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摘 要：软弱围岩一般指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著的松散软弱地层条件。对于隧道工程而言，在一定地应力水平或埋深条件下，软弱围岩区段易产生较大的施工变形。尤其是公路隧道工程施工中，更容易出现软弱围岩变形的情况。如何有效控制软弱围岩的变形，保证隧道工程的安全顺利进行就成为了目前亟待解决的问题。现本文就从软弱围岩的定义入手分析，来谈谈其变形控制方法，以供参考。
关键词：隧道建设；软弱围岩；变形控制
1 概述
随着我国经济建设步伐的不断加快，以铁路、高等级公路建设日益迈进，为社会基础设施打下发展良机的同时，也为隧道工程建设技术提出了新要求。隧道工程作为缩短道路历程、提高车辆行驶速度的主要手段，它施工的可靠性与安全性不仅关系到工程的使用寿命和安全性，同时也与社会效益紧密挂钩。为了保证公路隧道工程的顺利进行，必须要解决穿越软弱围岩时出现的变形情况。
2 软弱围岩定义
所谓的软弱围岩就是指稳定性达不到标准，风化性较强且岩质等级较低的岩石。其中较为常见的就是断层破碎带、粘质土围岩以及黄土、膨胀土等等。软弱围岩的硬度较小，完整性差，很容易受到气候条件以及水文特点的影响。而且，松软的土质密度较低，空隙也比较大，极易出现变形的问题。如果隧道穿越这种围岩，必然会造成岩层的断裂和坍塌。从这种岩层本身来看，其砂砾直径在2mm以上，其总质量达不到50%。土质类型主要有块石土、碎石土以及角砾土等等。只需要对软弱围岩、粘质土围岩以及碎石土围岩的变形和控制方式进行探讨和研究，就可以解决其他围岩的变形问题。
对于软弱围岩隧道的施工工程来说，为了解决其变形问题，相关的技术人员进行了多年的探讨和研究，找到了一些高效的解决办法，其中包括CD工法、CRD工法等等。其中主要的施工原则被总结为管超前、严注浆、强支护等等。这种工作原理和方法无论在公路还是在铁路的隧道建设中都发挥了高效的作用。
3 隧道变形原因分析
隧道经过软弱围岩出现了变形的问题，可以从以下几个方面进行分析。其中地表沉降、支护拱顶下降或者是水平收敛出现位移的现象等都会影响隧道的质量。
3.1 隧道施工不合理导致内部空间变形
在隧道建设之前，周围的岩体处于相对静止的状态，但是，岩层受到底层的挤压力也是较为明显的。隧道开挖以后，打破了原有的平衡力，使得围岩处于另外一种应力的状态。因此，隧道的内部为了实现平衡会出现严重的变形问题。同时，软弱围岩的土质较差，强度较低，面对较大的应力作用，出现塑性变形，在此过程中，较高应力朝着围岩的深部转移。这种应力作用逐渐转向岩体的内部。如果应力的数值过大就会导致隧道的变形或者是坍塌。隧道的洞室自稳能力相对较差，所以在其周边出现开裂的现象也是较为常见的。
3.2 施工方式不当导致隧道出现变形
对于软弱围岩来说，隧道的跨度问题是较为常见的问题。其地质特点以及沉降问题都是影响施工问题的重要因素。对于技术人员来说，不能单纯地从施工便利性以及施工的周期性等方面进行考虑。而是需要充分考虑合理的施工方式。从多个道路隧道施工工程上可以看出，台阶法相对不可取。因为，这种方式不利于沉降。另外，地下水的处理不当，掌子面和仰拱的距离过长等都是不科学的施工方式。某工程对隧道变形量控制要求较严，又地层软弱有渗水，特别是围岩遇水会急剧软化，但施工方法选择了变形较难控制的台阶法。施工过程中又没有采取针对性的控制沉降的措施，忽视了过程控制的细节，因此出现了较长区段的初期支护侵入二次衬砌的现象，后期处理难度大，处理费用高。
3.3 没有及时支护和封闭成环
没有及时支护是指隧道开挖后，没有及时施作初期支护或二次衬砌，造成围岩变形过大，支护施作困难；或没及时施作临时支撑、超前支护措施不当、掌子面封闭不及时等，导致围岩变形过大甚至发生坍方。
没有及时封闭成环是指隧道开挖后，没有进行分步开挖的成环，或者隧道的仰拱没有及时与拱墙初期支护形成成环的封闭结构，不能充分发挥初期支护的承载能力。
4 软弱围岩变形的控制施工技术
软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈。一旦工程措施（包括设计措施）和施工方法不当，将极易发生初期支护变形和隧道坍方等工程事故。因此，软弱围岩隧道施工安全的核心是“控制变形、防止坍方”。在确定合理的开挖方法的前提下，软弱围岩隧道的工艺措施选择围绕“控制变形”来进行，控制好变形，隧道才能顺利掘进。
4.1 超前支护：常用的超前支护方式有超前小导管和超前管棚。超前支护起到支护前方围岩的作用，主要是通过注浆加固周边地层；对松散地段采用双层小导管，扩大加固圈范围。
