［摘要］新时代公路工程项目正在向着规模化方向发展，在相关隧道工程建设实践中，围岩大变形问题比较常见。以公路隧道软岩大变形作为研究对象，探讨了其变形的成因、施工处理原则、施工处理流程。并以此为基础，结合某公路隧道工程项目软岩大变形问题，分别从工程概况、应急处理措施、施工处理效果方面进行了具体探究。
［关键词］公路隧道；软岩大变形；应急处理
现阶段在区分软岩与一般岩体失稳现象上有所研究，对软岩的判定通常以单轴抗压强度为准，例如，按照强度指标，将软岩分类为风化膨胀、松散、软弱、破碎岩等。软岩大变形机制包括2种。（1）在时间属性限定下的挤出性岩石变形。（2）岩石内的水和膨胀性矿物发生反应后形成了变形。根据围岩岩性控制类型的大变形、岩体结构控制类型的大变形、人工扰动控制类型的大变形，分析了围岩条件、形成机制、变形的特点，做了一些技术处理预测。
1公路隧道软岩大变形成因分析
1.1地质因素
软岩，也称软弱围岩，由于构造面切割、风化侵蚀，其孔隙较疏松、胶结程度低、强度小，公路隧道工程中的软岩大变形主要由其地质性质决定，具体表现在开挖后，自稳能力低。从特征方面看，容易发生坍塌。从变形原因看，在隧道开挖过程中，支撑隧道洞身的原位置围岩位置发生了变化，形成了临空洞壁。在这种条件下，围岩会自动调整自身的应力，并向着隧道净空方向进行变形。继围岩挖走后，缺失了支撑力，此时其他地方的岩石向空洞的地方施加压力，导致软岩变形。另外，软岩属于膨胀岩性质，满足膨胀条件后即会发生膨胀现象，当其膨胀力较大的情况下，即会将膨胀压力转移到初期支护上，进而引发变形。
1.2设计因素
目前，公路隧道工程设计形成了工业化建设思路，所以具体的支护设计参数会相对精准。但由于围岩类型多，理论应力状态的计算即使非常精准，也只能保障其预案性的设计方案在理论上行之有效，而在实际施工中，设计值与经验值之间常会存在差异，且在各类外界条件共同作用下，软岩受到一定的压力，使其变形态势加强。例如，地下水赋存量的不同，会使水岩耦合作用在一定程度上出现差异。当水岩耦合作用力大于设计方案中的初期支护承载力时，会使初期支护在发生变形，其变形程度取决于水岩耦合作用力的大小。
1.3施工因素
公路隧道工程施工中会产生一定的振动，采用机械开挖、钻探开挖或者爆破，均会对围岩产生扰动，并使其内部应力发生变化，其为保持自稳性，会生成应力拱圈。尤其在公路隧道软岩存在较大范围的塑性屈服破坏状态下，自稳平衡状态的应力拱圈半径会增大，进一步使初期支护荷载加大。同时，施工中的开挖工法适用较差时，也很难实现对其围岩变形的有效控制。一般会按照“先简单，再复杂”的基本原则，在初步开挖作业中，控制开挖程序，随着开挖作业的深入逐渐增加流程。开挖作业封闭不及时，也容易使软岩受到水、空气等影响，扩大其松动圈，降低环状支护的应用效力。
2公路隧道软岩大变形施工处理原则
在实际的施工处理技术原则方面，通常要求做到安全、可靠、适用性强。具体而言，施工处理中，应按结构验算与影响因素分析，设计多个方案，并在比较后选择安全性较高的方案试试。在施工处理方案实施中，应先对施工工艺及技术可靠性进行全面复核，并在考虑其经济适用的条件下，对其进行应用。调坡方法技术在操作方面具有优势、经济适用性强。而且，在常见公路隧道软岩大变形问题治理方面，具有一定的安全保障。若单独采用降低路面设计高程的施工处理技术，应考虑实际地段情况，并配套应用其他技术，如在纵断面线形、净空条件下，应配置换拱施工。若在初期支护能确保安全性，应在洞内初期支护中，再增加二衬支护。如在二衬设计厚度30%内，二次衬砌空间侵占不大于15cm的区段内，可通过增强材料等级强度，提升其支护作用，规避不能增加厚度的弊端。对公路隧道软岩大变形问题的处理中应选择联合方案，有效控制成本投入。
3公路隧道软岩大变形施工处理流程
公路隧道软岩大变形的施工处理流程主要由3个环节构成：（1）分析原因；（2）制订施工处理方案；（3）在处理后实施效果评价。具体而言：（1）在分析原因方面，要求结合地质勘察测量、设计方案复审、施工监测巡检，对其中的异常情况进行数据采集、整理、分析；（2）根据分析报告选择适当的技术，并制订完整的施工处理方案，如加固措施、增强支护措施中，即需对相关参数进行调整，确保材料性能、工艺的强度发挥作用；（3）需在施工处理后对其进行持续性的监测巡检，确保施工有效的情况下，给出最终评价结果。
