短臺階快速成環(huán)施工工藝

馬自遠 邱兆森 申翔

摘要：軟巖隧道在高地應力下，極易產生大變形，通過采取短臺階初支快速成環(huán)工藝，加強過程工藝控制，配合其它強化措施，能有效控制了圍巖變形，保證施工安全、有序。

關鍵詞：軟巖大變形；短臺階；初支快速成環(huán)

軟巖隧道在高地應力下環(huán)境下，施工中極易產生大變形，造成初支混凝土開裂、掉塊，拱頂掉塊坍塌等，存在極大安全隱患。針對軟巖大變形地質特征的復雜性以及大變形問題的嚴重性，通過圍巖量測數據分析，研究大變形成因機理，制定了短臺階快成環(huán)施工工藝。

1短臺階快速成環(huán)法概述

短臺階法是以三臺階法為基本模式，共分三個臺階，六個步驟，所謂三臺階即上、中、下臺階，六個步驟分別為上臺階、中臺階左側、中臺階右側、下臺階

左側、下臺階右側及仰拱。短臺階法施工，上臺階長度控制在5m以內，初支封閉成環(huán)距離掌子面控制在18m以內。各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開，平行推進。

2施工工藝

上臺階開挖完成后，滯后5m后開始第二臺階左、右部開挖及支護，形成左、右兩側開挖及支護相互交叉的情形；同樣方法開挖第三臺階。

⑴開挖上臺階即采用機械開挖附圖中①部，縱向開挖進尺每循環(huán)一榀0.6m。開挖高度控制點，從上臺階拱腳至拱頂中心開挖高度為4.5m；施做①部上臺階周邊的一次初期支護：初噴混凝土，鋪設鋼筋網，架立HW200鋼架（距離每節(jié)鋼架端頭20cm處，均各打設2根鎖腳錨桿，利用邊墻的φ32自進式長錨桿），復噴混凝土至設計厚度后鉆設φ32自進式長錨桿及φ42徑向注漿管；施做下一循環(huán)超前支護（Φ89超前大管棚加大插角Φ42小導管，超前大管棚與小導管交錯布置，每環(huán)各38根）。

⑵開挖中臺階左側即開挖附圖中②部。中臺階開挖進尺每循環(huán)不大于3榀（1.8m），開挖高度為4m；施做②部邊墻初期支護：初噴混凝土，鋪設鋼筋網，架立雙層HW200鋼架（距離鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30度打設φ42鎖腳錨管），復噴混凝土至設計厚度后鉆設長錨桿。

⑶開挖中臺階右側即開挖附圖中③部。開挖進尺每循環(huán)不大于3榀（1.8m），開挖高度為4m；施做③部邊墻初期支護：初噴混凝土，鋪設鋼筋網，架立雙層HW200鋼架（距離鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30度打設φ42鎖腳錨管），復噴混凝土至設計厚度后鉆設長錨桿。

⑷開挖下臺階左側即開挖附圖中④部。中臺階開挖進尺每循環(huán)不大于3榀（1.8m），開挖高度為3m；施做④部邊墻初期支護：初噴混凝土，鋪設鋼筋網，架立雙層HW200鋼架（距離鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30度打設φ42鎖腳錨管），復噴混凝土至設計厚度后鉆設長錨桿。

⑸開挖下臺階右側即開挖附圖中⑤部。開挖進尺每循環(huán)不大于3榀（1.8m），開挖高度為3m；施做⑤部邊墻初期支護：初噴混凝土，鋪設鋼筋網，架立雙層HW200鋼架（距離鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角30度打設φ42鎖腳錨管），復噴混凝土至設計厚度后鉆設長錨桿。

⑹開挖隧底即開挖附圖中⑥部，每循環(huán)開挖進尺不得大于2.4m，開挖高度3.4m，開挖后及時施作仰拱初期支護，使初支盡早地封閉成環(huán)。

⑺待在一次支護封閉成環(huán)后施做二次支護，當累計變形值約為預留變形量的50%～80%（15cm～24cm），且變形趨于收斂時，施做二次支護；當一支變形未達到預留變形量的50%（15cm），且已經收斂，可不施做二支，二支空間采用二襯同級混凝土回填，后續(xù)段落可考慮降低變形等級；當變形發(fā)展較快，且無收斂跡象，或出現一支護噴砼剝落嚴重，鋼架扭曲嚴重，影響施工安全時，及時聯系四方現場核實，確定一支補強措施。

⑻初支封閉成環(huán)達到18m時，滯后⑥部一段距離后（距離仰拱初支封閉端頭6米），灌注Ⅶ部仰拱及矮邊墻，仰拱分段長度為6m。

⑼灌注仰拱填充至設計厚度。

⑽施工防排水；一次性灌注Ⅷ部（拱檣）襯砌。

2.1開挖進尺控制

⑴嚴重大變形段地質較差，開挖后圍巖自穩(wěn)能力差，因此要嚴格控制開挖進尺。遇到軟弱圍巖時，上臺階每循環(huán)開挖進尺得大于1榀鋼架間距（0.6m），下臺階每循環(huán)開挖進尺得大于3榀鋼架間距（1.8m），仰拱每循環(huán)開挖進尺得大于3m，開挖后及時進行噴錨網支護。

⑵施工過程中的工序銜接

施工過程中上臺階始終是施工的重點，上臺階的圍巖好壞直接決定著上臺階的開挖進尺，上臺階的開挖進尺又直接決定著下臺階的開挖進尺。因此施工過程中要集中力量進行上臺階的開挖，抓好工序循環(huán)。上臺階的距離控制在5m之內，中下臺階的距離控制在10m之內，下臺階要及時跟進，把仰拱端頭到掌子面安全步距控制在18m之內。不僅有利于加快工程進度，而且盡早的封閉成環(huán)最大程度的保證施工安全。

2.2仰拱初支及時跟進

嚴重大變形地段地質情況較為復雜，因此仰拱初支要及時跟進，快速成環(huán)，仰拱距掌子面的距離要控制在18m左右。

仰拱初支開挖時一次開挖5榀鋼架間距（3m），開挖后及時支護封閉成環(huán)，然后再向前開挖。開挖2個循環(huán)之后，施做仰拱及填充混凝土。

3大變形控制效果

通過推進短臺階快速成環(huán)工法，初支成環(huán)由之前的35～50天縮短至20～25天，大大縮短圍巖時間效應，根據現場監(jiān)控量測數據顯示，某斷面累計拱頂沉降為79.4mm，累計上臺階周邊收斂為61.3mm，累計下臺階周邊收斂為81.9mm，變形得到有效控制，實踐證明，采用短臺階縮短初支封閉成環(huán)時間對于控制圍巖大變形，具有明顯的效果。

4結束語

短臺階快速封閉成環(huán)施工工藝對控制軟巖大變形非常有效，但現場施作干擾較大，施工進度緩慢，仍需要不斷摸索，加強熟練程度，才能收到更好的效果。

參考文獻

[1]吳廣明.高地應力軟巖大變形隧道施工技術[J].現代隧道技術，2012，49（4）.

（作者單位：中國鐵建十六局集團第二工程有限公司）