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　　隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)、健康、快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，為應(yīng)對國際性經(jīng)濟問題，緩和城市交通擁擠狀況，國內(nèi)各大城市相繼開展了城市軌道交通建設(shè)，城市軌道交通建設(shè)業(yè)已進入蓬勃發(fā)展時期。
 
　　規(guī)模大
　　工期緊
　　埋深深
　　地質(zhì)與環(huán)境條件復(fù)雜
　　專業(yè)隊伍資源緊張
　　施工風(fēng)險大 

　　并且，軟弱圍巖地鐵隧道坍方、作業(yè)人員傷亡等事故卻時有發(fā)生，隧道建設(shè)的安全現(xiàn)狀無法與當(dāng)前的形勢相適應(yīng)。從風(fēng)險源頭上解決當(dāng)前軟弱圍巖在軌道交通建設(shè)過程中存在的問題，是非常必要和及時的。

　　二、軟巖的工程特征
　　(一)軟巖主要工程地質(zhì)特點 
　　軟弱圍巖一般是指巖質(zhì)軟弱、承載力低、節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖，工程地質(zhì)特點有：

      (1)巖體破碎松散、粘結(jié)力差：一般為土層、巖體全風(fēng)化層、擠壓破碎帶等構(gòu)成的圍巖，由于結(jié)構(gòu)破碎松散，巖體間的粘結(jié)力差，開挖洞室后，僅靠顆粒間的摩擦效應(yīng)和微弱膠結(jié)作用成拱，這類巖體極不穩(wěn)定，尤其是在淺埋地段容易發(fā)生坍塌冒頂。
      (2)圍巖強度低、遇水易軟化：一般以頁巖、泥巖、片巖、炭質(zhì)巖、千枚巖等為代表的軟質(zhì)巖地層，由于其強度低、穩(wěn)定性差，開挖暴露后易風(fēng)化、遇水易軟化，尤其是深埋地段受高應(yīng)力影響容易發(fā)生塑性變形，造成洞室內(nèi)擠。
      (3)巖體結(jié)構(gòu)面軟弱、易滑塌：主要是存在于受結(jié)構(gòu)面切割影響嚴(yán)重的塊狀巖體中，由于結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)強度較低，開挖后周邊巖體極易沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生松弛、滑移和墜落等變形破壞現(xiàn)象。

　?。ǘ┸泿r工程上的變形與破壞特征
　　軟巖的工程地質(zhì)性質(zhì)決定了它在隧道工程中的變形特征，即開挖后自穩(wěn)能力差，表現(xiàn)出“自穩(wěn)時間短、易坍塌”的特征。
　　由于隧道的開挖，使先前支撐隧道洞身圍巖被移走，洞壁臨空；造成圍巖應(yīng)力進行重新調(diào)整，圍巖與洞壁均向隧道凈空方向變形。
這種變形由三部分組成：
　　一是，隧道正前方掌子面的水平位移，表現(xiàn)為掌子面的水平鼓出;
　　二是，掌子面前方圍巖下沉，淺埋隧道表現(xiàn)為地表下沉，形成沉降槽; 　　軟巖在地球表面分布廣泛，在特定環(huán)境下,它具有顯著的變形性質(zhì)，常給結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工帶來一系列特殊問題。在我國大部分省市均有分布，以大連地區(qū)尤為典型，其特點是埋深淺，工程特性明顯。
 
