南方地区公路隧道软弱夹层地段的施工方法和措

南方地区公路隧道软弱夹层地段的施工方法和措施

王 丽 锋

【摘 要】本文介绍了南方地区三个不同地质条件下隧道中出现的软弱夹层，阐述了软弱夹层不同规模、不同位置地段的施工方法及施工措施，总结了隧道中软弱夹层的施工技术，可供同类地质条件下隧道的施工参考借鉴。

【关键词】软弱夹层 施工措施 注浆 施工原则

南方地区山多水多，地势多变，地质复杂。在南方修建隧道有很多问题值得我们去探索和发现。在这里我们主要讲软弱夹层的施工技术。隧道中软弱夹层往往是断层破碎带的产物，或是溶洞充填体，如认识不够、施工不当、措施不力，常会造成不同规模的塌方，不仅给隧道施工带来极大困难，而且延误工期，耗费资金，给隧道的施工和运营安全带来隐患。因此，隧道软弱夹层的施工应引起高度重视，应采取安全、稳妥的施工方案，确保隧道结构安全及施工安全。

1、工程及工程地质概况

1.1 工程概况

隧道的规模及断面大小直接影响着隧道施工方法及支护措施，为了分析软弱夹层在不同特点隧道中的施工方法及施工措施，选取了三个具有代表性的隧道进行分析比较，表1为三种不同特点隧道的工程概况。

三种不同类型隧道的设计 表1

名 称

项 目 天际岭隧道 溪里冲隧道 银匠界隧道

隧道地理位置 湖南长沙市 湖南麻阳县 湖南会同县

道路等级 市政主干道 高速公路 高速公路

隧道类型 分离式 小间距 分离式

隧道内车道数 三车道 双车道 双车道

隧道净空

净宽×净高（m×m） 15.32×7.5 10.25×5 10.25×5

隧道长度（m） 左洞：444

右洞：400 左洞：415

右洞：405 左洞：1675

右洞：1655

隧道埋深类型 75%浅埋

25%深埋 30%浅埋

70%深埋 8%浅埋

92%深埋

1.2工程地质条件

隧道围岩的工程地质条件直接影响围岩类别划分，影响着施工方案的制定及工程的投资，以上三座隧道工程地质条件见表2。

三种不同类型隧道的地质条件 表2

名称

项目 天 际 岭 隧 道 溪里冲隧道 银匠界隧道

围岩类型 I、Ⅱ、Ⅲ Ⅲ、Ⅳ、V Ⅲ、Ⅳ、V

岩 性 粉砂岩 红砂岩 砂质板岩

节 理 不发育 较发育 发育

构 造 断层破碎带 构造破碎带 构造破碎带

水文条件 水文地质条件简单 水文地质条件较复杂 水文地质条件较复杂

软弱夹层赋存条件 范 围 右洞：K12+768~835

左洞：K12+720~873 右洞：YK66+060~115

左洞：ZK66+050~120 右洞：YK49+900~958

左洞：ZK49+960~839

岩 性 夹层为松散砂土及强风化粉砂岩，含水量高，岩性软弱 泥质页岩，因受断层影响节理、裂隙很发育，岩性软弱，具有一定膨胀岩性质 充填物为中风化板溪群砂质板岩，岩石松散破碎

厚 度 3.5~4.3m 5~12m 5~10m

产 状 36°∠23°ES 236°∠68°WN 285°∠45°WN

上、下盘围岩 上、下盘围岩均为粉砂岩，岩石整体性较好 上、下盘围岩均为泥质页岩，岩性较软 上、下盘围岩均为砂质板岩，岩性较软

2、软弱夹层与隧道的相互关系

隧道中的软弱夹层的施工难度主要取决于软弱层的性质、宽度、含水性和隧道轴线和软弱层走向的组合关系。在其他条件相差不大的前提下，两者的相互关系直接影响到施工的难易程度。当隧道轴线接近于垂直软弱夹层方向，且规模较小，含水量较小时，条件比较有利，施工难度相对较小；但当隧道轴线斜交或者平行于软弱夹层方向时，则隧道穿过软弱夹层的长度增大，存在一定的偏压，应加强支护措施，确保施工安全。

3、软弱夹层施工方法的确定

对软弱夹层出现的各种不同的赋存条件，采取的施工方法是不尽相同的，但基本的开挖支护原则是一致的。

3.1施工原则

软弱夹层地段隧道的施工应遵循“短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的基本原则。

3．1．1短进尺

为减少爆破开挖对围岩的扰动，减小围岩的暴露面积，缩短围岩的暴露时间，避免坍塌，应采取短进尺进行开挖，每次爆破开挖的进尺控制在0.5~1 m。

3．1．2弱爆破

当遇软弱夹层地段时，为防止塌方，应严格控制炮眼装药量，尽量减少爆破对围岩的震动。应采用光面爆破，周边眼间距应控制在30~40c m，光面层厚度控制在65~70 cm左右。

