1.清华大学土木工程系北京海淀100083；2.国家铁路集团武广高铁公司湖北武汉430212；3.中铁咨询公司北京丰台100061；4.中铁十八局集团第三工程有限公司河北涿州071000；5.中铁十八局集团第五工程有限公司天津塘沽300450
摘要：本文从实际工况入手，研究围岩变形特征及产生的原因，归纳围岩变形特征，探讨软弱地层隧道大变形整治技术，从施工工艺及施工控制方面出发，本文研究结果仅供参考。
关键词：软弱围岩；地层隧道；大变形；整治技术
随着中国基础建设事业的进一步推进，国内公路、铁路、地下工程迅猛发展，使得很多隧道工程开始建设。当隧道穿过高应力区或遇到软弱围岩体，会导致岩体出现变形，或出现相关地质灾害。就实际情况而言，对隧道软弱围岩大变形的合理预防及控制十分重要，也是当前迫切解决的问题。
1工程概括
以某隧道工程作为研究对象，隧道里程为DZK222+201—DZK231+190，隧道全长为8990m。本隧道工程选择仰拱曲墙衬砌、喷锚支护，进出口设置39m的碎石道床，其余区域铺设弹性整体道床。
隧道地层以石英云母片岩夹质片为主，薄层状夹中厚层、节理间隙发育、片理面光滑，岩石质地较软，层间结合较差，极易脱落。该隧道围岩变形破坏集中在炭质片地段，隧道最大埋深为1050m，宽度为6.38m，隧道高度为8.89m。
2围岩变形特征及原因
本文经过为期3年的施工跟踪观测，获得台阶水平收敛量测结果，如下图1所示。发现该变形的主要特征包括：①围岩变形量大，本工程在Ⅳ级炭质片施工阶段，30d内收敛水平为300mm-400mm，拱顶下沉总值为150mm-200mm；②变形快且变形速率较大，在隧道工程开挖后，围岩正常水平收敛为30mm-50mm，随着隧道工程的掘进，变形也增加。局部在10d后，水平收敛为920mm。20d后变形量超过1560mm，累计变形为2251mm；③变形分布不均匀或不对称；④变形时间持续长，围岩变形时间的不断增长，开挖后，将会形成临空面，变形时间在数月以上，个别地段施工二次衬砌之后，依旧存在变形；⑤蠕变加突变，造成初期支护失稳，极易发生坍塌；⑥重复性，每次拆换后，变形会逐步增加；⑦围岩遇水软化，会增加变形。
图1224+780中台阶水平收敛量测结果
3软弱地层隧道大变形整治技术的应用
3.1控制措施
依照本文上述对围岩变形特征及原因的分析在，笔者提出以下几点防控措施：①就隧道大变形阶段，严格遵循施工原则；②按照围岩实际情况，动态调整施工技术及施工方式；③Ⅲ级、Ⅳ级围岩质片，选择超短三台阶施工法，掌子面控制在35m范围内；④深入贯彻快速封闭成环、衬砌紧跟的思路；⑤Ⅴ级围岩大变形控制，选择三台阶+临时仰拱法。
3.2整治技术
3.2.1增加变形量、水平收敛变形量。一般软弱地层隧道预留变形量设置为30cm，参照该炭质片岩隧道变形特性，发现在二次衬砌时已经出现严重的侵限现象，地质均匀段左右两边预留变形50cm，拱顶参照实际情况，预留30cm-50cm，就隧道线路左右的不均匀段，一边预留70cm，一边预留30cm。
3.2.2提升钢拱架强度，严格控制开挖进尺。为实现变形量的有效控制，在支护钢拱架设计初期，应当将原本的I20型钢更换成I22型钢、或更换为I25型钢，不断提升拱架的强度，以此缩小变形量。Ⅴ级围岩施工阶段，要严格控制爆破大眼深度、爆破装药量，将打眼深度控制在1.20m，装药量控制在0.25kg，选择松动爆破技术，以此减少对围岩的扰动，循环开挖进尺控制在1.0m以内，及时配设掌子面。
3.2.3排水技术。隧道洞内上台阶，选择初期支护背后埋设钢管的方式，进行引排、壁厚注浆。或设置小型的集水坑，拱脚选择喷射砼回弹料抹。由于岩体的抗剪强度较低，多为粉末状，隧道内的杂质岩石较多，遇水之后自身的自持力会减弱，初期支护需要承受更大的围岩压力。
3.2.4拱脚处理技术。原拱部设计，为采取任何锁脚措施，变更之后选择锁脚小导管。由于炭质片成孔极易坍塌，小导管难以满足预期设计长度。将本工程的24小导管改为25小导管，循环施作时从原本基础上减少20min。隧道拱脚炭质片的强度较低，自身稳定性较差，部分坍塌时常出现，若选择直接清理虚渣，将会导致二次失稳出现。因此，需要及时使用砂袋，稳住拱脚，进行挂网喷锚、支护注浆、避免围岩松动圈扩大。线路右侧变形较大，连续出设置左侧间隔为3.0m。
3.2.5临时仰拱技术。临时仰拱选择125型钢砼，间距控制在50cm，将其与初期支护型钢连接。在型钢下设置8钢筋网，间隔控制在20cm产后20cm×20cm，与型钢的点焊连接，纵向为2螺丝钢连接，间距控制在50cm内。为缩短循环时间，需要在临时仰拱桥下设置垫实，灌注之后，在上层铺设20cm-30cm的栈桥，严禁重车碾压，以免破坏栈桥结构。
3.2.6测量监控技术。一般待围岩初期支护变形趋于稳定后，进行二次衬砌，该区域隧道炭质片岩变形与一般的围岩变形不同，数值测量阶段发现趋于直线，日变形量在11mm-24mm，部分围岩在一定时间收敛后，会进行二次变形。就隧道硬岩，初期支护发生变形后，将会出现塌方。炭质片初期支护变形或扭曲，一般选择注浆加固，虽说无法将变形完全抑制，但只要围岩不在扰动，可避免塌方的出现。由此可见，常规数据不可作为该隧道施工指导，需要注重数据的监控及测量，就干扰、爆破施工，需要加强测量，避免出现突发塌方。
4结束语
综上所述，想要彻底减少围岩变形现象的出现，必须要分析其变形特征及变形原因。结合实际工程情况，强化软弱地层隧道大变形整治技术的应用，以此实现对隧道软弱围岩大变形的合理预防及控制。
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