隧道内围岩存在较大变形，具体分析其变形特征及其内在原因。
（1）围岩变形严重。
监测结果显示，炭质片岩在隧道施工过程中一个月以内出现严重变化，其中水平收敛达到300～400mm，而拱顶下沉则达到150～200mm。
此外，还要部分炭质片岩部分地段含有丰富炭质，以及丰富的地下水，这种特殊的环境导致炭质片岩的变形非常严重，超出常规。
（2）围岩变形速度较快，而且变形速率很大。
在隧道施工过程中，监测结果显示，围岩每天的收敛达到30～50mm。
不仅如此，监测还发现，随着隧道施工的深入，围岩的变形也进一步加快。
部分地区围岩变形速度更快。
（3）围岩变形时间。
监测结果显示，隧道内部围岩的变形一般会持续很长时间，尤其是实施隧道开挖以后，形成了一个临空面，这种情况下围岩的变形往往持续达到几个月，部分地区实施二衬以后依然存在变形情况。
（4）围岩变形分布存在不均匀不对称的情况。
监测结果显示，隧道内围岩的变化普遍存在左右不对称和不均匀的情况，施工过程中，完成相关的支护措施以后，不同地区围岩的左右变形存在较大差异，分析结果显示，早期围岩的水平收敛速度和变形值明显大于拱顶下沉速度。
（5）蠕变加突变。
监测结果显示，针对隧道的初期支护完成以后，围岩变形虽然趋向平稳缓慢，但是后续各项施工的持续进行进一步加剧了围岩的变形，尤其是各种爆破施工带来的振动，以及其他施工内容，导致支护出现失衡并发生垮塌。
隧道软弱围岩大变形的施工控制技术[全面]
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隧道软弱围岩大变形的施工控制技术交通隧道、水工隧道及其它地下工程穿越高地应力区以及遇到软弱围岩体,常导致软岩大变形等相关地质灾害.根据大量文献检索结果显示, 隧道工程围岩大变形已困扰地下工程界的一个重大问题.随着我国隧道工程以及地下工程的迅猛发展,其长大、深埋的特点日趋明显,而在一定的围岩地质和环境地质条件下等则往往易于发生围岩大变形等地质灾害.围岩大变形是一类危害程度大、整治费用高的地质灾害.目前正在施工的兰渝铁路木寨岭隧道也因围岩大变形不得不加强初期支护,增加工程的投入.1、隧道软弱围岩大变形的概述1.1软弱围岩大变形的定义关于围岩大变形,目前还没有形成一致的和明确的定义.有的学者提出根据围岩变形是否超出初期支护的预留变形量来定义大变形,即在隧道施工时,如果初期支护发生了大于25厘米(单线隧道)和 50厘米(双线隧道)的位移,则认为发生了大变形.然而也有的学者认为,不能从变形量的绝对值大小来定义大变形问题,具有显著的变形值是大变形问题的外在表现,其本质是由剪应力产生的岩体的剪切变形发生错动、断裂分离破坏,岩体将向地下空洞方向产生压挤推变形来定义大变形.1.2预防和控制软弱围岩大变形的施工措施要预防和控制隧道施工中软弱围岩的大变形,首先做好超前地质预报,选择相应的安全合理的施工方法和措施.在施工中始终遵循“先治水,管超前,短进尺,弱爆破,强支护,早封闭,勤量测”的21字方针.严格执行施工规范,强化施工工序标准化,依据超前地质预报,指导现场施工,严格支护措施.2、隧道软弱围岩大变形的施工控制技术本文以兰渝铁路木寨岭隧道为例,对隧道软弱围岩变形的形成及控制施工变形技术进行一些探讨.2.1工程概况木寨岭隧道位于甘肃省岷县进内,进出口高程为2549.88米和2390.94米木寨岭隧道为单线双洞隧道,全长19110米.木寨岭隧道地质条件极为复杂,洞身穿越木寨岭高山区,特殊不良地质有湿陷性黄土、滑坡、泥石流、岩堆、炭质板岩及断层.基岩节理、裂隙发育,有11条断层破碎带、3个背斜及2个向斜构造,属高地应力区.为极高风险隧道,是本标段控制性重点工程.气候属于高原性大陆气候,年平均日照时数2214.9小时,年平均气候4.9℃--7.0℃,年平均相对湿度68%,年平均无霜90-120天,年平均降水量596.5毫米,最热7月份平均气温16℃,最冷1月份平均气温-6.9℃.2.2隧道软弱围岩大变形的施工控制技术木寨岭隧道变形控制以支护结构的调整为主,在变形较为典型的7号斜井和正洞开展以拱架调整为主的分阶段支护参数现场试验以及应力释放等试验,并将优化后的支护参数应用于其它斜井施工中.同时,斜井变形段支护参数的优化结果也为正洞支护参数的选择提供了基础.(1)应力释放试验成果前期在7号斜井进行超前大钻孔和超前导洞应力释放试验.超前钻孔试验设计图和试验现场图片试验段与对比段监测数据(2) 正洞台阶法变形控制试验正洞超前导洞扩挖法试验位于正洞右线DYK188+045~ DYK188+075.三台阶法施工图片三台阶施工中台阶变形采用三台阶法施工时,平均拱顶下沉值为67.94米米,最大水平收敛为164.23米米,上、里 程 沉降终值(米米) 平均值(米米)水平收敛终值(米米) 平均值(米米)对比段斜8004951.7 195.06 237.71斜795 62 212.25 斜79044 305.83 超前钻孔试验段斜725 24 26.3 152.93 162.67斜720 29 182.49 斜71526152.58三台阶施工中台阶收敛值相对较大,施工效率约为 1.3米/d.