4公路隧道软岩大变形施工处理措施
4.1工程概况
昭乐高速公路轿顶隧道工程项目属特长型公路隧道类型。隧道总长、最大埋深分别为6318.00m,555.11m。设计方案以分离式隧道为准，左、右线长度分别为6318.00m,6307.00m。由于隧道位置土质以砂泥岩、泥岩为主，水平薄层状，围岩强度为5~30MPa，高程为931.34~1560m，山顶呈馒头状、脊状，两侧山坡呈缓坡与陡坎（崖）相间地形，宽缓平台处地形坡度一般为10°~30°。在隧道穿F3断层位置的软岩极破碎，稳定性差，初期支护不到位即会造成坍塌问题。按照软岩大变形成因分析，发现其原因主要是地下水发育、支护参数偏弱、台阶法施工中围岩沉降变形控制不到位、设计变更不及时。遵循施工处理流程进行细致观察后，确定24h内（观测频率4h/次）变形量已经达到68mm，累计量达到388mm。因此，应结合现场条件进行应急处理。
4.2应急处理措施
（1）加设间距为1m×1m的14m注浆小导管，于左侧拱脚位置实施注浆固结处理，使拱架背后岩体强度提升，并在增强软岩自稳能力的同时，达到对变形情况的有效控制。（2）采用临时仰拱支撑技术，对变形段的应力集中点进行有效控制，旨在封闭为变形段拱架，使岩体应力有效分散[图1（a）]。（3）在找到水源集中点后，采用放水卸压处理措施，有效降低水压力挤压风险[图1（b）]。（4）采用超前预注浆工艺对掌面子前方岩体进行固结处理，预防大变形加剧[图1（c）]。（5）调整Ⅳ级大变形软岩段支护参数，具体内容见表1。
4.3配套处理措施
在该项目中配套应用了“超前地质预报+监控量测”信息化管理系统及相关施工技术。一方面，根据预报“超前地”掌握了软岩变化情况，为软岩大变形问题的处理提供了数据支持。如在隧道断层破碎带，通过对软岩掌子面前面情况的充分了解，及时进行了软岩预加固处理，较好地预防了大变形的加剧与恶性发展。另一方面，在“电子眼监控”与“扫描量测”的技术支持下，对洞内、洞外的支护段衬砌软岩情况进行了全面监控、精准量测，确保了数据的真实性与反映情况的变化性。实时化的数据监控量测，有效保障了应急处理方案中的技术选择的有效性。尤其在软岩变形数据、应力变化数据监测方面，极大地保障了支护措施应用的合理性。
4.4施工处理效果评估
施工后对K6+930进行监控量测，结果发现，应用应急支护措施与配套处理措施后，周边收敛值、拱顶沉降值暂趋稳定。具体分析如下。根据相关规范规定，当周边收敛速率、拱顶沉降超过预警值4mm/d后，即需进行预警后的应急处理。该项目于同年12月1—6日，周边收敛、拱顶沉降平均速率分别为15mm/d,25mm/d。同时，在1~7d，由于下台阶开挖造成周边收敛、拱顶沉降发生骤变现象，累计值分别达到130mm,320mm。由于情况紧急，项目部及时停工。针对隧道大变形进行应急处理。通过实施一系列配套施工处理措施后，12月17日，该项目的周边收敛值、拱顶沉降值，均趋于稳定，分别为148mm,450mm。表明应用支护措施起到了实际作用。监控量测位置–时间曲线如图2所示。
5结束语
公路隧道软岩大变形问题属于公路工程常见问题，由于影响因素较多，成因相对复杂。在实际软岩大变形问题处理过程中，一方面，应注重数据化管理，尽可能在现阶段使用的信息管理系统条件下，扩大信息技术的应用效力。另一方面，应以实际的监控量测，结合实际原因选择针对性强、适用性强的施工处理技术，应用联合方案快速做好对大变形的有效控制。再根据常规的施工处理方案，采用综合治理的办法，具体解决其中存在的问题。通过以上初步分析，建议在实践过程中，尽量在软岩大变形发生机制与规律的前提下，严格遵循施工处理中预设的原则，按部就班地完成操作流程，以确保施工处理的有效性。
参考文献
[1]罗诗立.高速公路软弱围岩隧道塌方处理施工技术研究[J].建筑与装饰，2021，13（1）：102，105.
[2]赵胜祥.软弱围岩地质山区高速公路隧道施工难点分析[J].科技创新导报，2020，17（1）：48–49.
[3]高宗登.高速公路软弱围岩隧道塌方处理施工技术研究[J].四川水泥，2020，9（11）：255–256.
[4]高晓春，张学高.高地应力状态下软岩公路隧道的大变形机理与规律研究[J].公路工程，2020，45（2）：195–199.
作者:张兴辉 单位:中交第二公路工程局有限公司
