刘金山

（中铁十二局集团第七工程有限公司，湖南 长沙 410000）

受软弱围岩强度的影响，在此地质环境下修建隧道时极容易出现失稳坍塌现象，对此需要在施工之前以开挖轮廓线为基准做好超前支护工作。在过去的很长一段时间，超前支护工作所涉及到的技术方案较多，诸如超前锚杆、超前小导管注浆等均是工程中常见的方法，尽管其具有操作简单的特性，但所带来的支护长度普遍≤5m。这意味着所设置的锚杆或是小导管只能在施工区域进行一段距离极短的滑动，此时开挖循环进尺受到了严重的制约，就浅埋松散地层而言仅为15～17m，对应循环次数大幅增加，工序之间的交叉也变得尤为明显，加之围岩结构的稳定性较弱，最终带来的超前支护效果欠佳的局面，工作面失稳现象发生的概率较高。对此，更为适宜的是引入长管棚超前支护技术，将其应用于某穿山软岩隧道开挖支护工作中，进一步增强隧道的自稳能力，创造出足够安全的施工环境。

1 软弱围岩概念和变形特征

就隧道工程而言，受开挖施工的影响，周边岩土体会出现不同程度的应力状态变化，而这一部分结构便可称之为围岩，依据围岩变形量的多少，可以进一步得出围岩稳定性水平。结束隧道开挖施工后，便会对围岩结构的初始应力造成影响，进而导致二次应力分布变形的现象，总结大量施工检验，可以将其细化为如下3 种类型：（1）掌子面因挤压而出现变形现象；（2）位于掌子面前方的围岩结构出现沉降现象，伴随着时间的推移将进一步产生沉降槽；（3）隧道周边出现了收敛变形现象。见图1和图2。

图1 为掌子面挤出变形/地表沉降

图2 拱顶下沉和周边收敛

不同的开挖阶段所对应的软弱围岩变形特性也存在一定的差异，具体有如下3个阶段：（1）弹性变形阶段；（2）在前述阶段基础上还出现了塑性变形；（3）塑性变形与蠕变变形向综合。在所有变形类型中，当属塑性变形所带来的影响最为明显，其所带来的变形速率快，并且可以持续很长一段时间，受此影响围岩的扰动范围持续扩大。总体来说，塑性变形是引发软弱围岩变形的最主要因素。

2 工程概况

在本文所论述的某高速公路G 标段工程中，其位于湖北省境内，所需施工的穿山隧道总长达到了1700m。施工区域内地形条件错综复杂，洞外施工环境较为恶劣，总体来说隧道开挖难度偏大。

施工区域内主要以石灰岩为主，其受到了长期的风化作用，除去洞口6m 外，剩下的部分均为典型的断层破碎带，结构完整性欠佳且含有大量的粘土、砾石土以及碎石团；经地下勘察后可知，区域内地下水含量丰富，经实地勘察后最终鉴定为I-II 类围岩。由于此类围岩的结构受力情况极为复杂，加之其自稳能力较差，因此在进行隧道开挖施工时有必要展开围岩加固处理，由此避免开挖塌方等事故。工程初期也尝试过一些支护方法，诸如工程中较为常见的插板法、锚杆法以及小导管注浆法等，但所实际结果表明此类方法带来的支护效果远低于工程标准。对此，经商讨后决定采用长管棚超前支护注浆技术，当遇到极为软弱的区域时则还综合使用了格栅网喷混凝土技术，确保区域内所有围岩结构均具有高度的稳定性。

3 施工方案设计

参考当前已有的隧道开挖支护经验，在此基础上综合考虑本工程的地质特点，引入了长管棚超前支护注浆技术，最终决定在危岩区设置12 个循环支护，其中5个分布于左侧进口区域，余下的设置在右侧进口区域。首先在洞口区域开挖出一定的空间，以便钻进设备顺利进场，随后以一定间隔设置出大厚度钢管，每完成一个循环的注浆施工后便向前进行掘进。需要注意的是，应做好洞门、施工平台的搭建工作，在此基础上方可进行钻孔施工。在本工程的钻进施工中，钻进每向前施工3m 便需要展开一次测斜工作，若出现的偏差超过了工程许可的范围，则需要对孔洞进行堵塞并采取补孔措施。在此基础上，应置入孔钢花钢以及无孔实钢管，基于交替的原则进行，各管之间的环向距离控制为35cm，经此操作后最终表现出半圆形的结构特性。之后进行充分的搅拌，基于注浆泵以及输送管路的作用可以将制得的浆液运输至钢管内，在孔口上侧区域设置一定数量的排气孔，确保管内的空气可以被顺利排出至外界，当钢管完全被浆液填充完毕后应随即将排气孔堵塞好，最终进行终压注浆施工。

4 支护效果检测

完成支护施工后，需要对支护效果进行检验，经实地检验后可总结出如下两点内容：（1）仅有少部分钢管出现了较为轻微的质量问题，由此引发出丝扣断流等现象，余下的大部分均达到了工程标准，检测后发现注浆固结体强度达到了12.5MPa，整体来说加固效果良好；（2）对支护围岩下沉量以及周边收敛值进行测定，结果表明伴随着时间的推移位移现象得到了良好的控制，并逐步趋于稳定状态，参考《铁路设计规范》可知本工程各项指标均达到了文件所提出的相关标准，因此整体支护效果较佳，达到封水的目的。

从支护机理角度考虑，以钢管为基础结构，在浆液固结体的作用下可以显著提升软弱围岩的自稳性，当进行钻孔或是下放钢管施工时，材料会进入软弱围岩地段，最后到达相对稳定的原状土区域，由此提升了掌子面岩土体的稳定性，可以说长管棚支护发挥出了骨架的功能。此外，基于注浆的方式可以将浆液经由钢花管孔眼挤压出来，在指定压力的作用下可以分布到钢管周边以及软弱地层区域，由此聚合成具有高强度的固结体，此时地层的力学特性得到了明显的改善，可以良好地规避土层坍塌等质量问题。

5 结束语

综上所述，本文以湖北某高速公路为背景，对其软弱围岩隧道开挖施工展开探讨，提出了长管棚超前支护注浆施工技术，基于此方式可以良好地避免传统小导管注浆等方式下的弊端，尤其是在提升围岩自稳力方面有着明显的优势。总体来说，对于大型软弱围岩隧道工程而言，长管棚支护技术所带来的支护效果良好，可以有效避免岩体变形等质量问题，为隧道工程的开展创造足够稳定、安全的施工环境，因此应用价值较高。