通过台阶变形分析表明,上台阶施工是应力调整的主要阶段,施工中要防止发生上部坍方.在中台阶、下台阶施工过程中要加强锁脚锚杆的施做,仰拱快速闭合是控制变形的关键.各台阶施工变形分布平均比例中台阶开挖前 下台阶开挖前 仰拱开挖前 衬砌前拱顶 32.79% 35.60% 24.16% 7.45% 上台阶拱脚 57.67% 21.93% 16.14% 4.25% 中台阶 57.58% 39.74% 2.86% 下台阶98.34%1.66%(3)支护参数调整优化应用大战沟正洞段右线重庆方向支护参数应用:阶 段 第一阶段 第二阶段 第三阶段第四阶段里程 Dyk187+905~996 Dyk187+996~Dyk188+034 Dyk188+034~125 Dyk188+125~345 围岩情况二叠系下统板岩夹砂岩下统板岩夹砂岩夹灰质板岩二叠系下统板岩夹灰质板岩二叠系下统板岩 支护参数H175型钢拱架,间距0.5米/榀 超前导洞试验段H175型钢拱架,间距0.5米/榀 全环I20b 型钢拱架,间距0.8米 变形量(米米) 平均变形量330米米＜160米米＜130米米平均变形量345米米木寨岭隧道长度大、地质复杂、断面多,施工中面临的不确定因素多,为确保安全及施工的连续性,通过对木寨岭隧道已施工段落支护、变形进行分析总结,在前期支护参数的基础上,进一步优化木寨岭隧道软岩大变形段支护参数. (4) 工序化注浆的应用根据围岩开挖揭示,预判隧道可能出现变形的,在隧道开挖支护初期预施做注浆锚管.根据变形等级管理情况,当支护变形超过200米米,变形没有趋于收敛的情况下进行径向注浆加固.大战沟正洞右线重庆方向下台阶净空收敛群曲线图5010015020025030035040045050055010-6-1910-7-310-7-1710-7-3110-8-1410-8-2810-9-1110-9-2510-10-910-10-2310-11-610-11-2010-12-410-12-1811-1-111-1-1511-1-2911-2-1211-2-2611-3-1211-3-2611-4-911-4-2311-5-711-5-2111-6-411-6-18时间累计位移/m m第一阶段超前导洞第三阶段第四阶段(5)临时支撑的应用采取工序化注浆加固措施后,变形超过300米米,且仍没有收敛趋势,为了 保证支护结构和施工的安全,架设临时支撑,使变形速率迅速下降,也为初支仰拱施做提供安全保证.同时,二衬仰拱施做完成后,根据二衬施做长度,拆除相应长度的临时支撑,也保证了 初期支护不侵限.通过对以H175、I20b 型钢拱架为主的支护参数在正洞的应用,结合地质条件的变化,适度调整间距;根据变形情况,适时进行工序化注浆、架设横撑等增强措施,保证支护参数的相对稳定性. 3结论:根据木寨岭高地应力炭质板岩特点,从地质预报、爆破优化、开挖、出渣运输、锚喷支护、二次衬砌以及施工组织等方面进行了 分析和总结,施工中遵循“加强支护,及时封闭,初期支护一次到位;杜绝拆换,减少套拱,二次支护适时施作”的原则,加强施工工艺控制,优化施工工法,使其有机结合,达到变形控制,合理组织劳动力,实现三台阶多工作面平行作业,DyK178+050～+040段临时横撑DyK178+020～+010段临时横撑 位移变形曲线图50100150200250300350051015202530354045日期位移（m m ）DYK178+080-A DYK178+070-A DYK178+060-A DYK178+080-B DYK178+070-B DYK178+060-B提高了工效率,形成木寨岭高地应力软岩变形段快速施工技术.。
软弱围岩区域隧道变形开裂醮研究分析与控制技术
侵 限 ， 多需要 拆 除重做 。 大
３２ 施工 工序 间距 对变 形 的影响 ．
构面组合多以及岩性风化差异大的综合作用下，针对上台 阶围岩制定的方案往往无法满足中下台阶旋 工需要 ，常造
成 隧 道初 期 支 护 拱部 下 沉 与两 侧 边 墙收 敛 量 持 续增 大 ， 补
变形 数 据的统 计分 析得 知 ，施 工 中各个 阶段 的 变形 情 况大 致 情况 如下 ： （ ） 台阶 开 挖 当天 累计 变 形 量为 ２ｃ ～４ＣＩ 期 １ 上 ｍ ｌ初 Ｉ ，
计设有 １ 斜井 ， 座 长度 为 ６８Ｉ 为 了缓 解 工期 压 力 ， ５ ｌ ｌ ， 在距 进 口 １１５ｍ处 增设 了 ｐ斜 井 ， ９ 长度为 ６８ｍ 各工 区承担 １ 。 的任 务见 图 １ 。
期支护要有足够的承载能力、 快速成环 ， 还要求初支背后的 水能够得到有效的疏解。 ③ 水来源的不确定性是指 ： 通常情况下 ， 初期支护背
其来 源 的方 向、 置 、 量 很难 在 短 时 间 内准 确判 断 ， 成 位 储 造 的施 工影 响就 非常 大。 要求施 工 中必须 运 用 多种手 段 （ 这 如
超前地质预报、 超前水平钻等 ） 对前方地下水进行探测 ， 并
２ ２２ ｍ 噜 ５ Ｉｏ・ 曲 ４ １３
