引言

软岩隧道是工程建设中常见的地质条件之一，由于其地质条件复杂，围岩稳定性较差，因此开挖过程中容易出现大变形等问题。软岩隧道变形不仅会影响工程质量和安全，还会对周围环境和建筑物造成不利影响。因此，做好软岩隧道开挖大变形控制技术的研究具有重要意义。

1软岩隧道开挖变形的类型

软弱围岩中，岩石强度较低，通常具有松散、破碎、风化、软弱等特征，这些特性使得围岩的承载能力和抗变形能力较差，导致隧道开挖后塑性区较大，可能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。现阶段常见的大变形主要有松动大变形、膨胀大变形和挤压大变形三种类型。

（1）松动大变形。松动大变形主要由于隧道开挖导致地层原有结构的破坏，使地层松动和变形。这种变形通常表现为隧道顶部的下沉、底鼓以及周边收敛。隧道开挖时，通常会对周围的地层造成扰动，破坏了地层的原有结构，导致地层失去平衡状态^[1]。同时，地层的移动也会引起周边收敛，隧道周边的土壤和岩石在重力作用下向隧道内部挤压，导致隧道周边收敛变形。

（2）膨胀大变形。膨胀大变形主要发生在近似于松散垫层的软岩中，这种软岩原本就具有不易承受应力的特点。在受到外部压力时，软岩会产生体积膨胀的现象，导致隧道变形。这种类型的软岩通常具有较高的吸水性，在外部压力作用下，软岩中的水分会被压入地层中，导致软岩体积膨胀。同时，软岩中的微小矿物颗粒也会在压力作用下发生移动，进一步加剧了软岩的体积膨胀，这种体积膨胀会导致隧道的顶部和底部产生向上凸起的变形现象。

（3）挤压大变形。挤压大变形主要由于地层的应力状态改变所引起。隧道开挖会导致地层应力状态的改变，特别是高应力地区的地层应力状态改变更为明显。这种应力状态的改变会使地层产生向隧道内部挤压的趋势，导致隧道变形。在隧道开挖前，地层的应力状态处于相对平衡的状态。但是，当隧道开挖后，地层的应力状态被打破，高应力地区的地层应力状态会发生变化。在应力的作用下，地层会向隧道内部产生挤压现象，从而导致隧道的变形。

2软岩隧道开挖大变形控制的基本原则

软岩隧道施工时通常采用“新奥法”，隧道围岩结构既产生荷载，同时也是荷载的承载者，为了有效避免变形问题的发生，需要围绕以下原则来进行支护结构的合理设置：

第一，保护围岩残存强度。软岩的力学性质比较特殊，通常表现为弹性模量低、抗压强度低以及泊松比较大等特点，这就使得软岩在受到外界扰动时容易发生破坏。因此，在软岩隧道的施工过程中，需要尽可能减少对围岩的扰动，以保护其残存强度。例如，在开挖过程中，应尽量采用较为稳定的施工方法，如台阶法、环形开挖等，避免采用爆破等易对围岩造成破坏的施工方法。同时，开挖后应尽快完成各工序的施工，如初期支护、二次衬砌等，以避免围岩长时间暴露在空气中发生风化等破坏。

第二，提高围岩残存强度。由于软岩的残存强度较低，因此需要通过一些措施来提高围岩的残存强度。常用的措施包括锚杆支护、围岩注浆、挂网喷射混凝土等。锚杆支护可以通过对围岩施加预应力、围岩注浆可以通过对围岩进行填充和加固、挂网喷射混凝土可以通过对围岩进行加固和保护等等。这些措施都可以有效地提高围岩的残存强度，为隧道的支护提供更好的条件。

第三，充分发挥残存强度。在软岩隧道支护过程中，需要尽可能地发挥围岩的残存强度。这可以通过一些措施来实现，如尽快封闭成环、改善围岩应力状态或采用一些可伸缩的支护结构等。尽快封闭成环可以避免围岩长时间暴露在空气中发生风化等破坏，同时也可以改善围岩的应力状态，提高围岩的承载能力。改善围岩应力状态可以通过一些特殊的施工方法来实现，如松动爆破法、压力注浆法等^[2]，这些方法可以通过改变围岩内部的应力分布情况，提高围岩的承载能力和稳定性。采用一些可伸缩的支护结构可以适应围岩的变形情况，避免因支护结构过硬而导致的围岩破坏，同时也可以提高隧道的支护效果。

