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【摘 要】大跨度软弱围岩隧道因其围岩软弱、开挖跨度大、难以控制围岩稳定性等问题，给施工带来了一定难度和风险，如果控制不当，便可能导致大变形、塌方等工程事故。双侧壁导坑法对于跨度大、围岩条件较差、地表沉陷要求严格的隧道比较适用，有利于隧道围岩的稳定性；微台阶留核心土法施工不需临时支护，并且各台阶平行作业，可保证支护结构的承载能力，也更有利于确保工程施工质量。文章简要探讨了这两种施工方法的技术特性，并结合工程实例进行了分析。
【关键词】大跨度；软弱围岩；隧道施工；双侧壁导坑法；微台阶留核心土法
大跨度软弱围岩隧道施工一直是个工程上的技术难题，由于围岩软弱、开挖跨度大，使得围岩的稳定性难以控制，施工控制不当的话可能出现大变形、塌方冒顶或边仰坡垮塌等事故。尤其是结构高跨比较小的隧道，其呈现出的扁平状更加不利于结构的稳定性，扁平状洞室开挖后很容易降低围岩稳定性，集中围岩的应力，相对的增大了其松弛压力，当围岩变形应力超过支护结构提供的内力时，便会直接威胁到隧道的施工安全。为解决大跨度隧道形状扁平、围岩稳定性差的问题，通常对于大跨度隧道洞口段进行缩小开挖断面、分部开挖，以提高围岩稳定性，双侧壁导坑法和微台阶留核心土法便是两种最为常用的施工方法。下面简要探讨这两种大跨度软弱围岩隧道施工技术，并结合工程实例进行分析。
一、双侧壁导坑法及其特征
双侧壁导坑法，即先在隧道两侧开挖高度要大于跨度的两个小的导洞，这样就使得竖向荷载明显大于水平荷载，有利于结构的受力。通过施作主洞初期支护和临时支护体系，使得隧道的开挖断面相应地减小，从而提高围岩稳定性。图1为双侧壁导坑法的施工顺序。
图1 双侧壁导洞法施工工序
先施作拱部超前支护、并注浆加固地层，然后开始对①部分土方进行开挖，开挖过程中应及时施作初期支护和临时支护；然后依次对后面的第②～⑦部分土方进行开挖，逐段拆除临时侧壁，由上至下对防排水系统进行施作，最后施作仰拱和拱墙衬砌Ⅸ部分。
双侧壁导坑法对于跨度大、围岩条件较差、地表沉陷要求严格的隧道比较适用，其优点是导坑高度大于跨度，导坑断面形状有利于承受较大的竖向荷载，避免应力过于集中；增设有大量临时支撑，使每个单元在开挖后马上就组成稳固的环形，杜绝变形的产生和发展，能在开挖过程中有效地抵抗开挖扰动和结构荷载转换。但同时双侧壁导坑法也有一定的缺点，即开挖断面小，增加了临时支撑，减缓施工速度，同时增加工程成本，并且左右两侧导坑分别独立施工，可能发生两侧钢支撑不能正常对接的现象，从而大大降低结构的承载能力。
二、微台阶留核心土法及其特征
此法是通过在隧道上台阶进行环形开挖，台阶高度不宜小于跨度的0.3倍，施作拱圈的初期支护结构，推进一个2～3m台阶后，左右错开开挖中（下）台阶两侧边墙，再开挖中间预留核心土。各台阶平行作业。此法应先对拱部进行开挖，由于一般都是高度小于跨度，在竖向荷载显著大于水平荷载，不利于结构的受力，所以应对上覆围岩进行适当的保护，只允许人工或机械开挖，防止造成较大的扰动。在竖向松动荷载较大的情况下，若为了控制开挖断面而大量压缩开挖高度，则可能造成拱圈过于平坦，受力上不成拱，从而使得支护结构沉降、裂损，所以应注意协调好开挖高度和跨度之间的比例关系。