及 时 反馈 信 息 ， 以便 提 前采 取措施 。 （ ）不利 组 合 多 、 化 差异 明显 ： 不 利 的岩 性 和 结 ２ 风 在
的合理 有效 的防 治与控 制措施 ，可 为今后 西南地 区长大 软弱 围岩隧 道施工 提供借 鉴 。 关键 词 ： 路隧 道 变 形开裂 研究 分析 控制技 术 铁 中圈分类号： ４５ ３ Ｕ ５． ４ ， 文献标识码 Ｂ 【 文章编号】１０ —０ １２ １ ）３０ ５— ５ ０４ １０ （０２ ０— ２４ ０
浅谈软弱围岩隧道变形施工控制技术
浅谈软弱围岩隧道变形施工控制技术摘要：隧道施工中的不良地质，尤其软弱围岩区段，大变形问题比较突出，本文结合某个软弱围岩隧道工程，对软弱围岩变形施工控制技术的特点进行分析，并从施工控制方面提出了软弱围岩隧道变形的施工控制技术，以供参考。
关键字：软弱围岩；隧道施工；控制技术1 引言随着国家经济发展的不断深化，近年来，在市政以及公路工程建设中，出现了越来越多的隧道工程，这其中一部分就是软弱围岩隧道。
考虑在施工时软弱围岩极易出现变形的状况，给我们广大的施工人员带来了一定的施工难度和施工风险，是什么导致了软弱围岩的变形，我们又该如何采取有效的措施进行预防和处理，是广大施工人员一直思考的问题，本文针对作者施工的软弱围岩隧道，进行分析总结，希望能够为广大施工人员提供一定的经验借鉴。
2工程概况下蒲岭隧道位于福建泉州境内，为双向六车道（上下行分离），左右洞长度均在700 m左右，隧道软弱围岩区段采用带仰拱的曲墙复合式衬砌。
隧道主要穿越以Ⅳ、V级围岩为主的软弱围岩，多为松散、破碎、风化的炭质片岩，以及花岗岩等，节理裂隙较发育，层间结合差，易剥落掉块，局部有破碎夹层，夹杂有石英岩脉侵入体，并伴有地下水渗流。
隧道埋深在27.0—89.0m之间，山体植被茂盛，地下水类型主要为风化岩基裂隙水和构造裂隙水。
工程在施工时，炭质片岩局部遇水成泥，岩体发生扭曲、揉皱的现象非常明显，加上节理裂隙的发育，以及地下水的渗流，岩体容易发生塌方，隧道围岩大变形破坏主要发生在此地段，。
3 软弱围岩变形的原因通过1年多的施工跟踪观测发现，一般随隧道的掘进，变形也随之加快，局部10d水平收敛超过220mm，30d累计变形量超过560mm。
隧道普遍存在左右侧变形不均匀和不对称现象，初期支护完成后，不同段落左右侧变形量不同；前期水平收敛速度和累计变形值均明显大于拱顶下沉，拱顶下沉一般累计205mm，水平收敛累计变形一般大于400mm；但后期出现拱顶下沉明显增大现象，下沉量达300-400mm，下沉速率达8-15mm/d。
公路隧道穿越软弱围岩的变形与控制方法
没 有 及 时 封 闭成 环 是 指 隧 道 开 挖 后 ， 没有进 行分步开挖的成环 ， 或 者 隧道 的仰拱没有及时与拱墙初期支护形成成环 的封 闭结构， 不能充分发挥 初期支护的承载能力。 ４软 弱 围岩 变 形 的 控 制 施 工 技 术
软弱围岩强度低 、 自稳能力差 ， 隧道开挖后地应力重 新分 布， 使隧道周 边产生较大的松动圈。 一旦工程措施ｆ 包括设 计措施） 和施工方法不当， 将极 易 发 生 初 期 支 护变 形 和 隧 道 坍 方 等 工 程 事 故 。 因此 ， 软弱 围岩 隧道 施 工 安 全的核心是“ 控 制变形 、 防止坍方 ” 。 在确 定合理 的开挖方法的前提下， 软弱 围岩隧道的工艺措施选 择围 ‘ 控制变形 ” 来进行 ， 控 制好变形 ， 隧 道才 能 顺利掘进。 ４ ． １超前支护： 常用的超前支护方式有超 前小导管和超前管棚。 超前支 护起到 支护 前方围岩 的作 用， 主要是通过 注浆加 固周 边地层； 对松散地 段 采用双层小导管， 扩大加 固圈范 围。 ４ ． ２ 强锁 脚 ： 在 软 弱 地 层隧 道 中 ， 加 强锁 脚 能够 有 效减 少 基 底 弱 化 而 引 起的上台阶支护下沉和 下台阶开挖初期支护的悬空引起的下沉 。 每级台阶 采用 ８ 根３ ． ５ ｍ长注浆小导管锁脚 。 ４ ． ３增加垫块及槽钢 ： 其作用类似 于扩大基础 ， 并使 工字钢不悬空 ， 提 高 了 拱 脚 的 竖 向承 载 力 ， 同时 一 槽 钢 与工 字 钢 焊 接 形 成 整 体 受 力 ， 达 到控 制 围 岩 变 形 的 目的 。 ４ ． ４临时一仰拱ｆ 横撑） ： 对十变形非常大地段， 及时闭合极其重要 ， 闭合 成环后， 提高了结构 的承载能力 ， 从而有效地控制变形、 避免坍 方。 ４ － ５上下台阶均衡推进： 科学管理， 提高土效， 做到上下 台阶均衡推进 ， 使 初 期 支 护 封 闭成 环 ， 并及时施做仰拱 ， 从而有效地控 制了支护结构过度
隧道软弱围岩变形施工控制探讨
隧道软弱围岩变形施工控制探讨隧道施工是一项复杂且有挑战性的工程，涉及各种地质条件和地形地貌。
隧道软弱围岩变形是隧道施工中常见的问题，会导致隧道的失稳和塌陷。
因此，对于隧道软弱围岩的变形进行有效的控制是非常重要的。
本文将讨论隧道软弱围岩变形施工控制的几个方面。
首先，介绍隧道软弱围岩变形的原因和类型。
然后，探讨如何选择合适的控制方法，包括地质预测和地质处理等。