　　1、對豎井開挖的風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析
　?。?）豎井開挖風(fēng)險。
　　豎井開挖的位置位于軟弱巖層上，地層受地質(zhì)構(gòu)造作用與地下水滲透、侵蝕作用，使得豎井地層巖石破碎，存在軟弱構(gòu)造面，地下水的富集或充填，造成豎井施工中的突水、突泥風(fēng)險。另外，軟巖地層破碎，必將導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)力學(xué)性能降低，豎井開挖后，圍巖不能自穩(wěn)導(dǎo)致坍塌風(fēng)險。
　　（2）支護結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險。
豎井井口結(jié)構(gòu)受地面機械設(shè)備和吊裝設(shè)備的垂直荷載作用，使豎井井口結(jié)構(gòu)受到較大的壓力而存在失效風(fēng)險；豎井井身結(jié)構(gòu)受地層擠壓變形和地下水滲透侵蝕存在失效風(fēng)險。 
　　 2、處理措施
　?。?）加強施工地質(zhì)工作。豎井施工中采用垂直鉆探進行地質(zhì)預(yù)報。
　?。?）豎井開挖風(fēng)險控制
　　1）豎井開挖符合設(shè)計要求，確保豎井開挖凈空尺寸符合設(shè)計和規(guī)范要求。開挖后及時進行初期支護，防止豎井周邊圍巖應(yīng)力自身調(diào)整不能自穩(wěn)出現(xiàn)坍方，確保豎井施工安全。
　　2）豎井開挖過程把注漿防水和圍巖加固作為一個工序納入施工中，根據(jù)圍巖開挖情況和地下水富水情況，進行注漿，既達到堵水的效果，也加強了圍巖的整體性，防止開挖中突泥、突涌水的發(fā)生。同時，井身防排水采用吊泵和深井泵接力排水，并且隨時保持一套排水機械作為突涌水時的防備措施，配備備用電源，確保連續(xù)抽水，保證豎井施工安全。
　　3）根據(jù)地質(zhì)條件、所使用的鉆眼機具以及所采用的開挖方法，結(jié)合圍巖的級別設(shè)計循環(huán)進尺，合理計算炮眼布置、裝藥量，提高測量放線的精度和作業(yè)人員水平，提高鉆眼質(zhì)量和優(yōu)化爆破設(shè)計，嚴(yán)格控制隧道豎井超欠挖，保證開挖成型，減少爆破對圍巖的振動和防止圍巖應(yīng)力集中。保護好豎井周邊圍巖的完整性，也有利于減少圍巖坍塌和突泥、突涌水的發(fā)生。
　?。ǘR頭門開挖風(fēng)險分析 
　　1、對馬頭門開挖的風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析
　　馬頭門處于豎井與橫通道垂直交叉，軟弱圍巖開挖擾動大，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受軟弱圍巖應(yīng)力釋放調(diào)整，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中風(fēng)險。容易產(chǎn)生滲漏水、井壁塌陷。

　　2、處理措施
　　1）首先對豎井接近橫通道位置處的圍巖進行注漿加固，改 善圍巖的性能，提高自穩(wěn)能力；
　　2）在豎井內(nèi)沿橫通道開挖位置預(yù)埋加強筋，并施作固定錨桿，使豎井靠近橫通道位置處鋼架連接成整體，并通過錨桿與注漿使豎井支護與圍巖共同作用； 
　　3）橫通道開挖過程中，在豎井與橫通道交界面架設(shè)臨時支撐，保證豎井支護結(jié)構(gòu)開口后的穩(wěn)定性；
　　4）橫通道拱架采用抗力大、抗扭性好的高強鋼架，提高橫通道初期支護的剛度； 
　　5）豎井鋼架與橫通道鋼架采取雙層、擴大連接，增強抵抗應(yīng)力集中的能力，并通過錨桿進行固定；
　　6）橫通道在豎井范圍內(nèi)開挖初期支護完成后，統(tǒng)一澆筑二次襯砌，使二者連接處的二次襯砌為一個整體，利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 

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　?。ㄈ┬?dǎo)管施做風(fēng)險分析 
　　1、對小導(dǎo)管施做的風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析 
　　小導(dǎo)管工法多適用于節(jié)理、層理、片理等不連續(xù)面多的中硬巖、軟巖等。由于在軟巖地層中，軟巖強度軟硬不均，打設(shè)過程中無法保證孔位精度，造成小導(dǎo)管侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管相撞和立交。并且在成孔過程中由于圍巖松散，孔壁不能自穩(wěn)，形成塌孔。
     2、處理措施
  （1）鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號。
  （2）嚴(yán)格控制鉆孔平面位置，超前小導(dǎo)管和超前錨桿不得侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得相撞和立交。
  （3）終孔后，要檢查錨桿的位置、孔深、方向和外插角，然后用高壓風(fēng)將鉆孔吹洗干凈。
  （4）軟巖地層中，孔壁不能自穩(wěn)的情況下可采用鉆孔及注漿用同一錨桿的自鉆式工法。

    （四）大管棚施做風(fēng)險分析
      1、對大管棚施做的風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析
      在軟弱圍巖中施做大管棚，若富水破碎，自穩(wěn)性極差，難以成孔。另外由于軟弱圍巖的軟硬不均，在鉆孔施工中，會因鉆具漂移或下垂引起鉆孔偏差超出設(shè)計要求范圍。
      2、處理措施
     （1）在軟弱圍巖中施做大管棚，若富水破碎、自穩(wěn)性差，難以 成孔的情況下，可以采用跟進跟管方式成孔。
     （2）鉆孔施做過程中，為減少因機具漂移或下垂引起的鉆孔偏差，鉆機立軸方向必須控制準(zhǔn)確，鉆進過程中根據(jù)導(dǎo)向顯示數(shù)據(jù)和鉆孔長度采用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過設(shè)計要求應(yīng)及時糾正或調(diào)整。