微台阶留核心土法的施工顺序：（1）先对上部弧形导坑进行开挖，留核心土，并施作初期支护；（2）对中(下)台阶侧导坑进行开挖，并施作墙部初期支护；（3）开挖中心预留核心土以及隧道底部，并进行初期支护；（4）及时施作仰拱、封闭成环。
当围岩具有一定粘性和自稳能力，并具备机械或人工开挖条件时，应优先考虑采用微台阶留核心土法；但应注意当围岩为松散土体、土夹石时，一般不要采用此法，因为其顶部围岩通常都难以自稳；此外，若上覆为具有一定强度的薄层岩体，微台阶留核心土法也不适用，因爆破开挖可能导致上覆岩体完成松动，使得所有荷载都作用在拱圈初支结构上，可能导致其出现裂损。
微台阶留核心土法施工的优点是开挖不需临时支护，并且各台阶平行作业，既节省了材料又加快了进度；此法主洞支护结构是依次施作，可保证支护结构的承载能力，也更有利于确保工程施工质量。但此法也有一定的缺点，即结构跨度大于高度，不利于结构的受力，并且开挖高度小而跨度大，导致拱圈平坦，可能引起支护结构沉降、裂损；此外，由于环形开挖部分作业面狭窄，其空间只够人工或小型机械进行作业，增加了施工难度。
三、大跨度软弱围岩施工工程实例分析
1．工程概况。某隧道采用上下行分离式、双向6车道布置，隧道全长约1900米，隧道单洞开挖断面为18m，净高5m。隧道进出口段岩体完整性差，围岩类别为Ⅴ级，隧道洞身段也以Ⅴ级软弱围岩为主。
2．洞口段软弱围岩段施工。该隧道洞口段围岩整体性差，成洞面要逐级开挖逐级防护，在进洞开挖之前，应在洞口完成防护并完成成洞面超前预支护，并且还应采取以下进洞加强措施来保证施工及结构安全：（1）加强地表和洞内测量，发现地表及支护下沉较大，则应对支护参数进行调整；（2）确保排水畅
通，做好边仰坡外的截水沟、洞口排水沟；（3）制定进洞施工实施方案及安全保证措施；（4）对洞口软弱围岩进行超前预注浆
加固；（5）为防止雨水冲刷洞口，应及时做好洞口及洞顶防护及绿化工作。
3．正洞软弱围岩段施工。当围岩软弱、松散时，便可能加快围岩变形速度，缩短自稳时间，使得初期支护早期强度满足不了围岩稳定要求，可能造成围岩失稳坍塌事故。所以为了确保施工安全，就应选择科学合理的施工方法，本工程采用双侧壁导坑法进行施工。在对洞口采用大管棚（小导管）超前支护后，采用双侧壁导坑法施工，其施工技术方法如下：（1）洞身拱部注浆小导管超前预支护施工。（2）对图1中的①单元进行超前中空注浆锚杆支护施工，然后对其进行开挖；喷5cm厚混凝土封闭①单元掌子面，然后施作导坑周边的初期支护和临时支护，喷4cm混凝土并挂φ6.5钢筋网，然后用I20a工字钢进行临时支撑，安设锁脚锚杆和临时仰拱后，施作注浆小导管，再挂一层φ6.5钢筋网，并复喷C20砼至设计厚度。（3）滞后于①单元30m后，按照相同的施工工艺对第②单元进行开挖和支护施工；此后在每个单元施工30m后，开始进行按照相同的工艺依次对下一个单元进行施工，直至第⑦单元。（4）对测量监控的结果进行分析，符合安全情况时可将临时钢架支撑及临时钢架仰拱予以拆除；灌注仰拱C30钢筋砼二次衬砌，再对基底C20砼垫层进行施工，边墙灌注C30钢筋砼二次衬砌。 4．施工中应注意的事项。（1）隧道施工应严格遵循“先探测、管超前、强支护、弱爆破、严控水、早衬砌”的原则。（2）施工前应详细调查研究隧道所通过地段地质情况，确定围岩类别，尤其应注意查明断层地段的地下水情况；结合工期及质量要求，根据软弱围岩的水文地质与工程地质特征来合理选定施工技术方案，做好相关的安全防范措施。