最后，阐述应该如何建立有效的监测和控制体系，来持续地跟踪和管理隧道施工过程中的变形情况。
隧道软弱围岩变形的原因和类型隧道软弱围岩变形有几种原因，比如地质构造、水文地质、岩性等。
地质构造可能是引起软弱围岩变形的主要原因之一。
如断层、褶皱、岩片等都会造成软弱围岩的变形。
水文条件也是造成软弱围岩变形的一个重要因素。
地下水的压力和沉积物含水层的渗透都可能影响围岩的质量和稳定性。
岩性也会影响围岩的变形，一些类似泥岩和软岩结构比较松散，容易发生压缩、膨胀或采空塌陷等问题。
隧道软弱围岩变形的类型有: 挤压、膨胀、产生裂缝等。
挤压是软弱围岩在隧道施工过程中被挤压变形;膨胀是围岩在水分施工过程中产生的隆起变形。
产生裂缝会使软弱围岩失去强度，进而导致塌陷。
如何选择合适的控制方法为了控制隧道软弱围岩的变形，需要选用合适的控制方法。
在选择控制方法时，需要考虑一系列因素，如地质条件、施工方式和控制效果等方面。
地质预测是确保隧道施工安全的重要步骤。
预测地质条件的变化可以让工程团队准备好相应的措施。
例如，可以使用地震波传播、地球物理勘探等技术法来预测隧道遇到的地质情况。
预测后，可以灵活调整施工方案，以保证施工的正常进行。
地质处理是控制隧道软弱围岩变形的重要措施。
有许多种方法可以处理隧道围岩，如钻孔注浆、集料注浆、冻结法、加固墙等。
不同的地质条件和施工方式需要采用不同的方法。
例如，钻孔注浆和集料注浆适用于软土和黏土地层，冻结法和加固墙适用于较为坚固的地层。
应该如何建立有效的监测和控制体系建立有效的监测和控制体系是持续跟踪和管理隧道施工过程中的变形情况的重要手段。
公路隧道工程中软弱围岩施工技术研究
公路隧道工程中软弱围岩施工技术研究公路隧道工程中，软弱围岩施工技术是一个非常重要的环节。
围岩的软弱性不仅会影响整个隧道的稳定性和安全性，还会导致施工难度加大、工期延误等问题。
因此，针对软弱围岩施工技术的研究和应用是非常必要的。
一、软弱围岩的特点软弱围岩通常指具有较大变形和弱结构的岩石和土层，包括软土、泥质页岩、致密卵石土等。
软弱围岩的特点主要有以下几点：1. 变形性大。
软弱围岩的本质特点就是变形大，容易发生滑移、泥石流等灾害，对隧道的安全稳定性造成极大威胁。
2. 破坏性强。
软弱围岩容易发生破坏，如裂缝、断层、岩层间隙等，进一步加剧了岩体的不稳定性。
3. 抗力较小。
软弱围岩的抗力一般较小，若盲目钻井或施工，易引起倒塌或坍塌。
针对软弱围岩的特点，必须采用科学的施工技术，确保施工的安全、高效、顺利。
软弱围岩施工技术的研究，主要包括以下几个方面：1. 掌握地质情况。
在开展软弱围岩施工之前，一定要充分掌握隧道所处地质环境的相关信息，了解地质体的性质、构造特点、裂隙分布等，作出详细的地质评价和稳定性分析，制定出科学的施工方案。
2. 选择合适的施工方法。
根据软弱围岩的特点和困难程度，选择合适的施工方法，如爆破法、钻孔爆破法、压制法等，使施工效率高、成本低、施工质量有保障。
3. 加强围岩加固。
在软弱围岩施工中，加强围岩的稳定性是非常重要的一环。
可以通过注浆、锚杆加固、土工合成材料加固等方式，加强围岩的梳理性，提高围岩的耐久性和稳定性。
4. 防止围岩坍塌。
在施工过程中，应采取适当的措施防止围岩的坍塌，如地面加固、地面冻结等。
这样可以有效减少围岩坍塌带来的负面影响，保证施工的顺利进行。
三、软弱围岩施工技术的应用软弱围岩施工技术的应用，可以大大降低隧道施工的难度和风险，确保隧道的安全、高效建设。
目前，软弱围岩施工技术已经在我国的一些隧道施工中得到了广泛应用，如以下两个案例：1. 大别山隧道。
大别山隧道全长约20公里，位于江西、湖南两省交界处。
隧道软弱围岩大变形的特征
隧道软弱围岩大变形的特征
隧道软弱围岩大变形的特征是指隧道挖掘过程中，围岩承受巨大应力作用而发生显著变形的现象。
隧道围岩的弱化、裂隙扩展和塌方等问题会给隧道工程带来一系列的安全和施工困难。
首先，软弱围岩往往具有较低的抗压强度和弹性模量，容易受到来自地表和隧道内部的荷载作用而产生挤压和变形。
在隧道开挖过程中，地下水压力和岩土层的自重会增加围岩的应力，进而导致围岩发生挤压和塑性变形。
其次，软弱围岩存在较多的裂隙和脆弱层，这些裂隙和层面往往会随着开挖过程中的排空和应力变化而扩展和切割。
裂隙的扩展会导致围岩的失稳和片状岩体的脱落，增加了隧道施工过程中的风险和困难。
此外，软弱围岩容易受到地下水的侵蚀和渗流的影响，加速了围岩的破坏和溶解。
软弱围岩的溶解和破坏会导致隧道周围地层的沉陷和沉降，进一步加剧了围岩的变形和不稳定。
针对软弱围岩大变形的特征，隧道工程中需要采取一系列的支护措施和加固措施，以确保隧道的安全和施工的顺利进行。
常见的支护手段包括锚杆、喷射混凝土封固、钢架支撑等，这些措施能够增加围岩的抗压强度和稳定性，防止围岩的进一步变形和破坏。
总之，隧道软弱围岩大变形的特征是指围岩在隧道开挖过程中由于应力作用而发生的显著变形现象。
了解这些特征对于隧道工程的施工和安全至关重要，同时采取适当的支护措施和加固措施能够有效减少软弱围岩带来的风险和困难。
隧道穿越软弱围岩的变形分析与控制方法
