隧道支護變形處理分析及防護措施

摘 要：隧道在我國工程建造中經(jīng)常出現(xiàn)，隧道支護變形也時常發(fā)生，如何安全拆換變形支護是關(guān)系到隧道能否順利貫通的關(guān)鍵。本文以實例分析，如何對隧道支護變形進行拆除及處理，保證隧道正常施工，提出了一些施工技術(shù)和方法，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：隧道；支護變形；拆換拱

1 對工程概況的分析

對隧道狀況的分析：

隧道位于青藏歹字型構(gòu)造體系之疏勒南山-日月山-尖扎山斷褶帶，該斷褶帶之東延段在夏河、碌曲一帶強行插入西秦嶺地區(qū)，洞身最大埋深147m。隧道洞身經(jīng)過的地層有第四系全新統(tǒng)坡積粉質(zhì)粘土、碎石土；二疊系下統(tǒng)炭質(zhì)板巖、板巖、砂巖，三疊系中統(tǒng)板巖、砂巖等。隧道所處為山區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，斷層較多，隧道支護易發(fā)生變形。

2 對隧道設(shè)計支護及具體參數(shù)的分析

隧道DK203+057～DK203+091段，設(shè)計為Ⅴ級圍巖，支護參數(shù)為：全斷面設(shè)I20鋼拱架，間距0.5m，噴層厚30cm，邊墻采用6.0m長？準22砂漿錨桿，拱部采用6.0m長？準22組合中空錨桿，環(huán)縱間距1.0×0.8m。二襯采用鋼筋混凝土，拱墻厚60cm、仰拱厚70cm。

隧道DK203+057～DK203+084段，變形最大里程在DK203+085處，5月27日埋設(shè)監(jiān)控量測點，最大收斂變化速率為75mm/d，累計變形量為391mm/8d；最大下沉速率22mm/d，累計變形量為98mm/8d。拱墻部位已出現(xiàn)不同程度的侵入二次襯砌凈空，需要拆換初期支護。

3 對隧道具體的施工工藝及技術(shù)的分析

拆換初期支護鋼拱架時遵循以下原則：拆換拱應(yīng)堅持先支后拆的原則，即先從外向里支撐，確保安全，然后再從外向里逐榀拆換。拆換完成后，對拆換完成段落安全、施工質(zhì)量、變形情況等進行評估，符合要求后方可進行二次襯砌施工。

3.1 對施工準備階段的分析

首先，要成立拱架拆換施工班組，對施工班組進行崗前培訓(xùn)，使每個施工人員明白所施工段落安全目標(biāo)和施工技術(shù)參數(shù)，明確拆換拱的施工工藝和方法，了解施工中的危險源及主要的安全事項，經(jīng)考試合格后方準上崗。

同時，為確?，F(xiàn)場作業(yè)人員的安全，拆換拱施工過程中設(shè)置三員帶班作業(yè)人員，領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)管理干部帶班作業(yè)。完善現(xiàn)場逃生措施，施工臺架增設(shè)逃生滑竿，拆換段設(shè)置“兩管兩包”，加強洞內(nèi)抽水措施，抽水機嚴格執(zhí)行“用一臺裝一臺備一臺”的既定措施，杜絕拆換段積水侵泡拱腳。拆換拱所需材料進場、機械提前準備。

3.2 對拆換前的超前加固措施

拆換時按照既定的加固措施，進行臨時加固，規(guī)范監(jiān)控量測。先對DK203+057～DK203+084段設(shè)套拱臨時支護，套拱采用I20b型鋼間距1榀/1.0m。拱墻采用？準42小導(dǎo)管徑向注1：1水泥漿，長4.5m，間距1.2m×1.2m。注漿時從下至上依次進行，止?jié){閥采用？準40球閥進行安裝，與注漿管焊接嚴密，不得有滲漏現(xiàn)象，才可進行壓注漿液。注漿判定當(dāng)注漿壓力達到0.8mpa時，終止注漿。

3.3 對拆換臺架準備的分析

臺架采用洞內(nèi)掛布門式臺架，下部供車輛通行，所有鋼結(jié)構(gòu)部件均焊接連接；左右兩側(cè)抽拉式結(jié)構(gòu)。工作狀態(tài)時管拉出至隧道拱墻開完面，上鋪？準8mm網(wǎng)板，作為人員工作平臺。移動時為防止掛擦拱墻，收回至套筒內(nèi)。抽拉結(jié)構(gòu)采用100mm鋼管內(nèi)套80mm鋼管。頂部平臺鋪設(shè)？準8mm網(wǎng)板。增設(shè)逃生滑竿。

3.4 對監(jiān)控量測實施

對已經(jīng)更換拱架段重新布設(shè)，加密量測點，量測點為5榀/點，頻率為2次/d。對未破壞的點位，做到加強保護和觀測，頻率為2次/d。測點布設(shè)做到牢固可靠，易于識別，有利于保護測點。洞內(nèi)拱頂下沉測點應(yīng)用紅油漆顯著標(biāo)明，水平收斂點應(yīng)在一側(cè)掛牌標(biāo)示，標(biāo)明里程，測點編號。布點時量測樁露出初期支護面盡可能短，嚴防爆破損壞和機械損壞。

