1、軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術研究【摘要】當前，在軟弱地層中修建的隧道數量不斷增加，特別是大斷面隧道，這就對其施工流程以及施工技術和施工管理等要求逐漸提升。可是實際上當前的設計和施工能夠進行參考的還很少，管理人員經驗比較少，因此，要對其施工技術進行深入分析。【關鍵詞】軟弱地層；大斷面隧道；方案優化；三臺階七步法一、軟弱地層大斷面隧道的基本力學特征軟弱大斷面隧道的基本力學特征應該從以下幾個方面說起：第一，因為大斷面隧道的跨度增加，主要呈現扁平的拱形結構，因為這種結構近似于橢圓形，受到的承載力比較小，所以隧道開挖時會引起一系列的圍巖應力，這些圍巖應力在分布過程中是非常不利的，拱腳處的圍巖
2、應力相對較大，難以對隧道變形進行控制，對地基的承載能力提出相對較大的要求。第二，拱頂部位會相應的產生比較大的松弛圍巖壓力，這就導致了圍巖穩定性的不斷降低。因為隧道開挖的寬度和高度越來越大，對隧道底部的埋深提出一定的要求，如果在埋深較小、地層條件差、圍巖成拱的作用得不到有效發揮時，圍巖開始不斷的松散下落，這樣就會產生相對較大的松弛圍巖壓力。所以，軟弱地層大斷面隧道拱頂部位會產生較大的松弛圍巖壓力。二、工程概況某工程的隧道埋深為20m，最大埋深為50m，工程的地質條件較差，埋深較淺。該隧道上被全新的殘積粉質粘土覆蓋，基巖主要為炭質頁巖、砂巖、灰巖等，該區域中的巖層性質相對復雜，為泥質灰巖或偶夾灰巖
3、。隧道穿越的巖層主要為軟質巖，大部分為強風化層，巖體的穩定性和強度都比較差。該工程的地下水具有弱酸型酸性，開挖過程中遇到的地下水相對較少，地表水的來源主要為大氣降水。隧道設計中的圍巖條件較差，開挖高度為13.5m，跨度為16m，開挖的斷面比較大。隧道設計中一般會采用小導管超前支護，具體的設計斷面如下圖所示。三、軟弱地層大斷面隧道施工方案優化及施工技術（一）施工方案優化本工程在設計的時候本來要選擇 CRD 法對其進行開挖，施工方結合相關經驗和實際狀況，在這一過程中要充分對工程工期和成本加以考慮，因此，將三臺階七步法的這種方案提出來，和 CRD 法進行比較。1、對CRD法進行介紹對于大斷面隧道來說
4、，利用這種方法進行開挖，主要從上中下部分還有左側和右側等部位進行開挖，在本工程中，如果利用這一方法，那么其工序主要包括：第一，對上部左側進行施工，開挖單循環50厘米，利用混凝土進行噴射，其厚度為4厘米，對工字鋼架進行架設，并利用混凝土進行噴射，厚度為24厘米。第二，等到上部左側開挖長度達到了3米到5米之間的時候，對中部左側進行開挖，工序和第一點相同。之后分別對上部右側、中部右側、下部左側、下部右側進行施工，工序都是相同的。仰拱開挖采用棧橋施工，長度控制在4米以內，并進行跳躍間隔開挖施工，施工完初期支護后立即進行仰拱回填施工。最后，在工程中利用襯砌模板臺車澆筑二次襯砌結構。2、對三臺階七步法進行
5、介紹工程施工時，開挖面主要分為七個，這種作業方法就是分別在各個位置一起進行開挖，分別做好支護工作，確保支護整體的形成，減少作業時間。利用這種方法進行開挖時，主要分上部以及中部還有下部和底部四部分進行施工，利用錯臺臺階形式。這一過程中，需要注意上部和中部之間有5米以內的差距，上部要超前35米，中部與下部、下部和底部之間同樣如此，之后逐級進行開挖。對于這種方法，在初期將平行進行初期支護，并在下臺階確保支護體系的形成，這種支護體系必須具有封閉性和穩定性。一般情況下，利用這種方法對大斷面隧道進行施工，為了方便工程施工，要對各個臺階高度進行控制，比如，對于上臺階來說，要保持在3到5米之間，而對于中臺階來