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工 程 科 技
隧道 穿越软 弱围岩 的变形 分析 与控制 方法
叶 伟
（ 中铁建 大桥 工程局 集团第一工程有限公 司， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ０ ０ ） 摘 要ｉ 在 隧道施工过程 中， 穿越软弱 围岩时 出现 围岩 变形或者是支护不平衡 的现 象是较为常见的施 工问题 。为此 ， 隧道＿ Ｙ － ． － 程的重点 是要将 围岩的 变形程度控 制在标 准的 范围内。如果对这一问题 处理 不当， 会导致严重的结构 变形 以及 开裂 的问题 ， 不仅影响车辆的正常 行驶 ， 还会给人们 的生命安全造成严重的威胁 。因此 ， 要从我 国隧道 建设 的实际情况 出发 ， 找到产 生软弱 围岩 变形 的原 因 ， 进而采取 可行 的控制 方案 。本文就对这一问题进行深入分析 ， 旨在给 隧道施工人员提供参考 。
关键词 ： 隧 道施 ， 隧道是一种较为常见 的方式 。但是在建设过 有进行分步开挖的支护成环 ， 或者隧道 的仰拱没有及时与拱墙初期 程中， 施 工 环 境较 为恶 劣 而 且 施 工 难 度 相 对 较 大 。 常见 的病 害 问题 支护形成环形的封闭结构 ， 不能充分 发挥初期支护 的承载能力。 就是 围岩 出现变形 ， 隧道 出现塌方等等 。技术人员 在施 工过 程中根 ３ 隧道 变 形 控 制 方 法 据一些 隧道 的结构特点以及 自身的经验等进行了有效地改进 ， 取 得 从上述 因素分析可知 ， 对隧道变形 的控 制 ， 关键 是两点 ： 一是选 了明显的成效 ， 本文结合铁路 隧道施 工来 分析 隧道 穿越 软弱围岩的 择合 适的施工方法 ， 二是要采取有 效控制沉降 的措施 ， 包括隧道施 变形 状态 以及控制方法 。 工原则贯彻始终 、 断 面开挖合理分步 、 控制施工进尺及台 阶长度 、 及 １ 软 弱 围 岩 定 义 时进行钢拱架喷锚支 护 ， 施作 锁脚 锚杆和垫块 、 合理处 理渗水 和施 所谓 的软弱 围岩就是指稳定性达不到标准 ， 风化程度较强且岩 工用水 、 减少地基扰动 、 清除虚碴 、 加强 围岩变形 的监 控量 测等几个 质等级较低 的岩石 。其 中较为常见 的就是断层破碎带 、 粘质土 围岩 方 面 。 以及黄土 、 膨胀土等等。软弱围岩的硬度较小 ， 完整性差 ， 很容易受 选择合适 的施 工方 法 ： 软弱 围岩 隧道施 工一般采用 的施 工方法 到气候条件以及水 文特点 的影响 。 而且 ， 松软 的土质密度较低 ， 空隙 有： 短 台阶留核心土法 、 双侧壁导坑法 、 Ｃ Ｄ法 、 三 台阶 临时仰 拱法等 也 比较大 ， 极易 出现变形的问题 。 如果隧道穿越这种 围岩 ， 很容易造 四种。 其中三台阶临时仰拱法 因其利于大型机械化作业 、 工序简单 、 成岩层的断裂和坍 塌。所 以需要对软 弱围岩 、 粘质土 围岩 以及碎石 施 工 进 度 快 ， 而 成 为 目前 最 常 用 的 施 工 方 法 。对 软 弱 围岩 隧 道 施 Ｉ ： 土 围岩 的变形和控制方 式进行探讨 和研究 ， 从而进一步解决 围岩 出 方 法 的 选 择 一 般 需 要 考 虑 以下 几 个 因素 ：隧道 穿越 的 工 程 地 质 、 水 现 变 形 的 问题 。 文地质条件 ； 隧道结构跨 度 ； 周 围环境 的沉 降要求 。一般来说 ， 铁路 ２ 隧道 变 形 原 因分 析 双 线 软 弱 围 岩 隧 道 施 工 方 法 的选 择 ， 对 围岩岩质全一强 风化 、 土 质 地表沉降 、 支护拱顶下沉或者是水平收敛 出现位移 的现象等都 围岩中的硬塑粘土及碎 石土 ， 其承载能力达 到 ２ ０ ０ ｋ Ｐ ａ以上 、 且周 围 会导致 隧道变形 ， 从而影 响隧道 的质量和安全 。隧道经过软弱 围岩 环境对沉降无要求 时 ， 可选择短台阶 留核心土法和三 台阶临时仰拱 出现 了变形 的问题 ， 可 以从 以下几个方面进行分析 ： 法等分割断面少 、 一次开挖断面大 、 作业条件好 、 有利于快速施工 的 ２ ． １ 隧道施 工不合理导致 内部空间变形 施工方法 ； 而对于偏压 、 浅埋 的全风化岩层及土层等 软弱围岩时 ， 均 在 隧道施工之前 ， 周 围的岩体处于相对静止 的状态 ， 但是 ， 岩层 应选择 双侧壁导 洞法 、 四步 Ｃ Ｄ法 等总沉 降量 小 、 将整个开 挖断 面 受到底层 的挤压力也是较为明显 的。隧道开挖 以后 ， 打破 了原有 的 合理分 割 、 封 闭小环 、 一次开挖断面小 、 环环相套 、 步步 为营的施工 平衡 力 ， 使得围岩处 于另外一种应力的状态。 因此 ， 隧道的 内部为了 方法 。对 同一 隧道而言 ， 沉降量 由大到小的施工方法顺 序一般 为： 白 实现平衡会 出现严重 的变形问题。同时 ， 软弱 围岩的土质较差 ， 强度 阶法 、 三台阶临时仰拱法 、 Ｃ Ｄ法 、 双侧壁导洞法 。 