论防治隧道软岩大变形的技术研究

1、    论防治隧道软岩大变形的技术研究    刘鹏祖摘要：随着我国社会的不断飞速发展，人们对隧道施工技术提供了更多的要求，尤其是针对隧道修筑过程当中的一些高地应力区，其非常容易造成隧道软岩大变形等诸多问题的出现。因此，研究防治隧道软岩大变形的技术就具有非常重大的现实意义。本文主要分析了隧道软岩大变形的原因，提出了软岩隧道大变形防治的一些相关的措施。关键词：防治；隧道软岩；大变形；技术研究中图分类号：u458文献标识码：a前言目前，随着我国铁路建筑事业的不断快速发展，人们对铁路建设的要求的关注也越来越多，其要求也越来越高。但是，我国现阶段铁路建设的隧道也随

2、着人们生活要求的提高，以及社会的迅猛发展也越来越多，并且隧道软岩大变形的问题在我国铁路建设的过程当中也是经常的发生，为了解决铁路建设过程之中的隧道软岩大变形等问题就显得至关重要，也是目前我国铁路建设过程之中一个迫在眉睫、尚待解决的关键性问题。由于隧道软岩大变形会导致支护系统的进一步破坏，甚至会发生隧道坍塌等现象，进而严重影响隧道的安全性和施工进度。通过本文，笔者一方面希望能够起到一个抛砖引玉的作用，另一方面希望能够给相关人员起到一定的指导作用。一、隧道软岩大变形原因分析1.1地应力场对隧道变形的影响隧道的横截面积一般比较的大，使得隧道地段处的应力也很大。尤其是对于软岩隧道而言，其地应力场对隧道

3、变形的影响更加明显。软岩隧道通过变形而形成炭质岩，进而容易产生严重的变形，还会导致隧道岩体出现破坏现象。因此，高地应力是隧道发生变形的主要前提。1.2地下水对隧道变形的影响地下水的存在对隧道岩体会产生静力作用，进而会导致隧道发生变形。地下水对岩体会造成损伤，主要是会导致岩体的强度下降。同时，对于页岩等岩体，一旦遇到水就会出现软化等现象，这更加会对岩体造成损伤。隧道局部位置处的水也会降低岩体的强度，进而就会加剧隧道的变形。因此，地下水的存在是隧道发生变形的主要内在原因之一，也是最主要的原因之一。1.3围岩强度对隧道变形的影响隧道软岩主要由砂质页岩、粉砂页岩和炭质页岩等诸多物质组成，其中，围岩对隧

4、道的强度也具有一定的影响。由于各种岩体的抗压强度不一样，使得在进行隧道开挖时岩体变形的程度也会不一样，一般当围岩压力超过岩体的抗压强度的时候，岩体就会发生形变现象，而且压力越大，形变的程度也就更加的严重。但是，炭质页岩岩体的抗压强度明显低于砂质页岩岩体和灰岩岩体的抗压强度，因而在进行隧道开挖的过程之中，炭质页岩岩体更加容易出现变形的现象。此外，由于围岩风化比较严重，也会是围岩的强度急剧下降。因此，围岩的抗压强度是隧道发生形变的本质因素。1.4初期支护对隧道变形的影响在进行隧道设计的时候，就应该考虑支护对隧道带来的影响。一旦锚杆没有打进到岩体中，就不能够形成稳固的围岩圈，进而也就不能够充分的控制

5、围岩的流塑性变形，这也是导致隧道出现大变形的一种情况。围岩地段设置钢架的时候，一定要能够抵抗巨大的压力，以防止初期支护造成的隧道变形。因此，设计预留变形量也会在一定程度上减少隧道的变形。1.5施工方法对隧道变形的影响施工方法也是影响隧道围岩变形的重要因素之一。一般情况下，由于施工期比较的短，现场管理也不到位，使得预防软岩变形的措施也不是很强，这样也就会导致施工过程之中隧道软岩出现较大变形的现象。同时，如果所使用的施工机械不能够达到施工的要求，也会造成软岩围岩出现较大变形的现象，并且由于施工造成的软岩变形主要是出现在钢架的一侧。二、软岩隧道大变形防治措施2.1设计方面隧道的开挖设计，一般是先设置

