中铁七局集团第四工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：大断面公路隧道穿越软弱破碎的围岩地段，由于围岩自稳能力差，变形量大，容易产生变形失稳导致安全事故。大断面隧道开挖断面大，通常呈扁平状，更容易产生较大的变形。因此，在隧道开挖之前必须进行详细的地质勘测，并在施工过程中进行超前地质探测，对隧道支护结构进行合理设计，有效控制软岩变形，避免发生安全事故。在施工过程中，开展监控量测掌握围岩和支护结构的变形情况，进行动态施工管理，对支护结构的设计参数进行修正，保证隧道结构安全稳定。结合大断面软岩隧道施工案例，制定施工方案，并开展监控量测分析监测数据确定支护结构的合理性。
关键词：公路隧道；新奥法；监控量测；围岩稳定性；超前地质预报
引言
我国是一个多山国家，山区面积约占国土总面积的70%。在山区建设公路必然会遇到地形障碍，与以往的普遍做法—盘山绕行或切坡深挖相比，隧道方案不仅可缩短行车里程，提高线形标准，增强运营安全，还可节省用地，保护生态环境等；因此，采用隧道方案穿越山岭，自20世纪90年代以来迅速发展。而后，随着交通量的日益增大，传统两车道隧道已逐渐不能满足功能需求，三车道、四车道等大跨扁平隧道应运而生。由于大断面隧道形状扁平，又因受到线路条件限制而经常穿越软弱破碎岩体，致使围岩应力更集中，松弛应力更大，支护体系受力更为复杂，故如何在软弱围岩条件下进行大断面隧道施工已经成为工程界内一个难点和热点问题。
1岑水高速项目工程地质情况
本项目陈金顶隧道所在的地理位置为剥蚀低山区，其坡度在20度至40度的范围之间。同时，在本隧道的局部地区，存在山势较为陡峭的地貌特点，且在坡面上存在一定量的植被，生长较为茂盛。从地表情况来看，此处地面表层主要存在三层结构，分别是为碎石土、软塑状粉质黏土夹碎石以及全风化晶屑凝灰岩。这一工程项目地下水的类型为孔隙潜水，在雨季时由于受到地面水的补给，因此存在着较为丰富的水量。在地下水之下的是强～弱风化晶屑凝灰岩，其特征表现为节理缝隙发育，且岩质表现为了较好的密实性，同时具有较高的硬度。在进行隧道设计的过程中，由于受到实际情况的限制，隧道在一段相对较长的距离之内沿着坡脚穿行，这样一来，就在一定程度上导致了隧道的进口段左侧出现了偏压的情况，出口段右侧同时也出现了偏压，这会对隧道造成一定程度的影响，需要采取科学有效的施工工艺与施工技术进行解决。
2大断面软岩隧道施工变形监测与分析
2.1监控量测目的
监控量测的主要目的有：1）了解围岩稳定性、支护结构承载能力和安全性信息；2）确定初期支护补强及二次衬砌合理的施作时间；3）为施工中调整围岩级别、变更设计方案及参数、优化施工方案及施工工艺提供依据；4）积累量测数据，为今后隧道的设计、施工与研究提供工程类比的依据。
2.2大断面软岩隧道支护结构设计方案
为了保证隧道安全施工，在施工前对边仰坡进行防护，在洞口段进行超前长管棚施工，为进洞做好准备。隧道洞口段属于浅埋段，为了保证围岩稳定，采用30m超前长管棚进行支护，管棚采用108钢花管，壁厚6mm，环向间距为50cm，倾角为1°，采用水泥—水玻璃双液注浆。隧道围岩破碎，稳定性差，设计采用钢拱架+锚杆钢筋网+喷射混凝土联合支护。Ⅴ级围岩段初期支护结构设计：钢拱架选用Ⅰ20工字钢，布置间距为75cm。双层钢筋网片，钢筋网片采用8盘条加工，网格尺寸200mm×200mm。锚杆选用25中空注浆锚杆，长度为350cm，纵环间距80cm×100cm。超前支护采用超前小导管，选用42无缝钢管，长度450cm，环向间距40cm。
