淺談隧道初期支護(hù)變形侵限處理及預(yù)防措施

李軍

中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司 湖北 十堰 442013

摘 要 結(jié)合增建陽(yáng)安二線鐵路沙婆溝隧道初期支護(hù)變形侵限問(wèn)題，淺談隧道初期支護(hù)變形侵限成因，處理措施以及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞 隧道初期支護(hù)變形侵限；成因；處理措施；預(yù)防措施

1 工程概況

增建陽(yáng)安二線鐵路沙婆溝隧道全長(zhǎng)1540m，起訖里程GDzK36+147～GDzK37+687，為單線無(wú)砟道床隧道。洞身最大埋深113m，最淺埋深33m。洞身穿越地層以上統(tǒng)片巖夾千枚巖、變質(zhì)凝灰?guī)r為主。隧道地表水不發(fā)育，四處較大沖溝常年流水，水量較小，隨季節(jié)略有變化。地下水主要為基巖裂隙水，賦存于片巖夾千枚巖節(jié)理、裂隙中，地下水接受大氣降水的季節(jié)性補(bǔ)給條件較好[1]。

設(shè)計(jì)初期支護(hù)參數(shù)：拱墻設(shè)置格柵鋼架，每榀間距1.2m，噴射20cm厚 C25混凝土；拱部設(shè)Φ22組合中空錨桿，邊墻設(shè)Φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)2.5m，間距1.2m×1.2m（環(huán)×縱）；拱墻設(shè)Φ6.5鋼筋網(wǎng)，間距20×20cm。初期支護(hù)預(yù)留變形量最大10cm。超前支護(hù)拱部設(shè)Φ42小導(dǎo)管加固地層，單根長(zhǎng)3.5m，環(huán)向間距0.5m，每2.4m一環(huán)。

2 初期支護(hù)變形情況

隧道出口GDzK37+240～GDzK37+235段開(kāi)挖仰拱時(shí)，線路右側(cè)位置出現(xiàn)輕微裂縫，經(jīng)測(cè)量在小邊墻處已經(jīng)侵限，厚度不符合設(shè)計(jì)要求。隨即對(duì)已完初期支護(hù)采用斷面儀掃描，在GDzK37+219～GDzK37+259段線路右側(cè)拱墻部位出現(xiàn)不同程度的侵入二襯凈空，局部最大侵入二襯達(dá)15cm，變形造成多處邊墻噴射混凝土面開(kāi)裂、掉塊，鋼架扭曲變形。將圍巖監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)加密至每1m設(shè)一個(gè)斷面，量測(cè)結(jié)果顯示，2天后圍巖已基本穩(wěn)定，變形速率0.1mm/h。

3 初期支護(hù)變形侵限原因分析

3.1 地質(zhì)條件差

GDzK37+219～GDzK37+259段圍巖為片巖夾千枚巖，處于變質(zhì)凝灰?guī)r與片巖夾千枚巖地質(zhì)變化區(qū)域，此千枚巖是具有千枚狀構(gòu)造低級(jí)變質(zhì)巖石，通過(guò)黏土巖及凝灰?guī)r變質(zhì)而成，巖性松軟，遇水易泥化、軟化，變形量大。施工中滲水量比較大，加上近期降雨量偏大，基巖裂隙水富集，對(duì)千枚巖浸泡造成圍巖泥化、軟化，對(duì)初期支護(hù)形成較大擠壓力，導(dǎo)致初期支護(hù)變形加大。

3.2 初期支護(hù)施工不規(guī)范

格柵鋼架各單元連接螺栓未滿上；上臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)高，鋼架拱腳懸空，未支墊到位；鎖腳錨管長(zhǎng)度及注漿、L型鋼筋與鋼架焊接不符合設(shè)計(jì)等原因?qū)е鲁跗谥ёo(hù)變形加大。

3.3 圍巖監(jiān)控量測(cè)不到位

未嚴(yán)格按照要求頻次進(jìn)行量測(cè)指導(dǎo)施工，導(dǎo)致不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)支護(hù)變形加大，盡早采取加固措施，變形持續(xù)加大侵限。

4 初期支護(hù)變形侵限拆換拱處理措施

4.1 增設(shè)鎖腳錨管

對(duì)施工完成段落鋼架單元連接處，增加兩根鎖腳錨管，每根長(zhǎng)度4m，下傾角度10°～20°，采用φ22L型鋼筋與鋼架焊接牢固，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注漿，防止變形范圍擴(kuò)大。

