土質(zhì)圍巖隧道淺埋段初支侵限處理措施

摘要：本文主要介紹了合福鐵路客專某隧道出口淺埋段因地質(zhì)、降水原因造成拱部沉降超限，初支侵限，針對(duì)初支侵限采取的措施和施工情況，對(duì)今后土質(zhì)圍巖隧道初支侵限處理具有一定的參考和借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：土質(zhì) 隧道 侵限 措施

1 概述

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，土質(zhì)圍巖大斷面鐵路客專隧道施工越來越多，由于土質(zhì)、地表、降水造成的隧道沉降、初支侵限等問題時(shí)有發(fā)生，處理措施的正確與否對(duì)隧道施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度控制影響較大，特別要確保安全。

2 工程概況

2.1 工程設(shè)計(jì)及地質(zhì)概況

某隧道位于福建省南平市，總長(zhǎng)為315m。隧道平面設(shè)計(jì)位于圓曲線和緩和曲線上，圓曲線半徑為8000m，隧道縱坡為：-7‰的下坡。

隧道出口段地質(zhì)：表層為Qel+dl粉質(zhì)粘土，黃褐色，硬塑；下伏Pt2s云母石英巖，黃褐色，全風(fēng)化；地下水為孔隙潛水，較發(fā)育。云母石英片巖全風(fēng)化層遇水易松散垮塌。出口段設(shè)計(jì)采用HW175型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)，間距0.6m/榀，洞口長(zhǎng)管棚超前預(yù)支護(hù)，Vc型襯砌類型。

2.2 初支侵限情況

2012年6月1日，隧道出口上臺(tái)階貫通，貫通后及時(shí)施作了初支。貫通前后連日陰雨天氣，至6月5日左右地表出現(xiàn)裂縫，出洞口向內(nèi)15m范圍上臺(tái)階拱頂初支變形加大，至7月30日，初支最大侵限50.3cm，單日最大沉降速率達(dá)30mm。如下圖所示：

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3 原因分析

從進(jìn)洞開始至今，開挖揭示該隧道總體圍巖地質(zhì)條件較差，上臺(tái)階以全風(fēng)化云母石英巖為主，巖石風(fēng)化呈土狀?yuàn)A少量碎石，結(jié)構(gòu)松散，差異風(fēng)化嚴(yán)重，圍巖穩(wěn)定性差；加之最近連續(xù)降雨，雨水下滲導(dǎo)致土體強(qiáng)度降低；出口段洞口淺埋、偏壓較為嚴(yán)重，初支變形段最大埋深僅7m。以上均是造成這次初支侵限的主要原因。

4 處理措施

4.1 加固上臺(tái)階初支鋼架

立即暫停初支侵限段中臺(tái)階開挖，已開挖段中、上臺(tái)階鋼拱架底部加設(shè)φ50鎖腳鋼管，保證每榀拱架底部不少于4根，鎖腳鋼管長(zhǎng)度5m，對(duì)鎖腳鋼管進(jìn)行注漿；每臺(tái)階單側(cè)按照臺(tái)階實(shí)際長(zhǎng)度用等長(zhǎng)I22工字鋼縱向聯(lián)通鋼架底部，并與鎖腳鋼管焊接，保證已施作鋼架形成整體。

4.2 地表裂縫封閉

立即將洞口處地表開裂處掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片并用噴射混凝土封閉，并對(duì)洞頂已開挖好截水溝施作混凝土，防止雨水滲入土層。

4.3 洞口淺埋土體加強(qiáng)

對(duì)出口初支侵限段15m范圍上臺(tái)階范圍進(jìn)行徑向注漿，注漿孔深度2～4m，其中出洞口向內(nèi)5m范圍段注漿深度1～2m，剩余初支侵限10m段注漿深度2～4m?？卓诃h(huán)向間距1.2m，孔底環(huán)向間距1.2m，縱向間距每1.2m一環(huán)。注漿孔采用風(fēng)鉆開孔，注漿孔孔口管采用Φ42mm無縫鋼管，如成孔效果較好，孔口管長(zhǎng)度1m；如果成孔效果差，采用4m長(zhǎng)的小導(dǎo)管（管身開孔）。注漿采用水灰比1：1（重量比）水泥漿液，自下而上按照梅花形順序進(jìn)行注漿，注漿壓力控制在0.8～1.0Mpa。

徑向注漿管每隔兩榀間距，即1.2m布置一環(huán)注漿管，梅花形布置，徑向注漿管應(yīng)規(guī)劃好位置，避免后續(xù)施作超前小導(dǎo)管時(shí)相互沖突，徑向注漿管應(yīng)避讓超前小導(dǎo)管位置。注漿管應(yīng)靠近需拆換鋼架附近，即避免注漿管侵入鑿除初支范圍，又能保證需拆換鋼拱架背后松散土體的注漿效果。注漿管施作位置同時(shí)應(yīng)注意避免影響鋼拱架拆換。

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4.4 施作拱部小導(dǎo)管支護(hù)

為保證拆換鋼架時(shí)施工安全，拆換鋼架前采用3.5mΦ42mm超前小導(dǎo)管對(duì)初支侵限15m進(jìn)行超前支護(hù)，超前小導(dǎo)管按縱向間距1.2m一環(huán)，環(huán)向間距0.4m，超前小導(dǎo)管施作角度15～20°，應(yīng)保證超前小導(dǎo)管均勻布置。第一環(huán)超前小導(dǎo)管在拆換鋼架前施作，此后每拆換兩榀鋼架施作一環(huán)超前小導(dǎo)管。施作超前小導(dǎo)管應(yīng)與新支立的鋼拱架焊接穩(wěn)固，且從鋼拱架腹部預(yù)留孔穿過。