较低 ， 面对较大 的应力作 用 ， 出现塑性变形 ， 在 此过程 中 ， 较大 的应 采取 有效控制 沉降的措施 ： 一 般采用 的施 工措施有 ， 超 前小 导 力朝着 围岩 的深 部转移 ， 这种应力作用逐渐转 向岩体 的内部 ， 如果 管 注浆预支护 ， 径 向小导管注浆支护 ， 仰拱及时封闭成环 ， 做好 监控 应力过大超过 了围岩 自身的承载能力 ， 就会 导致 隧道的变形甚至坍 量测和超前地质预报。 以上几种方法综合运用 ， 在施工过程 中， 以监 塌 。软弱围岩隧道 的洞室 自稳能力相对较差 ， 所 以在其周 边出现开 控 量测为指导 ， 通过数据分析及 时反馈施工 ， 同时及 时进行超 前地 裂 的 现 象 也是 较 为 常见 的 。 质预报 ， 随时掌握掌子 面前方 围岩变化情况 ， 及时增 加超前小 导管 ２ － ２ 施工方法不当导致隧道 出现变形 及径 向小导管对 围岩进行加固 ， 增加 围岩的稳定 性。并且严格按照 对于软弱围岩来说 ， 隧道的跨 度问题是较为常见的问题 。其地 要 求的的安全红线距离施工 ， 仰拱及时跟进并封闭成环 。 质特点以及沉 降问题都是影 响施工问题的重要 因素 。 对于技术人员 ４ 结 论 来说 ，不能单 纯地从施工便利性 以及施工 的周期 性等方 面进 行考 本文分析隧道穿过软弱围岩产生变形 的原 因 ， 并且 总结出控制 虑 。而是需要充分考虑合理的施 工方式 。从多个隧道施工经验 中可 隧道穿越软弱围岩时产生较大变形 的两大关键 点： 一是选 择合适的 以看 出 ， 软 弱 围岩 施 工 台 阶 法 相对 不 可 取 。 因为 ， 这种 方 式 不 利 于 沉 施工方 法 ， 二是要采 取有效控制沉降 的措施 。 严格按照管超前 、 严注 降 。另外 ， 地下水的处理不当 ， 掌 子面和仰拱 的距离 过长 ， 超过安全 浆 、 短进尺 、 强支护 、 早封 闭、 勤量测 的施工原则 ， 加强监控量测和超 步距要求等都是不科学 的施工方式 。 前地质预报 ， 通过以上技术措施严 格控制隧道拱顶沉降与变形 。不 工程对 隧道 变形 量控制要求较 严 ， 有 些地层软 弱有 渗水 ， 特别 急不躁 ， 稳扎稳打 ， 从而） ｓ ｇ ｉ ｎ安全的使 隧道 贯通 。 是 围岩 遇水 会急剧软化 ，但施工方法选择 了变形较难控 制的 台阶 参 考 文 献 法 。施工过程中又没有 采取针对性 的控制 沉降的措 施 ， 忽视 了过程 【 １ 】 蔡鹏宏 ， 李琛 ． 新安岭 隧道软弱 围岩 变形治理施 工技 术『 Ｊ ］ ＿ 公路 交 控 制 的细 节 ， 导 致 围岩 变 形 ， 初 支开裂 ， 甚 至 出现 了较 长 区段 的初 期 通 科 技 阻 用技 术 版 １ ， ２ ０ １ ２ （ ５ ） ． 支护侵入二次衬砌的现象 ， 后期处理难度大 ， 处理费用高 。 ［ ２ 】 孙钧 ， 潘晓 明． 隧道软 弱 围岩挤压 大 变形 非线性流 变力学特性研 ２ ． ３没 有及 时支 护 和 封 闭 成 环 究【 Ｊ 】 ． 岩石力学与工程 学报 ， ２ ０ １ ２ （ １ ０ ） ． 没有及时支护是指隧道开挖后 ， 没有及 时施作初期支 护或 二次 【 ３ ］ 薛继连． 长梁 山隧道软弱 围岩施 工方法『 Ｊ ］ ． 岩石 力学与工程 学报 ， 衬砌， 造成 围岩变形过大 ， 支护施作 困难 ； 或没 及时施作 临时支撑 、 ２ ０ ０ ０ （ Ｓ １ ） ． 超 前支护措施不 到位 、 掌子 面封 闭不及时等 ， 导致 围岩变形过大甚 至发生坍方 。 没有及时封闭成环是指隧道开挖后 ，只注重掌子面的掘进 ， 没
软弱围岩隧道大变形机理及控制措施研究
软弱围岩隧道大变形机理及控制措施研究摘要: 软弱围岩大变形是隧道修建过程中常见的灾害。
本文结合青峰隧道工程，对软弱围岩隧道大变形施工处治技术进行分析，在分析大变形产生原因的基础上，提出合理的施工方法和处治措施，对软弱围岩隧道施工具有参考意义。
关键词：隧道、处理措施、大变形、软弱围岩Study on Mechanism and Treating Methods of Large Deformation of Tunnel in Soft Surrounding RockAbstract：The large deformationof soft rock tunnelconstructionisa commongeologicaldisasters. Combined with the Qingfeng tunnel, the reasons of large deformation were analysed. Feasible construction methods and techniques for soft rock tunnels are suggested which can be taken for reference by soft rock tunnel construction.Keywords: tunnel; treating methods; large deformation; soft rock1 引言随着我国高速公路的建设的快速发展，在山岭地区修建的公路隧道越来越多，我国在复杂的地质条件下的隧道修建技术也得到了飞速发展。
