软岩隧道变形控制技术研究综述

软岩隧道变形控制技术研究综述

李渝江

（重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074）

摘 要：软岩隧道的变形控制是隧道设计和施工过程中的重要问题。在过去的几十年里，针对软岩隧道变形控制技术进行了广泛深入的研究。本文将对软岩隧道变形控制技术的研究进行综述。首先，本文介绍了软岩隧道的变形控制技术的研究现状。其次，本文综述了软岩隧道变形控制技术的研究进展，包括施工及支护技术的特点及应用。最后，借助现有的控制技术发表了一些自己对于软岩隧道变形控制的看法。

关键词：软岩隧道；变形控制；施工技术；工程应用

引言

随着我国公路、铁路交通运输行业的飞速发展，人们对隧道施工技术提供了更多的要求，尤其是针对隧道修筑过程当中的一些高地应力区，其非常容易造成隧道软岩大变形等诸多问题的出现。因此，研究防治隧道软岩大变形的技术就具有非常重大的现实意义。通过对围岩变形的研究，我们可以有效地评估隧道的稳定性，优化支护措施，提高施工效果，并减少对环境的不良影响[1]。

1软岩隧道变形控制技术研究现状

软岩隧道变形控制技术的研究现状主要涉及以下几个方面：

第一方面，支护结构设计和优化。针对软岩隧道的变形特点和机理，研究人员提出了多种支护结构设计方案，包括锚杆锚索、预应力喷射混凝土、钢支撑等。例如在图乌公路密江隧道和青山隧道的施工中，马栋,孙毅,王武现等[2]等采用了超强小导管、超强管棚、锚喷初期支护等工艺措施，对软岩和断层破碎带进行预支护和初期支护，以确保隧道的稳定施工。在明月山隧道的施工中，易山山等[3]针对涌水突泥和地表坍塌问题，结合地表和洞身注浆加固，采用大管棚超前支护的综合处理措施。

第二方面，增强围岩的强度和稳定性。陈学明[4]在研究渝怀线歌乐山隧道的施工中，由于存在高压涌水和涌泥等问题，采用了帷幕注浆堵水技术，该技术通过注浆形成的帷幕屏障可以有效地控制水流和泥沙的入侵。另外，在裂隙岩体高压涌水治理方面，剧仲林[5]提出了关键孔注浆技术，结合层次分析理论优选出关键孔的方法，并通过优化钻孔设计和注浆方案来治理高压涌水问题。

第三方面，数值模拟与优化分析：运用数值模拟方法，如有限元法、离散元法等，模拟软岩隧道的变形过程，通过参数优化等手段，优化支护结构和施工方案，提高软岩隧道变形的控制效果。李国良,李宁,丁彦杰等[6]采用了三维有限元法对软岩隧道进行数值模拟。通过模拟隧道的开挖整个过程，他们验证了所采用的预加固措施在提高围岩稳定性方面的可信性和有效性。高付才[7]基于牛湖山高速公路隧道这一实际课题，运用有限元法的基本原理研究了破碎带位置对围岩施工力学响应的影响，并基于此总结了断层及软岩地段大跨度隧道围岩应力的一些分布规律。

当前的研究致力于改进和完善软岩隧道变形控制技术，并结合工程实践进行验证和应用。未来的研究方向可能包括更加深入地了解软岩变形机理、推进支护结构技术的创新与发展。这将进一步提高软岩隧道的设计、施工和运营水平，保障隧道工程的安全性和可持续性。

2软岩隧道变形控制技术

2．1软岩隧道变形开挖控制技术

软岩隧道施工的关键是控制开挖过程中围岩变形的扩展，并减少对围岩的扰动。为了实现这一目标，选择适当的开挖方法非常重要。目前，软岩隧道的主要开挖方法有台阶法和分部开挖法。

台阶法将隧道断面划分为2个或3个小的开挖面，并采用分阶段的方式进行开挖。通常，先开挖掌子面上的一个台阶，等初期支护施工完成后，再开挖下一个台阶。根据台阶的长度，台阶法可以细分为长台阶法、短台阶法和微台阶法[8]。