3软岩隧道开挖大变形控制技术分析

3.1加强工程预报

在隧道施工过程中，通过工程预报能够提前掌握掌子面前方及周边围岩情况，对于采取有针对性的施工应对措施，确保隧道的稳定性和安全性具有重要意义。在实际施工过程中，工程预报通常采用超前地质钻探、地震波勘探等方法进行。例如，在某软岩隧道施工过程中，通过采用地震波勘探方法，成功预测到了前方存在破碎带的情况，及时调整了施工方案，避免了因地质条件突变导致的安全事故。

3.2预留变形量

在软岩隧道施工过程中，预留足够的变形量是控制大变形的重要措施之一。由于软岩具有较大的变形特性，如果初期支护变形过大，将会侵入二衬净空，导致二次扩挖作业的风险和成本增加。因此，在设计和施工过程中，应充分考虑软岩变形的特点，预留出足够的变形量，以确保隧道施工的顺利进行^[3]。在某公路特长隧道的例子中，由于现场开挖时发现岩体裂隙、褶皱非常发育，极易产生倾向坍落、挤压大变形。为了解决这个问题，现场采用了三台阶预留核心土法，并加强了支护强度。在粉状、碎裂状、薄层状、厚层或绿泥石片岩段隧道预留变形量分别取70~95、50~70、30~50、15~30 cm。通过这种预留变形量的方法，有效缓解了隧道的大变形问题，保障了工程的安全高效施工。

3.3合理选择开挖方法和支护结构

在软岩隧道施工中，选择合适的开挖方法和支护结构对于控制大变形至关重要。短台阶法是一种常用的开挖方法，其优点是可以分步开挖，减少了对围岩的扰动，同时预留核心土可以保证隧道掌子面的稳定。在施工过程中，应注重及时浇筑仰拱，将各种支护结构相互连接成整体封闭成环，这样可以充分发挥支护体系的承载能力。为了抵抗围岩压力，避免软岩出现挤压破坏，可以适当增加二次衬砌的厚度或采用钢筋混凝土、钢纤维混凝土代替普通素混凝土。这些措施可以增加隧道的整体强度和稳定性，有效防止软岩变形过大导致的安全问题。此外，针对软岩大变形的特点，还可以采用以下措施加强支护：在钢拱架的腹部打设长锚杆，以提高钢拱架的承载能力；喷射混凝土时，可以在钢拱架的外侧预留一定厚度的核心土，以增强初期支护的稳定性；采用环形或格栅支撑等结构形式，以提高初期支护的刚度和稳定性。

3.4加强围岩变形监测

加强围岩变形的监测是控制软岩隧道大变形的关键环节之一。通过在隧道内设置监测点，对围岩变形进行实时监测，可以及时掌握围岩变形的动态情况，为围岩稳定性计算及支护参数的优化提供理论指导。在监测过程中，应注重以下几点：一是要确保监测作业紧跟隧道开挖，及时收集监测数据；二是要选择合适的监测仪器和监测方法，确保监测数据的准确性和可靠性；三是要对监测数据进行及时分析处理，以便对围岩稳定性和支护效果进行评估，为后续施工提供指导。

结语

综上所述，软岩隧道开挖大变形控制需要综合考虑多种因素和技术手段。在实际施工中可以通过加强工程预报、预留变形量、合理选择开挖方法和支护结构以及加强围岩变形监测等措施的落实，可以有效地控制软岩隧道开挖过程中的变形，确保隧道施工安全和质量。

参考文献

[1]张瑞国.软岩大断面隧道施工变形控制研究[J].工程机械与维修,2023,(01):196-198.      

[2]王哲,刘钦,刘磊等.软岩隧道大变形研究现状及控制对策[J].铁道建筑,2022,62(12):138-142.

[3]杨朝栋.软岩隧道大变形控制及预留变形量研究[J].四川建筑,2022,42(05):162-164.