     （五）隧道土方開挖風(fēng)險分析 
      1、對隧道土方開挖的風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析
  拱頂崩塌；
  掌子面失穩(wěn)；
  底鼓現(xiàn)象嚴(yán)重；
  長時間的持續(xù)變形，或變形不收斂；
  初期支護嚴(yán)重變形；
  爆破開挖，裝填藥量超標(biāo)，欠挖、坍塌；
  在富水條件下出現(xiàn)異常涌水，圍巖流失，形成背后空洞等。



      2、處理措施
  超前地質(zhì)預(yù)報；
  采取與支護（加固）方法控制掌子面前方先行位移及掌子面擠出位移對策；
  采取控制地表下沉及拱腳下沉的技術(shù)對策；
  采取控制掌子面后方位移的對策；
  采取控制地下水的技術(shù)對策；
  采取弱爆破的原則對策；
  采取有針對性的觀察、量測、前方圍巖超前探查等技術(shù)對策。
 總之，暗挖隧道施工應(yīng)遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”十八字方針的原則。對于鉆爆法施工應(yīng)遵循“分部開挖、短進尺、弱爆破”的原則，根據(jù)圍巖特征，采用光面爆破或預(yù)裂爆破；對于爆破震速要控制，應(yīng)采用減震方法進行爆破。