当隧道穿越高地应力、浅埋偏压区域以及软弱破碎围岩体时，易产生围岩大变形等相关地质灾害。
大变形的危害程度大，处治费用高且方法复杂，因此，针对实际工程准确分析大变形发生的机理，控制变形的进一步扩大，采取合适的处理方案解决初期支护变形过大的问题就显得尤为重要。
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软弱围岩隧道变形特征与控制技术探究
发表时间：
2018-09-04T14:42:36.980Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第11期 作者： 徐向斌
[导读] 随着我国经济的快速发展和各项基础设施建设的不断推进，交通事业也取得较大进步。
中交第一公路工程局有限公司海外事业部
100024
摘要：文章重点分析软弱围岩隧道变形的机理，研究软弱围岩隧道工程出现变形问题的原因，并提出了隧道软弱围岩变形控制技术。
关键词：软弱围岩；隧道变形特征；控制技术
1引言
随着我国经济的快速发展和各项基础设施建设的不断推进，交通事业也取得较大进步。其中在公路、铁路以及地下工程中，隧道工程
数量逐渐增多且施工水平不断提高，但是在新建的隧道工程中，软弱围岩的隧道工程也占有较大的比例，增加了隧道工程施工的难度，如
果不对其变形特征进行研究，并采取相应的控制技术进行处理和控制，就容易引发地质灾害其其他对隧洞工程造成危害的问题，影响隧道
工程的施工质量和安全。
2软弱围岩隧道变形机理分析
2.1从岩体蠕变发展过程进行分析
在对具有软弱围岩性质的隧道工程进行施工过程中，引起围岩位移的重要因素就是在进行隧道开挖时导致软弱围岩具有流变的性质。
所以在对软弱围岩进行性能以及隧道变形机理分析时，除了需要对软弱围岩隧道的受力情况和稳定性进行分析之外，还需要对软弱围岩的
流变性进行分析。根据岩体蠕变的机理，其蠕变过程主要分为三个过程，分别为初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变。在初始蠕变的过程中，
岩体蠕变的速度会逐渐变慢，此时的岩体变形问题则主要是以向开挖方向移动为特点，且移动的速度较慢。但是随着初始蠕变阶段的进
行，尤其是进行最后的初始蠕变阶段，这是的蠕变速度就会变得较为稳定，此时就会逐渐进入等速蠕变阶段。在此阶段中，蠕变速度保持
不变，但是随着时间的推移就会出现裂缝问题，且此裂缝会在此阶段中出现稳定的扩展现象。如果此扩展现象逐渐过渡到最后的加速蠕变
阶段，随着蠕变速度的不断增加，此裂缝也会加速扩展，直至出现围岩遭到破坏而出现失稳问题。
2.2从长期强度观点进行分析
根据上文分析围岩蠕变时会具有一定的流变属性，而随着岩体蠕变的不断进行，就会逐渐降低岩体的强度，所以岩体的强度与时间变
化存在某种关系。且经过试验以及实际施工证明，围岩的长期强度对其稳定性有着重要的作用。从长期强度的观点上进行分析，由于岩体
强度会随着时间的推移而逐渐降低，且岩体会遭到一定程度的破坏，所以说岩体蠕变时所出现的损伤则可以看作是变形损伤和时间损伤共
同作用的结果。其中，前者主要是岩体逐渐发生变形的过程中，会出现裂缝的不断扩展，从而导致围岩出现损伤的问题。而对于后者来
说，随着时间的推移，损伤问题会不断出现且不断加剧，从而对围岩的损伤也会不断增加。二者在不同的阶段表现出不同的特点，这主要
表现在当围岩内部的应力水平较低时，且通常比长期强度要低的多时，此时围岩所发生的损伤则主要是时间损伤，否则会出现蠕变变形量
增加速度较快的现象，即在加速蠕变阶段，此时则主要表现为变形损伤，最后会对围岩产生不可逆的破坏作用。
2.3从岩体能量释放角度进行分析
根据岩石的流变特征能够看出，岩体蠕变回弹能量会随着时间的推移而逐渐降低，即随着时间的推移而不断释放，且在进行隧道开挖
的初期其释放的速率较快，而到某一个时间段时，能量释放的速率就会逐渐减慢并趋于稳定。根据上文分析可知，整个能量释放速率变化
的点也就是等速蠕变和加速蠕变的分界点。根据岩体的蠕变特征，当围岩发生蠕变流动时会导致其内部出现新的裂纹且此裂纹会不断扩
展，此时会导致围岩强度较低，且长时间处于低于长期强度的现象，从而对围岩造成破坏。
3软弱围岩隧道工程变形原因分析
根据上文中介绍的软弱围岩隧道发生变形的机理，并结合工程实际可以得出，引起软弱围岩隧道工程发生变形的原因主要有地质方面
的原因、应力重分布的原因以及初期支护的设计存在问题等原因。对于隧道较深且岩质较软的软弱围岩，且构造也较为特殊也较为复杂，
内部容易出现较为严重的褶曲揉皱问题，且在发生岩体破碎的过程中，会在掌子面的开挖面上多个点中流出股状水，此时围岩在与水接触
之后就会编程松散的泥夹石，此种泥夹石则具有较差的稳定性和较快的后变形速度。
此外，对于岩层的产状倾角较大的软弱围岩情况，在进行掌子面开挖的过程中，其具有较差的稳定性，且开挖过程其对稳定性有较大