4.2 强锁脚：在软弱地层隧道中，加强锁脚能够有效减少基底弱化而引起的上台阶支护下沉和下台阶开挖初期支护的悬空引起的下沉。每级台阶采用8根3.5m长注浆小导管锁脚。
4.3 增加垫块及槽钢：其作用类似于扩大基础，并使工字钢不悬空，提高了拱脚的竖向承载力，同时-槽钢与工字钢焊接形成整体受力，达到控制围岩变形的目的。
4.4 临时一仰拱（横撑）：对十变形非常大地段，及时闭合极其重要，闭合成环后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、避免坍方。
4.5 上下台阶均衡推进：科学管理，提高土效，做到上下台阶均衡推进，使初期支护封闭成环，并及时施做仰拱，从而有效地控制了支护结构过度变形。
5 监控量测
现场监控量测是判断围岩和隧道的稳定状态、保证施工安全、指导施工生产、进行施工管理和提供设计信息的重要手段。以量测资料为基础及时修正支护参数，使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力，围岩与支护体系达到最佳受力状态，并在施工中进行信息化动态管理，达到确保工程质量、施工安全和进度，合理控制投资的目的。在隧道正洞洞身支护完成后，尤其是仰拱施工完毕后，喷锚支护已闭合成环，及时进行全断面监控量测，随时掌握初期支护的工作状态，指导和确定二次衬砌施作时间。监测项目主要有：洞内、外观察；衬砌前净空变化；拱顶下沉；地表下沉；二次衬砌后净空变化；沉降缝两侧底板不均匀沉降；洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测。监测在工程建设中所起到的作用是不容忽视的，只有做好监测工作才能保证施工过程中操作的科学性和规范性，才能更好地保证施工的质量。
结束语
近年来，我国基础设施建设工程发展迅速，软弱围岩这种特殊类型的隧道数量也在逐年增加。学者们开始研究这种隧道施工的注意事项，并取得了一些研究成果。我们应当进一步加强技术研究，通过实地测查得到可靠的第一手材料，并通过对这些现场材料的分析和归纳，总结出提升拱脚稳定性的技术控制措施。
参考文献
[1]李文江，孙明磊，朱永全.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报，2012（5）.
[2]赵勇.隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D].北京：北京交通大学，2012（5）.
[3]徐代宏.浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术[D].成都：西南交通大学，2007（12）.
关键词：隧道建设；软弱围岩；变形控制
1 概述
随着我国经济建设步伐的不断加快，以铁路、高等级公路建设日益迈进，为社会基础设施打下发展良机的同时，也为隧道工程建设技术提出了新要求。隧道工程作为缩短道路历程、提高车辆行驶速度的主要手段，它施工的可靠性与安全性不仅关系到工程的使用寿命和安全性，同时也与社会效益紧密挂钩。为了保证公路隧道工程的顺利进行，必须要解决穿越软弱围岩时出现的变形情况。
2 软弱围岩定义
所谓的软弱围岩就是指稳定性达不到标准，风化性较强且岩质等级较低的岩石。其中较为常见的就是断层破碎带、粘质土围岩以及黄土、膨胀土等等。软弱围岩的硬度较小，完整性差，很容易受到气候条件以及水文特点的影响。而且，松软的土质密度较低，空隙也比较大，极易出现变形的问题。如果隧道穿越这种围岩，必然会造成岩层的断裂和坍塌。从这种岩层本身来看，其砂砾直径在2mm以上，其总质量达不到50%。土质类型主要有块石土、碎石土以及角砾土等等。只需要对软弱围岩、粘质土围岩以及碎石土围岩的变形和控制方式进行探讨和研究，就可以解决其他围岩的变形问题。
对于软弱围岩隧道的施工工程来说，为了解决其变形问题，相关的技术人员进行了多年的探讨和研究，找到了一些高效的解决办法，其中包括CD工法、CRD工法等等。其中主要的施工原则被总结为管超前、严注浆、强支护等等。这种工作原理和方法无论在公路还是在铁路的隧道建设中都发挥了高效的作用。
3 隧道变形原因分析
隧道经过软弱围岩出现了变形的问题，可以从以下几个方面进行分析。其中地表沉降、支护拱顶下降或者是水平收敛出现位移的现象等都会影响隧道的质量。
3.1 隧道施工不合理导致内部空间变形
在隧道建设之前，周围的岩体处于相对静止的状态，但是，岩层受到底层的挤压力也是较为明显的。隧道开挖以后，打破了原有的平衡力，使得围岩处于另外一种应力的状态。因此，隧道的内部为了实现平衡会出现严重的变形问题。同时，软弱围岩的土质较差，强度较低，面对较大的应力作用，出现塑性变形，在此过程中，较高应力朝着围岩的深部转移。这种应力作用逐渐转向岩体的内部。如果应力的数值过大就会导致隧道的变形或者是坍塌。隧道的洞室自稳能力相对较差，所以在其周边出现开裂的现象也是较为常见的。
