深埋软岩隧道掌子面变形控制探究

蒋永强

中铁隧道局集团有限公司广东广州510000

摘要：隧道开挖是一项具有危险性的工作，在深埋软岩区进行的隧道作业更需要重视隧道安全性。在深埋软岩区域进行的隧道开挖工作需要对掌子面的变形进行严密监控，防止掌子面变形给隧道开挖工作带来的危险性。本文以深埋软岩隧道掌子面的变形机理，探讨防止掌子面变形的控制措施。

关键词：深埋软岩；隧道；掌子面；变形控制

随着我国社会经济的发展与基础设施健全程度的不断扩大，在交通事业上也不断得到进步。隧道是当前交通行业中的重要一环，由于交通事业的不断发展，隧道工程数量也在不断增多。但随着隧道工程的建设量加大，也逐渐突显出许多安全性问题。特别在一些深埋软岩的隧道工程中，施工难度较大，若是没能够对隧道开挖变形特征与机理进行研究，并采取针对性的措施进行控制，容易造成地质灾害并极大影响着隧道开挖洞道的施工安全。

一、深埋软岩隧道掌子面变形机理

掌子面是隧道开挖过程中不断向前移动的面，其稳定程度影响着隧道开挖的稳定性，由于软岩层地质条件的影响，掌子面在隧道开挖工程中会产生一定的变形，给隧道开挖工作的安全性造成影响。因此对于掌子面变形机理需要得到正确的认识。

（1）岩层发展造成的影响。深埋软岩层的施工作业需要重视软岩层的流变特性，基于软岩层流变特性进行施工作业的设计与分析应该对岩层发展与蠕变进行针对性了解。软岩层的蠕变分为三个阶段，初始蠕变阶段中软岩层的变形对开挖方向的移动有直接联系，但初始蠕变速度较慢，当其速度达到稳定时会进入等速蠕变，该阶段容易造成岩层裂缝，并随着阶段的过度裂缝会逐渐加大，直至进入加速蠕变阶段，岩层会失稳，从而引起掌子面的变形。

（2）岩层产状倾角的影响。深埋软岩隧道的开挖作用中，想要维持作业稳定性是较难的，由于开挖过程对岩层造成了破坏，因此容易给开挖面形成较大的围岩压力。岩层产状倾角较大的软岩层在进行掌子面的开挖作业时稳定性差，并且随着围岩压力的不断增加，围岩变形也会逐渐扩大，给开挖作业中的支护形成较大压力。但这种压力超过支护结构的承受力时，容易产生变形开裂问题，对隧道开挖作业造成较大安全挑战。

（3）应力重分布影响。在深埋软岩隧道的开挖作业中，在爆破、出碴到初期支护完成这个过程中，原有的围岩稳定状态被破坏，空间受力不断受到变换，使得过程中围岩应力重分布，随着围岩压力的释放，容易造成应力的剧增，软岩由于其围岩特性，容易在应力充分布的过程中，出现变形危险。

二、深埋软岩隧道掌子面变形控制措施

由于隧道开挖施工作业本身稳定性不高，因此在作业设计时需要考虑多方面内容，从隧道岩层分布、特点、受力等多个方面对施工过程的环境与条件进行控制。就隧道掌子面变形机理而言，需要从以下几个方面进行变形控制措施的加强。

（1）施工方法的合理选择与设计。深埋软岩隧道的开挖作业中为了能够减轻变形因素带来的不良影响，需要在施工方法上进行合理的选择与设计，这样才能够更好的对软岩层的变形量进行有效的预测与控制。首先，需要在隧道作业施工的现场环境、地质条件与地层的加固情况进行综合分析，通过数据分析对施工方法进行选择，并在施工的全过程中及时更新数据，形成现场动态调整。这个过程中需要加强施工过程中的监控测量，才能够更好的达到调整施工方法的目的。其次，在开挖作业采用的爆破技术需要规范，减少爆破对周边围岩的破坏，系统地控制爆破所需的炮眼数量、深度与装药量。不断根据现场围岩变化情况调整爆破方案，减少对围岩的扰动。

（2）支护结构的加强。隧道开挖作业中对于支护的需求是极大的，支护结构起到很好的承受作用，有利于防止变形。在施工量较大、变形可能性较高的作业中，需要用多重支护结构控制掌子面的变形。以支护结构的加强能够在隧道开挖作业中减少开挖产生的应力对岩层的影响。在具体的作业中，尽快进行第一次支护，随着隧道的埋深不断提高，相应应力也通常会越来越大，当达到预留变形量的2/3时可进行第二次支护，通过对应力、变形量的控制，不断进行有效的支护设计，将变形控制与可控范围之内。通过多重支护结构的加强，能够减少反复扩挖与反复支护，对于地质环境的影响会较小，也有利于进行科学的控制。

隧道掌子面支护设计图

结语：

隧道开挖技术的不断加强对于我国交通建设业的发展有很大的助力，在当前的隧道开挖环境中，需要更加重视隧道开挖的作业设计与开挖方案的有效性，才能够较好的保障隧道开挖作业的安全性与稳定性。掌子面变形对于深埋软岩层的隧道开挖而言是不利的，需要及时掌握其变形的机理才能够更好的进行控制与预防，在掌子面变形机理上，以岩层发展造成的影响、岩层产状倾角的影响、应力重分布影响等内容对隧道开挖作业造成的影响较大，也容易造成深埋软岩层隧道开挖作业的不安全性增加。为了能够有效改善隧道掌子面的变形情况，需要在隧道开挖作业的设计上更加精细化，加强对于超前地质预报作业的重视，做好地质勘测工作，并通过超前支护、施工方法的合理选择与设计提高施工安全性，更好的控制变形情况，改善施工环境。

参考文献

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