當(dāng)凈空變化速度持續(xù)大于5.0mm/d時，表明圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)停止拆換，重新注漿加固后再處理。當(dāng)凈空變化值在0.2～1.0mm/d時，認為圍巖處于緩慢變形階段，表示圍巖向穩(wěn)定方向發(fā)展，拆換拱繼續(xù)進行。當(dāng)隧道水平收斂速度小于0.2～1.0mm/d時，即稱圍巖基本穩(wěn)定；當(dāng)位移變化速率小于0.2mm/d時，進行二次襯砌。

根據(jù)初期支護斷面測量成果，確定初期支護侵限范圍，在現(xiàn)場標(biāo)記出換拱范圍，鑿除侵限混凝土后，確定侵限鋼架長度，割除鋼架，人工清除欠挖圍巖，初噴4cm混凝土，安裝鋼筋網(wǎng)后按照設(shè)計要求安裝鋼架。

3.5 換鋼架施工方法

拱架拆除時應(yīng)每次施工一榀，從上往下進行，先用人工配合機械鑿除噴射混凝土后，再松動螺絲，螺絲松動順序為先一端完后，再松動另一端，松動另一端螺絲時，應(yīng)用機械配合人工穩(wěn)固拱架，使其兩端螺絲拆除完后拱架不直接掉下砸傷人或砸壞物，依次慢慢拆除下部拱架，直至整榀拱架拆除完畢；拆除時，嚴禁交叉作業(yè)。割除侵限拱架、鋼筋網(wǎng)片、連接筋，更換鋼架并進行可靠連接，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、連接筋、施作鎖腳及系統(tǒng)錨桿，然后噴射混凝土。每榀鋼架欠挖節(jié)數(shù)拆換完成后才可拆換下一榀的欠挖鋼架。

噴射混凝土鑿除時鋼架切割處需多鑿除50～60cm，換拱前預(yù)先在每榀鋼架切割位置下方50cm處，每處左右兩側(cè)各打設(shè)2根鎖腳錨管，鎖腳錨管采用？準42鋼管，長度4.5m；在鋼架上確定侵限范圍，量好切割長度。先按原鋼架設(shè)計要求加工好鋼架，焊好連接鋼板；我們先把焊接好的鋼架結(jié)構(gòu)進行拼裝，并進行相應(yīng)的調(diào)整，同時，在對原有的鋼架進行焊接完成之后，使用工字鋼進行加強焊接，并在圍巖和鋼架之間的空隙處，設(shè)置混凝土塊，保證質(zhì)量。

3.6 對新?lián)Q鋼架施工工藝要求

（1）我們要嚴格按照設(shè)計圖紙加工鋼拱架，檢查其尺寸、焊接等，要符合設(shè)計規(guī)范要求，所用鋼材進場時按批量和型號分批試驗、檢驗，內(nèi)容包括：標(biāo)志、廠家、品種、數(shù)量、外觀等，并按規(guī)定的抽樣做力學(xué)性能試驗，符合要求后才能使用。

（2）要根據(jù)中線、水平、隧道斷面和預(yù)留沉落量等將鋼拱架設(shè)在中線方向的垂直面上，并力求整齊，同時，支護之間仍按設(shè)計要求設(shè)縱向連接筋，構(gòu)成整體，并與圍巖間用混凝土墊塊頂緊。新拱架與原拱架間焊接要牢靠、平順；鋼架垂直于隧道中線，上下、左右允許偏差±5cm，鋼架傾斜度不得大于2°。

4 對工程施工安全、質(zhì)量保證措施分析

首先，我們要堅持“科學(xué)施工，安全生產(chǎn)”的原則和“安全第一，預(yù)防為主”的方針，全面落實施工安全、質(zhì)量保證措施。

4.1 對工程人員的安全保證分析

由安質(zhì)部門專職負責(zé)安全和防護工作，工區(qū)、工班組設(shè)專職安全員跟班作業(yè)，形成安全保障體系、監(jiān)控現(xiàn)場安全作業(yè)、圍巖變化情況，發(fā)現(xiàn)安全隱患用哨聲通知左右人員撤離現(xiàn)場、加強宣傳教育，形成安全的超前控制，并認真組織督促，確保人員設(shè)備安全。項目部和工區(qū)設(shè)保健人員和必要的搶救設(shè)施。健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，堅持安全第一的原則，各分隊都要把安全放在一切工作的首位，要杜絕一切漏洞，保證安全生產(chǎn)。

在進行拆換段前方停止一切作業(yè)，安全員必須跟班作業(yè)，在完成套拱和注漿加固后方可開始拆換作業(yè)，采取由外向內(nèi)逐榀拆換，一次只能拆換一榀拱架。拆換施做人員由經(jīng)驗豐富的工人擔(dān)當(dāng)，在拆換前進行培訓(xùn)加強安全生產(chǎn)教育，提高全員安全意識，本職工作安全基本知識技術(shù)教育操作規(guī)程，排除險情和應(yīng)急措施的教育，遵守規(guī)章制度和崗位作業(yè)標(biāo)準教育；建立檢查落實制度，做到超前控制、明確分工，責(zé)任到人；進入施工現(xiàn)場的人員，應(yīng)按規(guī)定佩戴勞動保護用品和安全用具。作業(yè)人員不得穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋；進行拆除施工前，先觀察周邊是否存在不安全因素，檢查臨時支撐有無松動，如有，應(yīng)排除不安全因素后才準進入施工作業(yè)。

