膨胀土地区隧道施工的经验方法
摘 要：通过隧道施工实践，提出膨胀土隧道施工要点及特别注意事项，对膨胀土地区隧道施工具有指导和现实意义。
关键词：膨胀土；隧道；施工；技术
目前，国内隧道施工大多采用新奥法，新奥法施工的精髓在于将围岩作为支护的一部分，共同承受上覆荷载压力，然而，对膨胀土围岩性质的隧道由于膨胀土本身遇水后土体膨胀、强度降低的性质在膨胀土隧道施工中，特别是地下水发育地区的膨胀土隧道施工中极为不利。以下针对滇南中心城市大屯海截污排水隧道第三合同段膨胀土隧道阐述新奥法施工技术要点及在膨胀土隧道施工中应特别注意的事项。
1 工程概况
某排水隧洞全长7860m，第三合同段隧洞长1580m，设计主要参数：隧洞纵坡为0.042%，过水净断面9.8m2，设计过流量15m3/s，工程等级为3级，地震烈度按Ⅷ度设防。
隧洞洞身围岩为第三系半胶结泥灰岩，具弱—中膨胀潜势，按围岩分类标准，隧洞围岩总体为Ⅴ类围岩，按其具体条件细分Ⅴ-1和Ⅴ-2两个亚类。，围岩呈压密性结构，稳定性差，开挖时拱部易坍塌，侧壁易失稳，含水层主要为半胶结泥灰岩浅部风化层和半胶结砂岩层中的孔—裂隙水。
隧洞根据地质条件洞身采用复合式衬砌，即以锚杆、喷砼、格栅钢拱架等为初期支护，二次支护为模注钢筋砼，两次支护之间辅设橡塑止水带。隧洞膨胀土物理力学指标：ωL= 50%，ωP=25.8%，IP=24.2%，自由膨胀率FS=48%，土样命名为高液限粘土，从膨胀性上划分为弱-中膨胀土，CBR=2.3%。
2 施工方法
(1)开挖：为了充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，本施工段围岩均采用线形微振控制爆破技术，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超欠挖。对于围岩稳定性较差的洞段，开挖时预留核心土以充分利用掌子面的空间支护效应。
(2)临时支护：成洞后立即采用C20喷射砼对岩面进行快速封闭，防止围岩因长时间暴露失水而产生开裂、变形导致散失自稳能力。连续成洞10m左右采用 40、L=2.1m缝管式锚杆、 6@150×150钢筋网、C20喷射砼联合支护，喷射砼厚度5cm。在局部节理、裂隙发育，地下水丰富的洞段则用预制钢拱架加预制砼背板的方法过度。
(3)预应力注浆锚杆的运用：在局部围岩产生严重塑性变形，边墙内鼓、底板翘曲的洞段采用了 22、L=6m的自钻式预应力注浆锚杆，对拱部、边墙、底板进行锚固，以加大围岩受力区域，分散支承环的应力，使用效果比较明显。
(4)围岩监测：每20m埋设一组观测点(地质条件薄弱洞段适当加密)采用JSS30A型收敛仪进行围岩变形监测，然后将测得的数据进行整理分析结合工程勘察资料，对支护工作提出指导性的建议。
(5)永久支护：采用 18@200×200双层钢筋、C25砼进行衬砌，衬砌厚度400。在衬砌施工时根据设计要求预留回填灌浆孔，地下水富集段根据实际情况埋设排水管(体)引流。
3 施工注意事项
(1)膨胀土本身的遇水膨胀，失水收缩的特性对膨胀土隧道施工极为不利，特别在地下水发育、地表降水渗透的条件下，隧道土体极易失稳，具体表现在收敛急剧扩展、拱顶下沉加大，甚至坍塌等，所以对膨胀土隧道的监测预警显得尤为重要。主要监测项目包括：洞身周边位移、拱顶下沉、围岩应力及位移、浅埋段地表位移等。
(2)膨胀土洞身开挖应预留3~4m以上的核心土，避免因为膨胀土开挖面应力释放导致掌子面向外崩塌，引起事故。
(3)膨胀土隧道施工工序应尽可能紧凑、有序，洞身开挖后应尽快喷射混凝土，避免膨胀土长因长时间暴露。
(4)仰拱施工是隧道形成环向受力的关键工序，应尽可能缩短开挖面与仰拱施工之间的间距，尽快使隧道形成环向受力，仰拱开挖宜采用半幅开挖，避免全幅开挖洞顶大幅下沉、周边位移急剧收敛而引起坍塌。
(5)膨胀土隧道地表，特别在浅埋段如出现地裂、地沟等地质现象，在地表降水的影响下极易对隧道造成破坏，应特别引起重视，主要处理措施有：①回填地裂、地沟，防止地表水流下渗；②加强隧道地表排水处理，将地表水引至隧道影响范围外。(6)由于膨胀土围岩隧道围岩本身水稳性差，强度较低，锚杆对围岩与衬砌共同受力起着至关重要的作用，必须及时进行锚杆施工，避免由于围岩大范围的应力释放导致较大的围岩变形。
4 结束语
膨胀土围岩隧道的关键在于正确实施设计意图的前提下，加大监测范围，根据围岩应力应变情况随时调整施工工艺，实行动态施工工艺。如在施工中遇到围岩变形急剧增大，必须及时采取果断措施，利用强支撑缓解围岩变形，进而查找原因采取措施进行处理。