4.2 增設(shè)臨時(shí)橫撐

對(duì)已發(fā)生變形段落，在上中臺(tái)階和中下臺(tái)階連接處加2排I16工字鋼臨時(shí)橫撐，橫撐縱向間距1.2m。臨時(shí)橫撐及格柵鋼架上預(yù)焊接鋼板，采用螺栓連接。縱向設(shè)Ф22連接筋以增強(qiáng)整體性，間距1m。

4.3 初期支護(hù)背后注漿加固

對(duì)變形范圍進(jìn)行徑向Φ42小導(dǎo)管注漿加固，小導(dǎo)管長(zhǎng)3.5m，梅花形布置，間距1m×1m。注水泥單液漿，水灰比1：1，注漿時(shí)從下排至上排進(jìn)行，注漿壓力控制在0.5MPa～0.8MPa之間，當(dāng)壓力達(dá)到終壓值后穩(wěn)壓2min停止注漿，注漿結(jié)束6～8小時(shí)后進(jìn)行換拱施工。

4.4 圍巖監(jiān)控量測(cè)

拆換鋼架時(shí)，量測(cè)斷面加密按1m設(shè)一個(gè)斷面，增加量測(cè)頻次，確保準(zhǔn)確掌握變形情況。已拆換段重新布點(diǎn)，3m設(shè)一個(gè)斷面，重新觀測(cè)。

4.5 鋼架拆換

每次拆換鋼架不超過(guò)1榀，用風(fēng)鎬或破碎錘鑿除噴射混凝土層，鑿除寬度為一榀，深度為噴層厚度。變形拱架鑿除后，立即對(duì)暴露圍巖進(jìn)行初噴，初噴后采用新鋼架對(duì)拆除部位進(jìn)行支護(hù)，未全環(huán)更換部位采用螺栓與前期支護(hù)鋼架連接牢固，鋼架單元連接處增設(shè)為4根Φ42鎖腳錨管，其余支護(hù)參數(shù)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工。

5 隧道初期支護(hù)變形預(yù)防措施

（1）施工管理嚴(yán)格落實(shí)《關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知》（鐵建設(shè)[2010]120號(hào)文）的要求，遵循“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌”的原則進(jìn)行，將圍巖監(jiān)控量測(cè)和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)納入工序管理，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)觀測(cè)、分析、反饋，采取有效加固措施控制變形量加大，巖性和水文地質(zhì)變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整施工方法和支護(hù)參數(shù)。

（2）加快工序轉(zhuǎn)換時(shí)間，減少圍巖空氣中暴露時(shí)間。下臺(tái)階開(kāi)挖后邊墻及時(shí)初噴4cm厚混凝土封閉，立即安設(shè)下部鋼架，嚴(yán)禁拱腳長(zhǎng)時(shí)間懸空，堅(jiān)決杜絕同一榀鋼架拱腳同時(shí)懸空，嚴(yán)防施工機(jī)具鉤碰鋼架拱腳。仰拱一次施工不大于3m，封閉成環(huán)后方可進(jìn)行下一步開(kāi)挖，初支仰拱應(yīng)于8小時(shí)內(nèi)分別完成開(kāi)挖、架設(shè)鋼架、噴射混凝土作業(yè)，確保初支仰拱開(kāi)挖、快支、快速封閉、堅(jiān)決杜絕積水浸泡隧底。

（3）重視千枚巖地質(zhì)施工防排水管理，圍巖滲水段應(yīng)集中引排，不能造成散流，流水槽不能設(shè)在邊墻附近，槽下應(yīng)鋪設(shè)防水材料，防止下滲軟化巖體。嚴(yán)格控制施工用水，采用濕噴工藝，拌合用水在拌和站控制，噴射砼養(yǎng)護(hù)采用噴霧養(yǎng)護(hù)代替灑水養(yǎng)護(hù)，防止積水浸泡拱腳、邊墻和基底。

（4）嚴(yán)格注漿加固地層，提高圍巖自承載能力，控制變形量加大。在超前小導(dǎo)管、鎖腳錨管、系統(tǒng)錨桿施工時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)工藝要求進(jìn)行注漿，并增加鎖腳錨管長(zhǎng)度和數(shù)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)該隧道片巖夾千枚巖地質(zhì)遇水易軟化，變形量大的特性，在后續(xù)施工中嚴(yán)格落實(shí)了圍巖監(jiān)控量測(cè)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工序管理，按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求控制開(kāi)挖支護(hù)質(zhì)量，減少圍巖暴露時(shí)間，加強(qiáng)施工防排水、注漿加固地層等措施管控，有效控制了初期支護(hù)變形侵限，施工進(jìn)度和安全質(zhì)量均得到保證，取得了較好效果，對(duì)今后同類工程施工起到了良好借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 石雙強(qiáng).基于案例的隧道變形侵限段處理方案探討[J].門窗，

2013，（11）：314-315.