（3）通过超前钻孔、地质雷达及TSP203超前地质预报等手段，做好超前地质预报工作，探明前方的地质及水文情况，结合地质变化情况及时做好支护及施工参数的调整。（4）严格控制开挖进尺，及时施作初期支护，使开挖断面尽快封闭成环。（5）水是控制土质围岩类别的一个重要指标，粉砂质泥岩在富水段施工时，应严格做好防水措施，可采用全断面注浆防水，或采取相关的降水措施，减少地下水对施工的影响。（6）长大软弱围岩隧道无轨运输施工，一定要做好通风工作，本次施工过程中及时打通左右隧道间的横通道，极大地改善隧道内部的气流通风条件。
5．工程施工效果。该隧道主体工程从开始施工至全线贯通，仅用时15个月，施工中所采取的双侧壁导坑法技术措施很好地解决了大跨度软弱围岩隧道的施工难题，其结构简单，施工进度快，安全可靠，较好的控制了工程项目的施工成本及进度，并且在施工中未发生任何大的安全事故，经过相关的施工质量检测后，获得了建设单位、监理单位、设计单位以及社会各界的好评。
四、结语
总之，大跨度软弱围岩隧道施工受地质困素影响极大，施工中应以监控量测作为指导，做到短进尺、早支护、勤量测、速反馈，以确保施工过程和隧道结构的安全。由于开挖出的隧道地质情况可能变化较大，情况远比设计复杂，所以施工过程中还应有一个再认识的过程。施工过程中做到各个环节紧密配合，各个工序衔接紧凑，出现问题及时同设计及监理部门进行沟通，及时将量测结果向设计部门反馈，由后者依次及时修正设计、调整支护参数，保证结构的受力需要，提高围岩的稳定性，确保隧道施工安全、有序的进行。
参 考 文 献
[1]郑联伟，罗雪峰．软弱围岩隧道施工技术[J]．中国水运．2010（1）
[2]陈鉴光，张运良，曹伟．对软弱围岩隧道施工方法及施工工艺措施的探讨[J]．公路工程．2011（4）
[3]漆国富．软弱围岩隧道大变形施工控制技术[J]．公路与汽运．2010（1）
[4]夏润禾，徐向叶．铁路软弱围岩隧道施工安全风险管理技术与实践[J]．地下空间与工程学报．2011（S2）
【关键词】大跨度；软弱围岩；隧道施工；双侧壁导坑法；微台阶留核心土法
大跨度软弱围岩隧道施工一直是个工程上的技术难题，由于围岩软弱、开挖跨度大，使得围岩的稳定性难以控制，施工控制不当的话可能出现大变形、塌方冒顶或边仰坡垮塌等事故。尤其是结构高跨比较小的隧道，其呈现出的扁平状更加不利于结构的稳定性，扁平状洞室开挖后很容易降低围岩稳定性，集中围岩的应力，相对的增大了其松弛压力，当围岩变形应力超过支护结构提供的内力时，便会直接威胁到隧道的施工安全。为解决大跨度隧道形状扁平、围岩稳定性差的问题，通常对于大跨度隧道洞口段进行缩小开挖断面、分部开挖，以提高围岩稳定性，双侧壁导坑法和微台阶留核心土法便是两种最为常用的施工方法。下面简要探讨这两种大跨度软弱围岩隧道施工技术，并结合工程实例进行分析。
一、双侧壁导坑法及其特征
双侧壁导坑法，即先在隧道两侧开挖高度要大于跨度的两个小的导洞，这样就使得竖向荷载明显大于水平荷载，有利于结构的受力。通过施作主洞初期支护和临时支护体系，使得隧道的开挖断面相应地减小，从而提高围岩稳定性。图1为双侧壁导坑法的施工顺序。
图1 双侧壁导洞法施工工序
先施作拱部超前支护、并注浆加固地层，然后开始对①部分土方进行开挖，开挖过程中应及时施作初期支护和临时支护；然后依次对后面的第②～⑦部分土方进行开挖，逐段拆除临时侧壁，由上至下对防排水系统进行施作，最后施作仰拱和拱墙衬砌Ⅸ部分。