3．1．3强支护

在软弱夹层地段，先用超前小导管预注浆，开挖后对其立即初喷一层厚度为4~6 cm的混凝土；随后施作锚杆，铺挂间距为20cm×20cm双层钢筋网，必要时在锚杆之间加焊Φ22钢筋网；架立型型钢拱架，钢架间距0.5~0.1 m，复喷一层混凝土，厚度10~20 cm 。

3．1．4紧封闭

通过软弱夹层的各施工工序之间的距离应尽量缩短，初期支护应及早封闭，使支护结构处于良好的受力状态。

3．1．5勤量测

施工过程中应加强监控量测，掌握围岩的受力状态及变形情况，并将信息及时反馈到施工现场，必要时对支护参数作相应的调整，以保证施工安全。

3.2施工方法及施工措施

因隧道中软弱夹层往往为隧道中局部地段，软弱夹层施工方法应与原施工方法相适应，这样才有利于保证工期及节约投资，因上述三座隧道施工方法均采用台阶法，故软弱夹层地段基本上也采用台阶法或环形导坑留核心土法，因软弱层在隧道中位置是变化的，故不同部位处理措施不一样，表3为不同隧道中软弱夹层施工方法及施工措施如所示。

软弱夹层施工方法及施工措施 表3

名 称

项 目 天际岭隧道 溪里冲隧道 银匠界隧道

正常地段施工方法 短台阶法 长台阶法 全断面

软弱夹层施工方法 短台阶法 短台阶法 短台阶

开挖措施 短进尺，光面爆破 短进尺，光面爆破 短进尺，光面爆破

处理原则 因上下盘围岩整体性较好，软弱层厚度不大，应保持软弱层的稳定 软弱夹层对隧道稳定性影响较大，应加强超前支护进行加固 此软弱夹层松散，应对松散体进行固结

预加固措施 超前小导管对软弱层预注浆，因含水，采用双液浆 可采用双层小导管，一层超前小导管，一层超前注浆管，因含水，采用双液浆 超前小导管对软弱层预注浆，因无水采用单液浆

初期支护 20号工字钢间距0.5m，在软弱层上下盘附近增设系统锚杆，喷射混凝土厚度为26cm 20号工字钢间距为0.5m，在软弱层中，喷射混凝土厚度为26cm 16号工字钢间距为1m，注浆后增加锚杆，喷射混凝土厚度为21cm

施工信息反馈 对拱顶下沉、洞周收敛进行了量测，同时还对锚杆内力、钢支撑内力、围岩与初期支护间接触压力进行了量测，较好地指导了施工 对拱顶下沉、洞周收敛进行了量测，同时还对围岩内部位移、喷层应力、围岩与初期支护间接触压力进行了量测. 对拱顶下沉、洞周收敛进行了量测

以上施工方法及施工措施的实现，三座隧道均成功地穿过软弱夹层，未出现人员伤亡事故，使隧道得以顺利施工；根据软弱夹层处二次衬砌应力量测结果，二衬均处于良好的受力状态，并有较大的安全储备，确保了隧道营运的安全，同时也说明了软弱夹层施工方法选择合理，施工措施有效可靠。

4．结语

通过以上三座隧道软弱夹层的施工实践，有如下几点可供借鉴：

4.1软弱夹层一般可通过注浆增强其自身稳定性，可根据软弱夹层中含水情况确定用单液浆还是用双液浆，同时掌握好注浆压力，使浆液充分扩散。

4.2软弱夹层中施工应重视喷射混凝土的质量，因喷混凝土是使钢架、锚杆、钢筋网组成统一受力整体的关键工序，它可以在围岩表面形成薄层的半刚性衬砌，并在短时间内达到平衡，充分利用围岩的自承能力，较好地防止坍塌的产生。

4.3施工中应充分利用锚杆的三大效应，灵活地运用锚杆，削除初期支护中应力集中，并应加强锁脚锚杆的施工质量，有效地控制拱顶下沉及洞周收敛。

4.4软弱夹层地段施工监控量测尤为重要，可根据量测信息反馈及时调整施工方法及支护参数，确保隧道施工安全及营运的安全。

参考文献：

1、《隧道工程》王毅才人民交通出版社2000

2、《公路隧道施工》黄成光人民交通出版社2001

3、《公路隧道设计规范》（JTG--2004）