 
                                                            全斷面注漿 　　　　　　　　                     軟巖段施工分步開挖

                                                             信息化指導(dǎo)施工 　　　　　　　           　拱部小導(dǎo)管密排施作
    （六）對主體結(jié)構(gòu)影響風(fēng)險分析 
       1、對主體結(jié)構(gòu)影響的風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析
  軟巖的失水和吸水均可造成軟巖發(fā)生膨脹變形破壞或泥化破壞。
  底板圍巖承載力不足造成隧道結(jié)構(gòu)整體沉降；
  底鼓現(xiàn)象嚴(yán)重；     （2）加強基腳的措施，即首先要把底鼓和側(cè)壁的擠入控制住,包括：
      向底部地層注漿加固；
  向兩側(cè)打底部錨桿；
  支撐加底部及加筋肋；
  設(shè)底部橫撐或臨時仰拱。
   （3）提高地基承載力，防止整體沉降。隧道及圍巖既是承載體也是荷載體，軟弱、可壓縮的軟弱地基（包括仰拱及墻腳）應(yīng)進行改良處理（如：注漿及其他改良方法），提高底板圍巖承載力，有效抑制整體沉降。
   （七）采用爆破法開挖過程的崩塌、失穩(wěn)風(fēng)險分析
     1、采用爆破法開挖過程的崩塌、失穩(wěn)風(fēng)險發(fā)生的原因（機理）分析
      軟巖具有易擾動性，系指軟巖軟弱、裂隙發(fā)育、吸水膨脹等特性，導(dǎo)致軟巖抗外界環(huán)境擾動的能力極差。對卸荷松動、施工擾動極為敏感。爆破法施工中，在圍巖中產(chǎn)生爆破震動，甚至形成炮震裂縫，周邊圍巖常因凹凸不平而加劇應(yīng)力集中，從而加速了圍巖的松動破壞，造成過大的圍巖壓力，尤其對地質(zhì)條件較差的圍巖影響更為嚴(yán)重。采用爆破法施工，圍巖因冒落、片幫而失穩(wěn)，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致崩塌。爆破振動不僅會影響圍巖的穩(wěn)定，甚至可能破壞已有的支護體系。        四、軟巖地質(zhì)條件下淺埋暗挖法控制施工風(fēng)險建議
　   1、從設(shè)計源頭降低軟弱圍巖隧道風(fēng)險，強化軟弱圍巖隧道進洞設(shè)計，針對軟弱圍巖的工程特性，設(shè)計方案應(yīng)做到“三個有利于” 
       軟弱圍巖的力學(xué)特性是強度低、承載力低，隧道開挖后變形大。因此，針對圍巖與隧道變形的控制措施是設(shè)計的要點。設(shè)計應(yīng)做到“三個有利于”：
     （1）開挖方法的設(shè)計應(yīng)有利于保護圍巖，減小塑性區(qū)范圍，最大限度地調(diào)動圍巖的承載作用，控制圍巖的變形量；例如采用弱爆破、圍巖預(yù)加固等設(shè)計；
     （2）支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)有利于支護結(jié)構(gòu)盡快封閉，形成整體穩(wěn)定的封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以達到減小支護自身變形的目的；例如采用有利于快封閉的CD/CRD等工法；
    （3）支護結(jié)構(gòu)未封閉之前，輔助工程措施的設(shè)計應(yīng)有利于控制支護結(jié)構(gòu)的整體下沉；例如采用大拱腳或拱腳支撐樁等措施。
       2、加強地質(zhì)勘察工作，細(xì)化軟弱巖層工程特性判釋
      重視軟弱圍巖地段的地質(zhì)勘察工作，開展綜合勘探，查明其工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，圍巖合理定級。
      對于通過軟弱圍巖地段的隧道，地質(zhì)勘察工作的主要目的是確定軟弱圍巖在隧道洞身上的分布段落、工程特性。
      通過地質(zhì)測繪輔以槽探、平硐等方法，了解軟弱巖層的分布層位，綜合地面物探成果初步確定軟弱圍巖在洞身的分布段落。在此基礎(chǔ)上布置鉆探工作，通過鉆探、孔內(nèi)綜合測井、原位測試和室內(nèi)試驗，進一步細(xì)化軟弱圍巖在隧道洞身段的分布段落和工程特性。
      為彌補勘察工作的局限性，應(yīng)加強施工地質(zhì)特別是超前地質(zhì)預(yù)報工作，在開挖環(huán)境下、圍巖的受力、地下水的徑流條件均有所變化，應(yīng)高度重視局部的小構(gòu)造、不同巖性的接觸帶、層間不利的結(jié)構(gòu)面組合對隧道穩(wěn)定性的不利影響。
      3、加強現(xiàn)場配合，積極開展信息化設(shè)計 
      隧道施工圖一般是通過施工前的地質(zhì)勘察，按工程類比或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計進行設(shè)計的，正確與否或與實際的符合程度需要通過施工的檢驗; 因此應(yīng)重視施工過程中的調(diào)查和監(jiān)測等信息的收集、分析，開展信息化設(shè)計，及時對施工圖設(shè)計進行有針對性的設(shè)計修正。
      信息化設(shè)計是從設(shè)計角度出發(fā)防止軟弱圍巖隧道坍方的最有效手段。信息化設(shè)計的基礎(chǔ)是：監(jiān)控量測、超前預(yù)報。
      監(jiān)控量測是確保軟弱圍巖隧道施工安全的“眼睛”，是隧道施工不可缺少的一道工序。通過監(jiān)測動態(tài)信息，及時評價圍巖及支護結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性狀態(tài)，用以指導(dǎo)設(shè)計、施工，確保施工安全。
      4、明確監(jiān)控量測工作各單位職責(zé)
 設(shè)計 設(shè)計應(yīng)將監(jiān)控量測、超前預(yù)報方案納入設(shè)計文件，根據(jù)工程地質(zhì)條件、埋深、洞外環(huán)境、施工方案等明確監(jiān)測項目、監(jiān)測頻率、監(jiān)測及資料整理分析要求，提出變形控制基準(zhǔn)及信息反饋要求。
 施工 施工單位，在編制施工組織時必須將監(jiān)控量測工作列入施工流程，并由專業(yè)隊伍來實施。
 監(jiān)理 監(jiān)理單位應(yīng)做到每天檢查監(jiān)控量測記錄和報告。
 建設(shè) 建設(shè)管理單位應(yīng)嚴(yán)格審查監(jiān)控量測實施計劃，當(dāng)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，應(yīng)及時簽發(fā)預(yù)警通知或暫停施工。
      五、結(jié)束語
      在城市軌道交通建設(shè)過程中，軟巖地質(zhì)條件下工程建設(shè)一定要選定合理淺埋暗挖方案，在施工前編制詳細(xì)的施工組織計劃。務(wù)必使隧道開挖和支護順序安排合理，對施工中應(yīng)注意事項進行重點分析，避免突發(fā)性不安全事故發(fā)生。通過對城市軌道交通工程軟巖地質(zhì)條件下淺埋暗挖法施工的各類風(fēng)險分析及采取的控制措施進行了介紹，對軟巖的成因、特性、各種軟巖條件下施工節(jié)點容易出現(xiàn)的問題進行了梳理，希望給軌道建設(shè)的同行們一些參考并作為討論的依據(jù)。