喷射混凝土选用C25喷射混凝土，设计厚度26cm。Ⅳ围岩段初期支护结构设计：钢拱架选用Ⅰ18工字钢，布置间距为80cm。单层钢筋网片，钢筋网片、锚杆、超前小导管选材和支护参数同Ⅴ级围岩段。喷射混凝土选用C25喷射混凝土，设计厚度24cm。为了检验隧道初期支护结构设计参数是否满足要求，施工过程中开展监控量测，进行动态施工管理，对支护参数进行修正设计，保证隧道结构的稳定性。
2.3施工处理技术分析
在进行施工时，需要按照相关的原则标准执行。我们综合考虑多方面的因素，充分结合了隧道进口段的地质特点，经过讨论与分析，确定该隧道施工加固处理原则为：对围岩的自稳能力进行详细评估，确保隧底地基承载力能够满足设计需求。（1）对明洞的长度进行一定程度上的调整，同时适当加大暗洞覆盖层厚度。对进口明洞段而言，原来设计此处长度为30m，但在实际的施工过程中发现存在欠合理的地方，然后结合现场地形情况对其进行了一定程度上的调整，调整之后的长度为45m。除此之外，还对暗洞进口覆盖层厚度进行了相应的调整，由原先的0.6m调整为3.0m的厚度。（2）采用双侧壁导坑法施工Ⅴ级软岩浅埋偏压地段。运用这一施工方法对开挖断面进行施工，能够做到化大为小，同时还可以边开挖边支护，对工作面的稳定性起到了十分有益的作用。（3）对超前预支护结构形式进行了一定程度上的调整，同时稳定工作面围岩。对于暗洞拱部而言，原设计42超前小导管预支护不变，但需要在此基础之上对108超前长管棚（40m）预支护进行一定程度的增加，将其环向间距控制在40cm左右。（4）对初期支护系统结构形式进行了有效的调整，这样一来，可以对围岩起到一定的稳定作用，对围岩侧压力进行了有效的降低。在原来的设计规划中，左侧的边墙采用22砂浆锚杆，现在对其做出一定的调整，调整为带排气装置的25中空注浆锚杆，控制其环向间距在1.0m左右，而纵向的间距则控制在0.8m，使其呈梅花形布置。
2.4超前地质预报
隧道工程地质条件的优劣直接影响施工安全、质量和进度，虽然隧道施工前设计单位提供了地质、水文资料，但有时因勘察设计精度的限制或其他各种原因，导致设计单位提交的隧道设计图中所给出的地质、水文资料与实际情况并不完全相符；因此，施工地质技术工作显得十分重要。超前地质预报作为隧道施工地质工作的一个大类，对隧道信息化管控、灾害防治和安全保障具有重要作用。本隧道左、右线均采用地质调查结合雷达探测的方法进行地质预报，预报距离约30m。地质调查由具有丰富经验的专业地质工程技术人员利用地质罗盘、地质锤、数码相机等，直接观察掌子面围岩情况，并填写地质与支护情况观察记录表，对前方围岩情况作出判断。雷达探测采用SIＲ－3000型地质雷达和100MHz天线进行。
结语
大断面软岩隧道围岩变形大、稳定性差，必须做好支护结构的设计与施工。通过分析大断面软岩隧道施工案例的施工方案，制定量测方案，对量测数据进行分析处理，得出以下结论：1）隧道拱顶下沉监测结果表明：在监测前期拱顶下沉变形量较大，变形速率较快，而后期变化逐步趋于平稳，没有出现较大突变等异常现象，说明围岩和支护结构变形已趋于稳定，支护结构设计合理；2）隧道周边位移监测结果表明：监测断面周边位移变化曲线也呈现前期位移变化大，变化速率快，但出现了小幅度波动，这是由于下台阶开挖扰动造成的，两条测线变形最终均趋于平稳，说明支护参数设计符合规范要求，可以保证隧道结构稳定。
参考文献：
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