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［摘要］新時(shí)代公路工程項(xiàng)目正在向著規(guī)模化方向發(fā)展，在相關(guān)隧道工程建設(shè)實(shí)踐中，圍巖大變形問題比較常見。以公路隧道軟巖大變形作為研究對(duì)象，探討了其變形的成因、施工處理原則、施工處理流程。并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合某公路隧道工程項(xiàng)目軟巖大變形問題，分別從工程概況、應(yīng)急處理措施、施工處理效果方面進(jìn)行了具體探究。

［關(guān)鍵詞］公路隧道；軟巖大變形；應(yīng)急處理

現(xiàn)階段在區(qū)分軟巖與一般巖體失穩(wěn)現(xiàn)象上有所研究，對(duì)軟巖的判定通常以單軸抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn)，例如，按照強(qiáng)度指標(biāo)，將軟巖分類為風(fēng)化膨脹、松散、軟弱、破碎巖等。軟巖大變形機(jī)制包括2種。（1）在時(shí)間屬性限定下的擠出性巖石變形。（2）巖石內(nèi)的水和膨脹性礦物發(fā)生反應(yīng)后形成了變形。根據(jù)圍巖巖性控制類型的大變形、巖體結(jié)構(gòu)控制類型的大變形、人工擾動(dòng)控制類型的大變形，分析了圍巖條件、形成機(jī)制、變形的特點(diǎn)，做了一些技術(shù)處理預(yù)測(cè)。

1公路隧道軟巖大變形成因分析

1.1地質(zhì)因素

軟巖，也稱軟弱圍巖，由于構(gòu)造面切割、風(fēng)化侵蝕，其孔隙較疏松、膠結(jié)程度低、強(qiáng)度小，公路隧道工程中的軟巖大變形主要由其地質(zhì)性質(zhì)決定，具體表現(xiàn)在開挖后，自穩(wěn)能力低。從特征方面看，容易發(fā)生坍塌。從變形原因看，在隧道開挖過程中，支撐隧道洞身的原位置圍巖位置發(fā)生了變化，形成了臨空洞壁。在這種條件下，圍巖會(huì)自動(dòng)調(diào)整自身的應(yīng)力，并向著隧道凈空方向進(jìn)行變形。繼圍巖挖走后，缺失了支撐力，此時(shí)其他地方的巖石向空洞的地方施加壓力，導(dǎo)致軟巖變形。另外，軟巖屬于膨脹巖性質(zhì)，滿足膨脹條件后即會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象，當(dāng)其膨脹力較大的情況下，即會(huì)將膨脹壓力轉(zhuǎn)移到初期支護(hù)上，進(jìn)而引發(fā)變形。

1.2設(shè)計(jì)因素

目前，公路隧道工程設(shè)計(jì)形成了工業(yè)化建設(shè)思路，所以具體的支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)會(huì)相對(duì)精準(zhǔn)。但由于圍巖類型多，理論應(yīng)力狀態(tài)的計(jì)算即使非常精準(zhǔn)，也只能保障其預(yù)案性的設(shè)計(jì)方案在理論上行之有效，而在實(shí)際施工中，設(shè)計(jì)值與經(jīng)驗(yàn)值之間常會(huì)存在差異，且在各類外界條件共同作用下，軟巖受到一定的壓力，使其變形態(tài)勢(shì)加強(qiáng)。例如，地下水賦存量的不同，會(huì)使水巖耦合作用在一定程度上出現(xiàn)差異。當(dāng)水巖耦合作用力大于設(shè)計(jì)方案中的初期支護(hù)承載力時(shí)，會(huì)使初期支護(hù)在發(fā)生變形，其變形程度取決于水巖耦合作用力的大小。

1.3施工因素

公路隧道工程施工中會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，采用機(jī)械開挖、鉆探開挖或者爆破，均會(huì)對(duì)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)，并使其內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，其為保持自穩(wěn)性，會(huì)生成應(yīng)力拱圈。尤其在公路隧道軟巖存在較大范圍的塑性屈服破壞狀態(tài)下，自穩(wěn)平衡狀態(tài)的應(yīng)力拱圈半徑會(huì)增大，進(jìn)一步使初期支護(hù)荷載加大。同時(shí)，施工中的開挖工法適用較差時(shí)，也很難實(shí)現(xiàn)對(duì)其圍巖變形的有效控制。一般會(huì)按照“先簡(jiǎn)單，再復(fù)雜”的基本原則，在初步開挖作業(yè)中，控制開挖程序，隨著開挖作業(yè)的深入逐漸增加流程。開挖作業(yè)封閉不及時(shí)，也容易使軟巖受到水、空氣等影響，擴(kuò)大其松動(dòng)圈，降低環(huán)狀支護(hù)的應(yīng)用效力。