双侧壁导坑法对于跨度大、围岩条件较差、地表沉陷要求严格的隧道比较适用，其优点是导坑高度大于跨度，导坑断面形状有利于承受较大的竖向荷载，避免应力过于集中；增设有大量临时支撑，使每个单元在开挖后马上就组成稳固的环形，杜绝变形的产生和发展，能在开挖过程中有效地抵抗开挖扰动和结构荷载转换。但同时双侧壁导坑法也有一定的缺点，即开挖断面小，增加了临时支撑，减缓施工速度，同时增加工程成本，并且左右两侧导坑分别独立施工，可能发生两侧钢支撑不能正常对接的现象，从而大大降低结构的承载能力。
二、微台阶留核心土法及其特征
此法是通过在隧道上台阶进行环形开挖，台阶高度不宜小于跨度的0.3倍，施作拱圈的初期支护结构，推进一个2～3m台阶后，左右错开开挖中（下）台阶两侧边墙，再开挖中间预留核心土。各台阶平行作业。此法应先对拱部进行开挖，由于一般都是高度小于跨度，在竖向荷载显著大于水平荷载，不利于结构的受力，所以应对上覆围岩进行适当的保护，只允许人工或机械开挖，防止造成较大的扰动。在竖向松动荷载较大的情况下，若为了控制开挖断面而大量压缩开挖高度，则可能造成拱圈过于平坦，受力上不成拱，从而使得支护结构沉降、裂损，所以应注意协调好开挖高度和跨度之间的比例关系。
微台阶留核心土法的施工顺序：（1）先对上部弧形导坑进行开挖，留核心土，并施作初期支护；（2）对中(下)台阶侧导坑进行开挖，并施作墙部初期支护；（3）开挖中心预留核心土以及隧道底部，并进行初期支护；（4）及时施作仰拱、封闭成环。
当围岩具有一定粘性和自稳能力，并具备机械或人工开挖条件时，应优先考虑采用微台阶留核心土法；但应注意当围岩为松散土体、土夹石时，一般不要采用此法，因为其顶部围岩通常都难以自稳；此外，若上覆为具有一定强度的薄层岩体，微台阶留核心土法也不适用，因爆破开挖可能导致上覆岩体完成松动，使得所有荷载都作用在拱圈初支结构上，可能导致其出现裂损。
微台阶留核心土法施工的优点是开挖不需临时支护，并且各台阶平行作业，既节省了材料又加快了进度；此法主洞支护结构是依次施作，可保证支护结构的承载能力，也更有利于确保工程施工质量。但此法也有一定的缺点，即结构跨度大于高度，不利于结构的受力，并且开挖高度小而跨度大，导致拱圈平坦，可能引起支护结构沉降、裂损；此外，由于环形开挖部分作业面狭窄，其空间只够人工或小型机械进行作业，增加了施工难度。
三、大跨度软弱围岩施工工程实例分析
1．工程概况。某隧道采用上下行分离式、双向6车道布置，隧道全长约1900米，隧道单洞开挖断面为18m，净高5m。隧道进出口段岩体完整性差，围岩类别为Ⅴ级，隧道洞身段也以Ⅴ级软弱围岩为主。
2．洞口段软弱围岩段施工。该隧道洞口段围岩整体性差，成洞面要逐级开挖逐级防护，在进洞开挖之前，应在洞口完成防护并完成成洞面超前预支护，并且还应采取以下进洞加强措施来保证施工及结构安全：（1）加强地表和洞内测量，发现地表及支护下沉较大，则应对支护参数进行调整；（2）确保排水畅
通，做好边仰坡外的截水沟、洞口排水沟；（3）制定进洞施工实施方案及安全保证措施；（4）对洞口软弱围岩进行超前预注浆
加固；（5）为防止雨水冲刷洞口，应及时做好洞口及洞顶防护及绿化工作。