3.2 施工方式不当导致隧道出现变形
对于软弱围岩来说，隧道的跨度问题是较为常见的问题。其地质特点以及沉降问题都是影响施工问题的重要因素。对于技术人员来说，不能单纯地从施工便利性以及施工的周期性等方面进行考虑。而是需要充分考虑合理的施工方式。从多个道路隧道施工工程上可以看出，台阶法相对不可取。因为，这种方式不利于沉降。另外，地下水的处理不当，掌子面和仰拱的距离过长等都是不科学的施工方式。某工程对隧道变形量控制要求较严，又地层软弱有渗水，特别是围岩遇水会急剧软化，但施工方法选择了变形较难控制的台阶法。施工过程中又没有采取针对性的控制沉降的措施，忽视了过程控制的细节，因此出现了较长区段的初期支护侵入二次衬砌的现象，后期处理难度大，处理费用高。
3.3 没有及时支护和封闭成环
没有及时支护是指隧道开挖后，没有及时施作初期支护或二次衬砌，造成围岩变形过大，支护施作困难；或没及时施作临时支撑、超前支护措施不当、掌子面封闭不及时等，导致围岩变形过大甚至发生坍方。
没有及时封闭成环是指隧道开挖后，没有进行分步开挖的成环，或者隧道的仰拱没有及时与拱墙初期支护形成成环的封闭结构，不能充分发挥初期支护的承载能力。
4 软弱围岩变形的控制施工技术
软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈。一旦工程措施（包括设计措施）和施工方法不当，将极易发生初期支护变形和隧道坍方等工程事故。因此，软弱围岩隧道施工安全的核心是“控制变形、防止坍方”。在确定合理的开挖方法的前提下，软弱围岩隧道的工艺措施选择围绕“控制变形”来进行，控制好变形，隧道才能顺利掘进。
4.1 超前支护：常用的超前支护方式有超前小导管和超前管棚。超前支护起到支护前方围岩的作用，主要是通过注浆加固周边地层；对松散地段采用双层小导管，扩大加固圈范围。
4.2 强锁脚：在软弱地层隧道中，加强锁脚能够有效减少基底弱化而引起的上台阶支护下沉和下台阶开挖初期支护的悬空引起的下沉。每级台阶采用8根3.5m长注浆小导管锁脚。
4.3 增加垫块及槽钢：其作用类似于扩大基础，并使工字钢不悬空，提高了拱脚的竖向承载力，同时-槽钢与工字钢焊接形成整体受力，达到控制围岩变形的目的。
4.4 临时一仰拱（横撑）：对十变形非常大地段，及时闭合极其重要，闭合成环后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、避免坍方。
4.5 上下台阶均衡推进：科学管理，提高土效，做到上下台阶均衡推进，使初期支护封闭成环，并及时施做仰拱，从而有效地控制了支护结构过度变形。
5 监控量测
现场监控量测是判断围岩和隧道的稳定状态、保证施工安全、指导施工生产、进行施工管理和提供设计信息的重要手段。以量测资料为基础及时修正支护参数，使支护参数与地层相适应并充分发挥围岩的自承能力，围岩与支护体系达到最佳受力状态，并在施工中进行信息化动态管理，达到确保工程质量、施工安全和进度，合理控制投资的目的。在隧道正洞洞身支护完成后，尤其是仰拱施工完毕后，喷锚支护已闭合成环，及时进行全断面监控量测，随时掌握初期支护的工作状态，指导和确定二次衬砌施作时间。监测项目主要有：洞内、外观察；衬砌前净空变化；拱顶下沉；地表下沉；二次衬砌后净空变化；沉降缝两侧底板不均匀沉降；洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测。监测在工程建设中所起到的作用是不容忽视的，只有做好监测工作才能保证施工过程中操作的科学性和规范性，才能更好地保证施工的质量。
结束语
近年来，我国基础设施建设工程发展迅速，软弱围岩这种特殊类型的隧道数量也在逐年增加。学者们开始研究这种隧道施工的注意事项，并取得了一些研究成果。我们应当进一步加强技术研究，通过实地测查得到可靠的第一手材料，并通过对这些现场材料的分析和归纳，总结出提升拱脚稳定性的技术控制措施。
参考文献
[1]李文江，孙明磊，朱永全.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报，2012（5）.
[2]赵勇.隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究[D].北京：北京交通大学，2012（5）.
[3]徐代宏.浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术[D].成都：西南交通大学，2007（12）.