6、柔性支护，可以使围岩出现一定的变形，这样做是为了释放地应力，以充分的发挥围岩的自承载作用，主要是使围岩和初期支护的组合能够共同承载负荷。隧道的设计一般是按照以下原则进行的，第一，是优化隧道的洞形，选择合理的断面。目前，我国隧道设计都是采用马蹄形的断面，选择这种形状的断面主要是为了保证隧道结构的安全性。但是，在容易出现大变形的高地应力区域，我们一般应该优先的选择椭圆形断面。第二，采取合理的措施来控制隧道的变形。由于高地应力、地下水和软弱围岩等诸多因素，都将会导致隧道出现变形，但是，通过采取合理的手段对围岩进行加固，是可以有效地控制软岩大变形的。现在，长锚杆是控制软岩出现大变形的重要手段，确定锚杆

7、的长度应该按照设计的原则来进行围岩松动圈的打入，以保证能够形成稳固的围岩加固圈。由于隧道局部会受到构造的影响，隧道炭质页岩地段的锚杆也应该按照设计的要求来确定其长度。同时，采取上层支护也是控制软岩大变形的重要手段，但是，第一层支护是承载压力的主要部分，第二层支护主要是为了稳定围岩的作用。此外，还可以采取可缩性的钢架等措施来释放软岩的局部变形，以保证能够控制整体隧道的变形。第三，采取先柔性支护的方式，后采用刚性支护的方式。这种加固围岩的方式主要是指以锚杆和钢架等组合共同起承载作用，以能够释放围岩的大部分压力。第四，预留变形，防止隧道出现空洞现象。高地应力和地下水的存在，就会导致软岩围岩发生不同程

8、度的大变形，在开挖隧道时预留一定的变形量，还能防止初期支护时形成净空现象。同时，适当的预留变形量还可以释放地应力，有效减少围岩的承载力。尤其是隧道高地应力地段，预留变形量释放地应力的效果更加明显。当然，采用双层支护时，也要合理地设置预留变形量，以保证隧道施工过程的顺利进行。第五，封闭隧道应该形成环状，以防止局部变形过大等问题。隧道施工中应该及时封闭隧道，同时还应该保证封闭的形状形成环状，进而有效增加隧道结构的强度及其负载能力，防止局部变形过大，以保证隧道的结构保持圆形和椭圆形的结构，同时，这种结构还能有效优化隧道结构的负载分布，从而增加结构的安全性。2.2施工方面在完成隧道开挖后，一定要适当释

9、放软岩的应力，当应力释放一旦到达一定的程度，就会及时起到有效的支护。同时，还要采取预留支护和钢架等结构进行支护，以保证隧道结构的安全性，同时一定要确保围岩不出现空洞现象。在施工方面，一般可以采取以下几种措施防止隧道软岩出现发变形，第一，减少对围岩的扰动。在隧道施工过程中，应该尽量减少外界环境对围岩的影响，进而控制围岩的变形。具体可以从两个方面进行控制，首先，严格控制爆破的数据，采用的爆破方式应该保证其振动更加小，尽量减少对围岩的干扰，如果一次爆破对围岩的扰动比较大，则可以考虑分段分部位批次爆破；其次，采用预留支护等手段，对围岩软弱处进行支护，并且预留一定的预留开挖量，使围岩的应力能够得到一定的

10、释放，这样有利于围岩应力重分布，以便充分发挥围岩的自稳能力。并且在合理的时间及时施工初期支护以加固围岩的结构，进而防止围岩的大变形。第二，采用多层支护的方式。首先，可以采用超前小导管注浆，必要的时候可以采用双排超前小导管。其次，拱顶和边墙采用径向注浆小导管，可以采用梅花形布置对围岩进行加固。在进行隧道施工的过程中，可以先采用锚杆控制软岩的结构，喷锚结合的方式对围岩进行加固，在限制围岩变形的同时还应该释放围岩的承载力，以防止隧道出现大变形等现象的发生。同时，在初期支护的钢拱架上增加锁脚锚杆。第三，采取短台阶的方式进行隧道开挖。根据围岩的强度和断面的大小采用不同的开挖方式，例如断面较大并且围岩比较

11、破碎的时候可以考虑采用三台阶七部开挖法，或者crd法等开挖方法。上台阶与中、下台阶的距离应该按照设计的要求来规定，这样可以有效地减缓围岩出现变形的可能性，使得隧道能够更早地完成封闭成环，控制软岩大变形的产生。第四，及早的施工仰拱，这样更利于围岩的稳定。仰拱施做的越早，越利于隧道断面形成鸡蛋壳效应。第五，快速“强行”联合支护：对于有膨涨变形的隧道，二次衬砌不能等到初期支护稳定后才进行，而应该在适当的时间快速“强行”实施二次衬砌。三、总结总而言之，随着我国交通事业的不断发展，我国现在隧道工程也取得了快速的发展。目前，地下控制的开发和利用能够获得更多的交通空间，使得交通隧道的工程在现代交通中的地位更加重要。隧道软岩大变形