3．正洞软弱围岩段施工。当围岩软弱、松散时，便可能加快围岩变形速度，缩短自稳时间，使得初期支护早期强度满足不了围岩稳定要求，可能造成围岩失稳坍塌事故。所以为了确保施工安全，就应选择科学合理的施工方法，本工程采用双侧壁导坑法进行施工。在对洞口采用大管棚（小导管）超前支护后，采用双侧壁导坑法施工，其施工技术方法如下：（1）洞身拱部注浆小导管超前预支护施工。（2）对图1中的①单元进行超前中空注浆锚杆支护施工，然后对其进行开挖；喷5cm厚混凝土封闭①单元掌子面，然后施作导坑周边的初期支护和临时支护，喷4cm混凝土并挂φ6.5钢筋网，然后用I20a工字钢进行临时支撑，安设锁脚锚杆和临时仰拱后，施作注浆小导管，再挂一层φ6.5钢筋网，并复喷C20砼至设计厚度。（3）滞后于①单元30m后，按照相同的施工工艺对第②单元进行开挖和支护施工；此后在每个单元施工30m后，开始进行按照相同的工艺依次对下一个单元进行施工，直至第⑦单元。（4）对测量监控的结果进行分析，符合安全情况时可将临时钢架支撑及临时钢架仰拱予以拆除；灌注仰拱C30钢筋砼二次衬砌，再对基底C20砼垫层进行施工，边墙灌注C30钢筋砼二次衬砌。 4．施工中应注意的事项。（1）隧道施工应严格遵循“先探测、管超前、强支护、弱爆破、严控水、早衬砌”的原则。（2）施工前应详细调查研究隧道所通过地段地质情况，确定围岩类别，尤其应注意查明断层地段的地下水情况；结合工期及质量要求，根据软弱围岩的水文地质与工程地质特征来合理选定施工技术方案，做好相关的安全防范措施。（3）通过超前钻孔、地质雷达及TSP203超前地质预报等手段，做好超前地质预报工作，探明前方的地质及水文情况，结合地质变化情况及时做好支护及施工参数的调整。（4）严格控制开挖进尺，及时施作初期支护，使开挖断面尽快封闭成环。（5）水是控制土质围岩类别的一个重要指标，粉砂质泥岩在富水段施工时，应严格做好防水措施，可采用全断面注浆防水，或采取相关的降水措施，减少地下水对施工的影响。（6）长大软弱围岩隧道无轨运输施工，一定要做好通风工作，本次施工过程中及时打通左右隧道间的横通道，极大地改善隧道内部的气流通风条件。
5．工程施工效果。该隧道主体工程从开始施工至全线贯通，仅用时15个月，施工中所采取的双侧壁导坑法技术措施很好地解决了大跨度软弱围岩隧道的施工难题，其结构简单，施工进度快，安全可靠，较好的控制了工程项目的施工成本及进度，并且在施工中未发生任何大的安全事故，经过相关的施工质量检测后，获得了建设单位、监理单位、设计单位以及社会各界的好评。
四、结语
总之，大跨度软弱围岩隧道施工受地质困素影响极大，施工中应以监控量测作为指导，做到短进尺、早支护、勤量测、速反馈，以确保施工过程和隧道结构的安全。由于开挖出的隧道地质情况可能变化较大，情况远比设计复杂，所以施工过程中还应有一个再认识的过程。施工过程中做到各个环节紧密配合，各个工序衔接紧凑，出现问题及时同设计及监理部门进行沟通，及时将量测结果向设计部门反馈，由后者依次及时修正设计、调整支护参数，保证结构的受力需要，提高围岩的稳定性，确保隧道施工安全、有序的进行。
参 考 文 献
[1]郑联伟，罗雪峰．软弱围岩隧道施工技术[J]．中国水运．2010（1）
[2]陈鉴光，张运良，曹伟．对软弱围岩隧道施工方法及施工工艺措施的探讨[J]．公路工程．2011（4）
[3]漆国富．软弱围岩隧道大变形施工控制技术[J]．公路与汽运．2010（1）
[4]夏润禾，徐向叶．铁路软弱围岩隧道施工安全风险管理技术与实践[J]．地下空间与工程学报．2011（S2）