的破坏，所以会在开挖面或初期支护上产生较大的围岩压力。此时，随着围岩变形的逐渐增大，相应的吃起支护的压力也逐渐增大，当此
压力超出其承受能力范围时，就会发生变形开裂的问题。
对于应力重分布原因来说，由于在横洞进入正洞的挑顶施工时，经过多次的空间受力转换，喇叭口附近的洞身会出现不稳定的应力变
化问题，而在正洞开挖时，会在此对洞口的应力造成影响，使其更加复杂，并随着围岩巨大压力的释放导致其压力更大，出现再次变形的
危险。对于初期支护的设计问题来说，主要是由于初期支护的设计强度不足，以及预留变形量不足的问题。
4隧道软弱围岩变形控制技术
4.1提高对超前工作的重视
一般情况下，在软弱围岩隧道施工过程中，都会遇到隧道开挖揭示地质情况与工程设计提供的地质存在较大差异的状况。基于此，除
了需要在设计阶段加强地质勘察工作之外，还必须在施工阶段进行超前地质预报工作。之后还需按照超前地质预报设计方案的要求，对超
前地质预报中涉及的细则进行详细的编制，然后才可开展地质预报工作。同时，对于那些地质较为简单的地段，可以采用以地质编录为主
的途径进行相应的施工，并依据掌子面开挖揭示的地层岩性、地质构造以及节理裂缝发育情况等来分析与判断围岩的稳定性。而对于地质
较为复杂地段的施工，应在完成地质编录工作的情况下，进行物探超前地质预报，进而为之后勘察资料的对比与分析工作提供基础与便
利，最终实现提升预报质量与精度的目的。此外，对于那些特浅埋地质复杂地段，可通过水平钻孔等途径，明确掌子面前方地质情况，然
后采取合理的开挖方式来保证工程施工安全。
4.2重视超前预加固作用
一般来说，对于软弱围岩隧道变形，最主要的一个特征是掌子面纵向挤出变形大，基于此，应采用超前导管或是超前预注浆等适宜的
超前预加固控制变形技术，进而对掌子面前方先行位移情况进行有效的控制。同时，通过采取适宜的超前预加固控制变形技术，还能够对
隧道掌子面前方围岩变形情况进行有效的控制，进而避免发生掌子面坍塌现象。此外，对于断层破碎带以及软弱地层，尤其是在含有丰富
的水源时，必须要对围岩进行超前加固施工，进而改善地层，保证隧道施工的安全。
4.3选择合理的施工方法
选择适宜的软弱围岩隧道开挖施工方法能够更好的保护围岩，减少塑性区域范围，进而最大限度地发挥出围岩的自承载效果，最终对
围岩的变形量进行有效的控制。。基于此，应做好以下几方面的工作：①在选择现场施工方式时，应依据地质与地层加固的具体情况来确
定，并在实际施工过程中依据地质情况以及监控量测结果来及时的调整不合适的施工方法。②在采用爆破法掘进时，应全面掌握炮眼数
量、深度以及装药量，进而在提高爆破控制技术的前提下，尽量减少爆破对围岩造成的破坏。
4.4提高锚杆和钢架的承载力
高承载力锚杆在附着强度和抗剪强度方面比普通锚杆有较大的提高，能够有效地抑制掌子面后方的围岩变形。提高锚杆承载力的主要
措施有：将杆体设计为左旋无纵肋螺纹钢筋，杆体公称直径取
18～25mm，杆尾螺纹段采用滚压工艺加工。杆体形状设计应遵循3个原则：
合理孔径差、较高的锚固力以及增强杆体各个部位的强度。
钢架作为软弱围岩隧道初期支护的重要组成部分，能够在隧道开挖后及时提供支撑力，抑制围岩变形。提高钢架承载力的措施有：增
大钢架的强度和刚度；降低钢架间距；以高性能钢架取代普通钢架，且高性能钢架是今后软弱围岩隧道支护的发展方向。
4.5多重支护
对于多重支护控制变形技术，其主要是一种在隧道开挖时留出比一般值大一些的充分的变形富余量的技术，且对于随着隧道开挖产生
的应力释放围岩，其在此情况下会产生一定的变形，基于此，可在一定的变形量时施作第
1次支护，然后围岩变形还会继续发展，到一定变
形量值时施作第
2次支护；必要时可施作第3次支护，最终将变形控制在容许范围之内。该方法的特点是：不需要进行反复扩挖和反复支
护，就是说没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题。多重支护的基本理念是容许第
1次支护有损伤，设定的变形富余
量要比通常值大一些；第
2次支护应在第1次支护的变形达到一定程度后再施作。
5结语
隧道工程施工中软弱围岩的处理问题直接关系着工程施工的整体质量和安全，在从岩体蠕变发展过程、从长期强度观点、以及从岩体
能量释放角度对软弱围岩隧道变形机理进行分析之后，分析实际的隧道工程中出现变形的原因，并提出了要提高对超前地质预报工作以及
对超前预加固作用的重视，并且在关键环节中选择合理的施工方法、选择高性能的混凝土进行喷射、进行高承载力锚杆的设置、提高钢架
的承载力以及采用多重支护的方式等软弱围岩控制技术，做好其变形控制工作，提高隧道工程施工的质量和安全。
参考文献
[1]王德运. 隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[J]. 中国科技投资，2017（7）.
[2]李亚波. 隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[J]. 科技展望，2017，27（5）.