2公路隧道軟巖大變形施工處理原則

在實(shí)際的施工處理技術(shù)原則方面，通常要求做到安全、可靠、適用性強(qiáng)。具體而言，施工處理中，應(yīng)按結(jié)構(gòu)驗(yàn)算與影響因素分析，設(shè)計(jì)多個(gè)方案，并在比較后選擇安全性較高的方案試試。在施工處理方案實(shí)施中，應(yīng)先對(duì)施工工藝及技術(shù)可靠性進(jìn)行全面復(fù)核，并在考慮其經(jīng)濟(jì)適用的條件下，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用。調(diào)坡方法技術(shù)在操作方面具有優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)。而且，在常見公路隧道軟巖大變形問題治理方面，具有一定的安全保障。若單獨(dú)采用降低路面設(shè)計(jì)高程的施工處理技術(shù)，應(yīng)考慮實(shí)際地段情況，并配套應(yīng)用其他技術(shù)，如在縱斷面線形、凈空條件下，應(yīng)配置換拱施工。若在初期支護(hù)能確保安全性，應(yīng)在洞內(nèi)初期支護(hù)中，再增加二襯支護(hù)。如在二襯設(shè)計(jì)厚度30%內(nèi)，二次襯砌空間侵占不大于15cm的區(qū)段內(nèi)，可通過增強(qiáng)材料等級(jí)強(qiáng)度，提升其支護(hù)作用，規(guī)避不能增加厚度的弊端。對(duì)公路隧道軟巖大變形問題的處理中應(yīng)選擇聯(lián)合方案，有效控制成本投入。

3公路隧道軟巖大變形施工處理流程

公路隧道軟巖大變形的施工處理流程主要由3個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：（1）分析原因；（2）制訂施工處理方案；（3）在處理后實(shí)施效果評(píng)價(jià)。具體而言：（1）在分析原因方面，要求結(jié)合地質(zhì)勘察測(cè)量、設(shè)計(jì)方案復(fù)審、施工監(jiān)測(cè)巡檢，對(duì)其中的異常情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、整理、分析；（2）根據(jù)分析報(bào)告選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，并制訂完整的施工處理方案，如加固措施、增強(qiáng)支護(hù)措施中，即需對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保材料性能、工藝的強(qiáng)度發(fā)揮作用；（3）需在施工處理后對(duì)其進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)巡檢，確保施工有效的情況下，給出最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

4公路隧道軟巖大變形施工處理措施

4.1工程概況

昭樂高速公路轎頂隧道工程項(xiàng)目屬特長(zhǎng)型公路隧道類型。隧道總長(zhǎng)、最大埋深分別為6318.00m,555.11m。設(shè)計(jì)方案以分離式隧道為準(zhǔn)，左、右線長(zhǎng)度分別為6318.00m,6307.00m。由于隧道位置土質(zhì)以砂泥巖、泥巖為主，水平薄層狀，圍巖強(qiáng)度為5~30MPa，高程為931.34~1560m，山頂呈饅頭狀、脊?fàn)睿瑑蓚?cè)山坡呈緩坡與陡坎（崖）相間地形，寬緩平臺(tái)處地形坡度一般為10°~30°。在隧道穿F3斷層位置的軟巖極破碎，穩(wěn)定性差，初期支護(hù)不到位即會(huì)造成坍塌問題。按照軟巖大變形成因分析，發(fā)現(xiàn)其原因主要是地下水發(fā)育、支護(hù)參數(shù)偏弱、臺(tái)階法施工中圍巖沉降變形控制不到位、設(shè)計(jì)變更不及時(shí)。遵循施工處理流程進(jìn)行細(xì)致觀察后，確定24h內(nèi)（觀測(cè)頻率4h/次）變形量已經(jīng)達(dá)到68mm，累計(jì)量達(dá)到388mm。因此，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行應(yīng)急處理。