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4.5 監(jiān)控量測(cè)及更換拱架、施作初支

將仰拱、二襯施工至侵限段開始位置，并在上述施工到位及連續(xù)3～5天沉降觀測(cè)無變形的情況下，從隧道暗洞向洞口方向沿原有兩榀鋼架間開槽，重新安裝A單元。然后再拆除后方已經(jīng)變形的A單元，并立即進(jìn)行噴護(hù)。為防止A單元拱腳下沉，增加鎖腳鋼管加強(qiáng)。拆換鋼架采用逐榀拆換的方式。在重新安裝A單元后，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片，噴射砼，施作系統(tǒng)錨桿及鎖腳錨桿，施工時(shí)按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及間距施工（隧道支護(hù)設(shè)計(jì)鋼架為全環(huán)HW175型鋼鋼架，間距0.6m，并掛φ6鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20×20cm；邊墻設(shè)Φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)4m/根，環(huán)向縱向間距均為1.2m。

4.6 更換拱架、施作初支加強(qiáng)措施

原有初支根據(jù)測(cè)量結(jié)果，按照下表進(jìn)行控制：

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4.6.1 初支鑿除施工以人工配合機(jī)械施工，嚴(yán)禁采用爆破作業(yè)；從暗洞向洞口方向逐榀先立后拆，先施做單層超前小導(dǎo)管，后拱頂鋼架拆換；嚴(yán)禁圍巖長(zhǎng)時(shí)間暴露，鑿除初支完成后應(yīng)初噴混凝土，然后再支立鋼拱架，掛網(wǎng)噴射混凝土，切槽槽壁應(yīng)初噴射混凝土5～8cm，防止圍巖暴露而產(chǎn)生滑塌。

4.6.2 每榀鋼拱架于每側(cè)拱腳處打設(shè)5m長(zhǎng)φ50鎖腳錨管4根，每臺(tái)階共8根。鎖腳鋼管應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工，保證鎖腳鋼管施作角度，并采用“U”型卡焊接牢固。

4.6.3 對(duì)洞口向內(nèi)6m上臺(tái)階拆換拱架后應(yīng)在上臺(tái)階加設(shè)I18臨時(shí)仰拱，對(duì)剩余9m段中、上臺(tái)階拆換拱架后，在中臺(tái)階加設(shè)臨時(shí)仰拱。上臺(tái)階臨時(shí)仰拱設(shè)置在A單元及B單元接頭上30cm處，使A單元及臨時(shí)仰拱成環(huán)。臨時(shí)仰拱采用I18型鋼加工制作，臨時(shí)仰拱支撐安裝后，及時(shí)噴射0.2m厚的C25砼封閉。施工時(shí)，重新安裝的鋼架與臨時(shí)仰拱同步進(jìn)行。該段后續(xù)中下臺(tái)階開挖時(shí)在拱腳增設(shè)擴(kuò)大拱腳或拱腳墊槽鋼，以防止初支下沉。

4.6.4 A單元拆換長(zhǎng)度達(dá)到5米以上時(shí)，開始開挖B單元鋼架位置，B單元開挖每次不得超過一榀，且左右錯(cuò)開5m以上。安裝拆換B單元時(shí)，左右兩側(cè)采用“馬口”開挖，開挖寬度以滿足工作面使用需要即可，嚴(yán)禁挖除核心土，嚴(yán)禁同時(shí)開挖、拆除、安裝同一榀鋼架上的B單元。

4.6.5 同一榀鋼架的B單元全部安裝后，才可拆除本榀鋼架位置上臺(tái)階臨時(shí)仰拱及挖除中部核心土。施工時(shí)仰拱必須緊跟下臺(tái)階，C單元落底后及時(shí)制作鋼筋網(wǎng)片、噴射砼、錨桿，并及時(shí)施作暗洞仰拱支護(hù)封閉成環(huán)，仰拱每次開挖不得大于3m，并在8h內(nèi)完成支護(hù)工作，仰拱混凝土需及時(shí)澆筑。仰拱可3m澆注一次，澆注前底部虛碴、積水、雜物必須清除干凈。

4.6.6 換拱完成后進(jìn)行下臺(tái)階、仰拱的施工，二襯在不影響槽道施工的情況下可以調(diào)整為一板6m，襯砌達(dá)到100%強(qiáng)度方可拆模。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過2012年8月近一個(gè)月的施工，該隧道出口淺埋15m初支侵限段安全順利的完成了換拱作業(yè)，并在施工中下臺(tái)階、仰拱后測(cè)量初支斷面，滿足二襯限界要求。結(jié)合本隧道的處理，施工中發(fā)現(xiàn)土質(zhì)圍巖隧道初支侵限，應(yīng)制定科學(xué)的處理措施，嚴(yán)格實(shí)施，將問題處理越早越有利于施工安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]王西寧.隧道初期支護(hù)侵限處理[J].四川建筑，2006（06）.

[2]張偉，劉艷青.福川隧道初期支護(hù)變形原因分析及處理[J].鐵道建筑，2013（03）.

[3]楊銘，劉慶豐.大斷面隧道初期支護(hù)變形侵限處理技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011（S1）.