根据开挖顺序的不同，分部开挖法可划分为双侧壁导坑法、中隔壁法（CD法）。双侧壁导坑法是一种常用的开挖大跨软岩隧道的方法。一般是首先在隧道两侧逐步开挖，并在侧壁施加支护措施来稳定围岩，然后再挖掘内部的岩土。适用于跨度较大、围岩条件较差的隧道。中隔壁法（CD法）是先在隧道一侧自上而下分部开挖，在开挖过程中，将隧道纵向划分为多个相互独立的区域，每完成一个区域的开挖，立即施作初期支护，通过加固和支护间隔地带的方法来确保施工的稳定性和安全性。适用于需要较好的围岩变形控制和稳定性要求的隧道工程。

2.2软岩隧道变形支护技术

由于软岩隧道稳定性较差、自稳时间很短，在隧道开挖后，来不及施加初期支护，围岩变形就可能超过了允许范围。因此目前控制软岩隧道变形的理念有两种：即柔性支护与刚性支护。下面我们将对几种常用的软岩隧道支护技术进行探讨。

1、喷射混凝土支护是一种常用的柔性支护技术，它通过将混凝土以高速喷射到隧道掌子面或壁面上，形成一个连续而坚固的混凝土壳体，来承担围岩的荷载和保护围岩不受不良地质条件的影响。

2、超前小导管注浆是一种用于软岩隧道的柔性支护技术，它是通过在隧道掌子面前方设置一系列小直径的导管，注入注浆材料，形成导管注浆帷幕。适用于软岩隧道开挖过程中，特别是对于围岩变形较大的情况，能够有效减缓围岩的变形速度，降低开挖后可能释放的荷载对围岩造成的影响。

3、超前管棚注浆通过在隧道开挖前方设置一系列钢支撑和注浆导管构成的管棚，然后注入注浆材料，形成注浆体。钢支撑承担一部分荷载，提供刚性支撑，注浆材料通过注入注浆导管，在管棚内形成注浆帷幕，固化成为坚固的注浆体，提供进一步的支撑和固结作用。

3结论

通过对软岩隧道变形控制技术的研究，本人收获良多，取得了一定成效,总结形成了以下结论。

1、在软岩隧道的开挖和支护过程中，选择合适的开挖方案和支护方案非常重要，这有助于确保隧道施工的质量和安全性，并有效控制围岩的变形。同时在方案选择时，应适当综合各种技术对方案进行优化，以达到减少围岩扰动，使得支护措施行之有效。

2、软岩隧道变形控制需要综合考虑地质条件、隧道设计、施工方案和支护措施等多种因素，通过合理组合和应用不同的技术手段，可以有效控制隧道变形。

参考文献

[1]于月浩. 特尔莫隧道复合地层围岩变形特征及智能预测研究[D].山东大学,2022.DOI:10.27272/d.cnki.gshdu.2022.004811.

[2]马栋,孙毅,王武现等.高地应力软岩隧道大变形控制关键技术[J].隧道建设(中英文),2021,41(10):1634-1643.

[3]易山山. 富水软岩隧道初支结构受力及变形控制研究[D].华中科技大学,2018.

[4]陈学明.帷幕注浆堵水技术在歌乐山隧道施工中的应用[J].石家庄铁道学院学报,2005(04):108-111.DOI:10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.2005.04.029.

[5]剧仲林.软岩隧道初期支护沉降变形分析及控制方法[J].隧道建设(中英文),2019,39(S2):92-102.

[6]李国良,李宁,丁彦杰.高地应力软岩大变形隧道防控关键技术研究[J].中国铁路,2020,No.702(12):69-73.DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.12.069.

[7]高付才.白石头隧道软岩大变形影响因素及控制措施研究[J].铁道建筑技术,2022,No.356(11):136-139.

[8]谢磊.隧道软岩大变形施工控制措施分析[J].运输经理世界,2020,No.603(11):60-61.