隧道软弱围岩安全快速施工的基本原则及施工方法探讨摘要：本文首先阐述了隧道软弱围岩安全快速施工的意义，然后探讨了隧道软弱围岩安全快速施工的基本原则，最后研究了隧道软弱围岩安全快速施工的方法，具有一定理论价值和实用价值，供大家借鉴参考。
关键词：隧道；软弱围岩；安全快速施工Abstract: This paper expounds the weak rock tunnel the meaning of rapid construction safety, and then discusses the weak rock tunnel safely and quickly the basic principles of the construction, and finally the weak rock tunnel safe the construction method of fast, has certain theory value and practical value for your reference.Key words: tunnel; weak rock; rapid construction safety1隧道软弱围岩安全快速施工的意义隧道安全快速施工对我国铁路建设具有重要意义，尤其是软弱围岩隧道的安全快速施工，其意义尤为重要，主要表现在以下2个方面：1)工程工期的要求。
隧道的建设由于工作面少，作业空间狭窄，施工速度慢，往往成为铁路建设的控制性节点工程。
而软弱围岩隧道，由于围岩稳定性差、变形不易控制、容易发生塌方等安全事故，导致其施工工序复杂，施工速度极其缓慢，严重影响和制约着工程的工期。
2)自身稳定性的要求。
变形速度快、变形时间长是软弱围岩的基本特性，这也就意味着施工速度越慢时，围岩暴露时间越长，隧道发生的变形越大，所需的加固措施也变得越强。
因此，软弱围岩隧道的施工很容易陷入如图1所示的恶性循环。
图1软弱围岩隧道施工易出现的恶性循环Fig．1 A vicious circle of the construction of weak surrounding rock tunnel2隧道软弱围岩安全快速施工的基本原则“预支护、快挖、快支、快闭合”是软弱围岩隧道安全快速施工的基本原则。
1)预支护是在开挖前，针对开挖后预计的变形实态，事前采取的控制变形的对策，预支护的目的是控制掌子面前方先行位移和挤出位移。
2)快挖是采取全断面法或台阶法进行快速掘进的对策，快挖的重点是控制开挖进尺及分部距离。
3)快支是采取初期支护控制变形的对策，其目的是控制初期位移速度及最终位移值。
4)快闭合是使变形早期收敛的对策，其目的是控制收敛距离以及控制位移收敛时间。
在复杂地形、地质条件下，一个原则就是要“预支护、快挖、快支、快封闭”，重点是“预支护”和“快封闭”，尽可能地在短时间内使开挖后的断面(横断面及纵断面)闭合，是非常重要的。
如上台阶的临时闭合、各种导洞的临时闭合以及整个断面的闭合等。
施工中虽然大家都认识到及时闭合的重要性，但常常由于技术上的、管理上的原因却做不到这一点。
因此改善我们的技术现状和提高管理水平，就显得异常重要。
在断面闭合上，我们强调的是时间概念。
因为软弱围岩隧道开挖后的围岩动态的发展与时间密切相关。
众所周知，软弱围岩隧道开挖后，随着时间的推移，变形也在发展。
一般说，刚开挖过后，变形发展很快，掌子面前方先行位移、掌子面挤出位移以及掌子面后方位移都在发展，即初期变形速度很快，而且变形值也比较大。
因此，如果能够控制住这些变形的初期发展，也就控制了变形的后期发展，就可以控制隧道围岩的松弛。
因此，我们强调，在控制掌子面前方先行位移和挤出位移的基础上，及早控制开挖后的位移发展，也就是说。
及早使断面闭合，是非常重要的。
从目前的施工状态看，我们远远没有做到这一点。
特别是没有控制住掌子面前方的先行位移和挤出位移。
另一个时间概念就是从开挖到初期支护全断面闭合的时间。
在复杂地形、地质条件下，从开挖到全断面初期支护的闭合时间，我们要求越短越好。
闭合距离也是越短越好。
因为，初期支护全断面闭合的过程，就意味着隧道变形逐渐趋于稳定(收敛)的过程。
而闭合距离，基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内，甚至更短一些。
例如：在法兰克福的地铁中，这一时间减少到9 h，使地表下沉得以减小。
在墨尼黑地铁中，采用了闭合时间几乎为零的施工方法，使地表下沉进一步减少。
在日本的新干线和公路隧道中，只所以多采用微台阶的全断面开挖方法，其目的就是缩短全断面的闭合时间。
这里强调的断面闭合是指初期支护的断面闭合。