4.2 對拆除建造過程中的安全保證措施分析

拆除施工前對需要拆除拱架前10m進行臨時鋼架支撐，同時在前方做好設(shè)置警戒線工作，禁止人員進入拆除拱架處前方；拆除作業(yè)時，拆除臺架應(yīng)具備足夠的剛度及穩(wěn)定性，拆除臺架上應(yīng)設(shè)置符合要求的安全網(wǎng)和護欄。在拆除臺架上高空作業(yè)人員應(yīng)佩戴安全帶，安全帶栓在牢固的物件上，留長不宜超過2m；拆除作業(yè)因工作面狹窄，人員不宜過多，防止發(fā)出事故后傷及多人；專職安全員全程跟班作業(yè)，注意周邊變化情況，發(fā)現(xiàn)有危及生命安全的情況及時撤出人員及設(shè)備；拱架拆除時應(yīng)每次施工一榀，從上往下進行，先用人工配合機械鏟除噴射混凝土后，再松動螺絲，螺絲松動順序為先一端完后，再松動另一端，松動另一端螺絲時，應(yīng)用機械配合人工穩(wěn)固拱架，使其兩端螺絲拆除完后拱架不直接掉下砸傷人或砸壞物，依次慢慢拆除下部拱架，直至整榀拱架拆除完畢；拆除時，嚴禁交叉作業(yè)；在剝離超挖施工前，先噴一層混凝土，防止剝離超挖施工時拱頂零星掉塊傷人；換拱前后必須及時做好監(jiān)控量測工作，分析變形速率，確定合適換拱時機；拆換拱屬于高風(fēng)險作業(yè)，為保證拆換拱施工人員的安全，拆換段必須設(shè)逃生通道，管道直徑為600mm鋼管，長度不小于20m。

4.3 對拆除工作中的質(zhì)量保證措施分析

建立從經(jīng)理、施工隊長到操作工人的崗位質(zhì)量責(zé)任制，明確各級管理職責(zé)，管生產(chǎn)必須管質(zhì)量，建立嚴格的考核制度，實行優(yōu)質(zhì)優(yōu)價政策，將經(jīng)濟效益與質(zhì)量掛鉤；在施工過程中自下而上按照“三檢制”實施檢測任務(wù)。配齊人員做到職能相符，實施質(zhì)量一票否決制。在嚴格內(nèi)部“三檢”制度的基礎(chǔ)上，認真接受建設(shè)單位質(zhì)量監(jiān)督和監(jiān)理單位的監(jiān)理，接受社會工程監(jiān)督部門的監(jiān)督，并自始至終密切配合，嚴格服從，加強施工組織紀律教育，嚴格執(zhí)行經(jīng)理部的有關(guān)質(zhì)量管理規(guī)定以及施工技術(shù)部制定的施工質(zhì)量作業(yè)指導(dǎo)書實施細則。堅決做到有令必行、有禁必止。對違章施工、野蠻施工一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須嚴肅處理，做好施工全過程的質(zhì)量控制工作，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報并處理；嚴格按照《驗標(biāo)》要求做好各類原材料抽檢和復(fù)檢工作，認真把好質(zhì)量關(guān)，對于各類測量儀器，須按規(guī)定做好計量檢定工作，在使用過程中要隨時發(fā)現(xiàn)掌握可能出現(xiàn)的偏差，以保證計量設(shè)備的準確。

4.4 技術(shù)保證措施分析

工程開工前，認真做好技術(shù)交底，崗前培訓(xùn)，做到人人明白技術(shù)要求，個個分擔(dān)技術(shù)責(zé)任，要將鋼架與巖面之間的間隙噴射飽和達到密實，嚴格控制水灰比。混凝土噴射層應(yīng)呈濕潤光澤、粘塑性好、無斑或流淌現(xiàn)象，在施工時嚴格遵守操作規(guī)程，班長和技術(shù)員嚴格進行質(zhì)量自檢，檢查合格后方可進行下道工序，在施工過程中做好監(jiān)控量測工作，在施工過程中時時監(jiān)控，保證換拱完成后初支斷面的凈空符合要求。

拆換完成，襯砌施作前，對換拱段的安全、質(zhì)量、拱頂沉降速率等情況進行評估，符合要求后方可進行二襯施作。

5 結(jié)束語

本文從各個方面對隧道支護拆換拱進行了分析，對施工過程中使用的技術(shù)方法、注意事項、所要考慮的安全、質(zhì)量問題等進行了分析，提出了合理的施工方法及管理措施。

參考文獻

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作者簡介：李柏林（1980-），男，工程師，畢業(yè)于鄭州大學(xué)，土木工程專業(yè)，2004年參加工作至今在中鐵七局集團第一工程有限公司工作。