4.2應(yīng)急處理措施

（1）加設(shè)間距為1m×1m的14m注漿小導(dǎo)管，于左側(cè)拱腳位置實(shí)施注漿固結(jié)處理，使拱架背后巖體強(qiáng)度提升，并在增強(qiáng)軟巖自穩(wěn)能力的同時(shí)，達(dá)到對(duì)變形情況的有效控制。（2）采用臨時(shí)仰拱支撐技術(shù)，對(duì)變形段的應(yīng)力集中點(diǎn)進(jìn)行有效控制，旨在封閉為變形段拱架，使巖體應(yīng)力有效分散[圖1（a）]。（3）在找到水源集中點(diǎn)后，采用放水卸壓處理措施，有效降低水壓力擠壓風(fēng)險(xiǎn)[圖1（b）]。（4）采用超前預(yù)注漿工藝對(duì)掌面子前方巖體進(jìn)行固結(jié)處理，預(yù)防大變形加劇[圖1（c）]。（5）調(diào)整Ⅳ級(jí)大變形軟巖段支護(hù)參數(shù)，具體內(nèi)容見表1。

4.3配套處理措施

在該項(xiàng)目中配套應(yīng)用了“超前地質(zhì)預(yù)報(bào)+監(jiān)控量測(cè)”信息化管理系統(tǒng)及相關(guān)施工技術(shù)。一方面，根據(jù)預(yù)報(bào)“超前地”掌握了軟巖變化情況，為軟巖大變形問題的處理提供了數(shù)據(jù)支持。如在隧道斷層破碎帶，通過對(duì)軟巖掌子面前面情況的充分了解，及時(shí)進(jìn)行了軟巖預(yù)加固處理，較好地預(yù)防了大變形的加劇與惡性發(fā)展。另一方面，在“電子眼監(jiān)控”與“掃描量測(cè)”的技術(shù)支持下，對(duì)洞內(nèi)、洞外的支護(hù)段襯砌軟巖情況進(jìn)行了全面監(jiān)控、精準(zhǔn)量測(cè)，確保了數(shù)據(jù)的真實(shí)性與反映情況的變化性。實(shí)時(shí)化的數(shù)據(jù)監(jiān)控量測(cè)，有效保障了應(yīng)急處理方案中的技術(shù)選擇的有效性。尤其在軟巖變形數(shù)據(jù)、應(yīng)力變化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面，極大地保障了支護(hù)措施應(yīng)用的合理性。

4.4施工處理效果評(píng)估

施工后對(duì)K6+930進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用應(yīng)急支護(hù)措施與配套處理措施后，周邊收斂值、拱頂沉降值暫趨穩(wěn)定。具體分析如下。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)周邊收斂速率、拱頂沉降超過預(yù)警值4mm/d后，即需進(jìn)行預(yù)警后的應(yīng)急處理。該項(xiàng)目于同年12月1—6日，周邊收斂、拱頂沉降平均速率分別為15mm/d,25mm/d。同時(shí)，在1~7d，由于下臺(tái)階開挖造成周邊收斂、拱頂沉降發(fā)生驟變現(xiàn)象，累計(jì)值分別達(dá)到130mm,320mm。由于情況緊急，項(xiàng)目部及時(shí)停工。針對(duì)隧道大變形進(jìn)行應(yīng)急處理。通過實(shí)施一系列配套施工處理措施后，12月17日，該項(xiàng)目的周邊收斂值、拱頂沉降值，均趨于穩(wěn)定，分別為148mm,450mm。表明應(yīng)用支護(hù)措施起到了實(shí)際作用。監(jiān)控量測(cè)位置–時(shí)間曲線如圖2所示。

5結(jié)束語

公路隧道軟巖大變形問題屬于公路工程常見問題，由于影響因素較多，成因相對(duì)復(fù)雜。在實(shí)際軟巖大變形問題處理過程中，一方面，應(yīng)注重?cái)?shù)據(jù)化管理，盡可能在現(xiàn)階段使用的信息管理系統(tǒng)條件下，擴(kuò)大信息技術(shù)的應(yīng)用效力。另一方面，應(yīng)以實(shí)際的監(jiān)控量測(cè)，結(jié)合實(shí)際原因選擇針對(duì)性強(qiáng)、適用性強(qiáng)的施工處理技術(shù)，應(yīng)用聯(lián)合方案快速做好對(duì)大變形的有效控制。再根據(jù)常規(guī)的施工處理方案，采用綜合治理的辦法，具體解決其中存在的問題。通過以上初步分析，建議在實(shí)踐過程中，盡量在軟巖大變形發(fā)生機(jī)制與規(guī)律的前提下，嚴(yán)格遵循施工處理中預(yù)設(shè)的原則，按部就班地完成操作流程，以確保施工處理的有效性。

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作者:張興輝 單位:中交第二公路工程局有限公司