不管是采用喷混凝土，还是格栅钢架、型钢钢架，或喷混凝土仰拱，都一定要使之闭合，这样做虽然对后续作业有一定影响，也要这样做。
作为支护结构，闭合与不闭合，对控制周边围岩的位移和松弛，具有不可忽视的影响，其承载力可有数量级之差。
应该说，在复杂地形、地质条件下，所谓的快速施工，实质上就体现在“大幅度的缩短断面闭合时间”上。
3隧道软弱围岩安全快速施工的方法3.1根据围岩应力特征和变形规律合理确定开挖断面和进尺围岩的失稳破坏是围岩应力和变形调整导致的结果，坚硬围岩由于强度高、变形小，围岩失稳破坏对施工的影响不显著，而在软弱围岩中，则必须充分考虑围岩应力和变形调整的结果。
因此，在软弱围岩隧道施工中，根据围岩应力调整的特征及其变形规律，合理选择开挖分部和开挖进尺，如导洞的洞形、台阶的数量、高度、长度等，是实现软弱围岩隧道安全快速施工的基础。
根据围岩应力的分布规律，隧道开挖后围岩应力的调整受初始应力场的影响较大，因此，隧道的开挖过程应考虑侧压力系数对围岩应力调整的影响。
3.2切实做好超前支护根据软弱围岩的变形规律，软弱围岩在掌子面前方较大范围内就已经开始发生变形，如果不采取超前支护措施，掌子面前方将发生较大变形，这部分变形是无法通过掌子面后方的支护或加固措施控制的，因此，超前支护是软弱围岩隧道变形控制的关键，也是软弱围岩隧道实现安全快速施工的基础。
目前，我国软弱围岩隧道施工过程中最大的问题就是对超前支护重视不足，往往是出现了较大变形后方才加强支护措施，这些措施多是掌子面后方的、补救性的支护措施。
对于软弱围岩来说，掌子面前方的超前支护对围岩变形的控制效果要比掌子面后方的支护措施好得多。
正是由于超前支护的缺失，往往导致需要在掌子面后方采取大量复杂的支护措施才能控制住围岩的变形，这些支护措施效果不佳且耗时耗力，严重影响了施工安全和施工速度。
超前支护也是少分部大进尺开挖方法的前提。
软弱围岩强度低、变形大、稳定性差，要实现少分部大进尺的快速施工，则必须在开挖之前，对掌子面前方围岩进行预支护或预加固，以确保后续施工工序的安全。
3.3少分部大进尺的开挖方法开挖分部多、循环进尺短、临时支撑多、步序复杂、施工速度慢是目前我国软弱围岩隧道施工的主要特征。
通过超前预支护和预加固的施工措施，在保障围岩稳定的前提下，减少开挖分部、加大循环进尺、删除不必要的临时支撑、简化施工步序以加快施工速度是隧道安全快速施工的研究方向。
一般来说，全断面法和台阶法工序简单，施工速度快，是隧道快速施工的首选，国外的隧道施工也多是采用全断面法开挖，对于稳定性较差的围岩，则采用超前支护或者超前加固的手段，提高掌子面前方围岩的稳定性，而后仍采用全断面法开挖，如意大利的新意法即是如此。
我国软弱围岩隧道施工中之所以未能实现少分部大进尺的快速开挖，这主要是因为我国隧道超前支护的技术较为薄弱，必须通过多台阶、多分部、短进尺的开挖方法以及各种临时支撑来达到控制变形的目的，这种施工方法工序复杂，而且临时支撑的架设和拆除都需要占用大量时间，施工速度缓慢，施工安全也不易保障。
因此，提高隧道超前支护的技术水平，减少开挖分部，加大循环进尺、删除不必要的临时支撑、简化施工步序可有效提高施工速度。
3.4加大设备投入，减少单工序的作业时间机械设备的采用能够大幅度的减少单工序的作业时间，如多臂钻孔台车、湿喷机械手、拱架安装机等机械的有效利用可使钻孔、喷混、安装拱架的时间减少50%以上，使施工速度明显加快。
隧道施工的机械化是加快施工速度、提高施工效率、保障施工安全是重要措施，也是隧道施工技术进步的体现。
随着各种新型机械设备的研制和开发，如拱架安装机、防水板铺设机、新型模板台车、自动仰拱栈桥等，隧道施工越来越朝着机械化、信息化、智能化的方向发展。
3.5加强施工管理隧道施工是一个多工序的复杂的系统工程，而且作业空间狭小，在提高各工序作业效率的基础上，合理安排各个工序的顺序，抓好工序衔接和平行穿插作业，充分发挥各机械的效能，以达到总体施工的快速掘进，同时确保施工质量和施工安全，这是隧道快速施工的原则，而科学管理是其关键。
总结安全快速施工是隧道工程工期的要求，也是软弱围岩自身稳定性的要求。
由于软弱围岩强度低、变形大、变形时间长、变形速度快等工程特征，导致软弱围岩变形不易控制，因此，软弱围岩隧道施工中应按照“预支护、快挖、快支、快封闭”的施工原则，根据围岩应力调整的特征及其变形规律，合理选择开挖分部和开挖进尺，切实做好超前支护，加大设备投入，加强施工管理，实现软弱围岩隧道的安全快速施工。
参考文献：［1］雷军．5号斜井软硬岩交替地段快速施工技术研究［J］．铁道标准设计，2005(9)［2］刘金林．乌鞘岭特长隧道软岩地段快速施工技术［J］．铁道建筑技术，2004(3)［3］关宝树．隧道施工要点集［M］．北京:人民交通出版社，2003．。