6、說，其高度一般為3米到4米之間，下臺階與中臺階的高度相同。與此同時，在輪廓線里面，要事先留出一定的厚度，大約為 30厘米，利用鐵鎬這種工具采用人力方式對其開挖。3、方案分析我們對上面的兩種方案進行比較。對于CRD法來說，它的優點是可以控制變形，并對大斷面進行改正，使之成為小斷面。其缺點是工程質量以及進度和安全性都不盡如人意。而對于三臺階七步法來說，其施工進度要快得多，在確保工程質量還有工期和安全性的基礎上，三臺階七步法是CRD法的一個重要必選施工方案。（二）施工技術分析1、邊、仰坡施工相關人員嚴格按照施工要求，采用CRD法進行施工，并視隧道洞口的邊、仰坡情況，及時更改施工方案。在進行邊、仰坡開
7、挖前，相關人員應設置好開挖邊線，并重新規劃設計中的中線樁。根據這種情況，監理工程師要重新進行測試，通過這種方式，保證放樣準確。監理工程師要檢查地形與設計情況，如果兩者的差異較大，需要變更坡率甚至改變洞門位置時，通知設計單位進行變更。如果采用CRD法開挖，那么其月進尺一般在2530之間，所以即使通過兩頭同時掘進，也無法在短時間內達到施工要求。根據隧道的具體情況，可以改變施工技術方式。例如使用三臺階七步開挖法進行后半段的隧道施工。施工人員自上而下逐段開挖，并盡量減少原地層的擾動，不得掏底或上下重疊的危險方式開挖邊仰坡。相關人員要注意采用合理的爆破方法，盡量降低山體對地層的穩定影響，可以采用松動爆破
8、的方式。如果按照設計斷面及坡度開挖，應定期檢查開挖段的地質情況，及時調整，如果有滑動現象或是開裂現象，相關人員應盡量放緩坡度，采取其他支護方式，保證邊坡的穩定，增加施工的安全性。2、測量地表沉降施工人員應使用精密的儀器測量地表沉降的數值，并選取視線和視野都較好的地方進行測量，地面的測量點最好設置在隧道的軸線兩側，每個斷面都要保證7個以上的測點，并保證其間距為3m。隧道開挖時，要在測量點前30m處進行測量，等到沉降穩定后，停止測量。3、洞身施工在本次施工中，相關人員應根據軟弱地層的具體情況，由承包人向監理工程師提交分項工程開工申請，如本分項工程基本情況，相關人員要根據不同的圍巖路段，選取合適的開
9、挖方式。在洞身施工中，合理的掘進方式和開挖方式是很重要的，施工人員要設定合理的時間，做好開挖過程中的臨時支護措施，通過這種做法，輔助施工的順利進行。施工人員應選取穩定的洞內導線點、水準點的樁點，并保證通視良好。洞內導線的引測，要保證這些線路能夠按照一定順序設置，其中導線邊長應在合理的范圍內，如其直線不能短于200m，曲線不能短于70m。洞內導線應根據洞口投點向洞內作引伸測量，后視方向的長度不宜小于300m，這些做法使誤差滿足測量的相關需求。4、開挖支護措施施工人員可以采用三臺階七步開挖法進行該項施工。這種方式主要是通過七個開挖面，從不同的角度開挖，然后進行支護，最后形成一個支護整體。這種方法的運用能夠有效縮短施工時間，在下臺階形成一個穩定且封閉的支護體系。結語綜上，本文通過兩種方案的初級比選，得出的結論是兩種方法在具體應用中各有優點與缺點，其中三臺階七步開挖法在進度等方面具有明顯的優勢，而且應用的范圍非常廣泛。參考文獻1馬棟.富水糜棱巖地層大斷面隧道施工技術J. 鐵道建筑. 2014（10）2李紅兵.軟弱地層大斷面隧道施工方案優化與施工技術J. 山西建筑. 2014（28）3樊明軍.大斷面隧道施工技術研究J. 黑龍江交通科技. 2013（12）
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