公路隧道初期支護(hù)侵限處理施工技術(shù)

吳海麗

(河北省唐山市灤南交通運(yùn)輸局，河北 唐山 063500)

0 引 言

公路隧道進(jìn)行初期支護(hù)侵限處理是進(jìn)行重新支護(hù)的處理方式，在施工過(guò)程中需要拆換已經(jīng)變形并侵限的初期支護(hù)。在對(duì)公路隧道初期支護(hù)進(jìn)行侵限處理施工前，工作人員需要準(zhǔn)備好施工所需的材料，連接鋼板，加工臨時(shí)支撐等，做好相應(yīng)施工準(zhǔn)備。

1 公路隧道初期支護(hù)侵限處理的風(fēng)險(xiǎn)

在公路隧道施工中，通常以換拱臺(tái)車(chē)、馬凳為作業(yè)平臺(tái)，以臨時(shí)支撐排架作為支撐，開(kāi)展初期支護(hù)侵限處理。在山區(qū)公路隧道中，會(huì)由于公路隧道所處圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，會(huì)經(jīng)過(guò)許多不良地段，所以為了減少初期支護(hù)侵限處理對(duì)于公路周邊圍巖的擾動(dòng)，在公路隧道侵限處理中，需要進(jìn)行噴錨支護(hù)才能夠置換下一榀鋼架。此外，公路隧道施工過(guò)程中，如果缺乏對(duì)于路段資料的掌握，就會(huì)導(dǎo)致對(duì)于隧道所處地段的勘測(cè)資料不準(zhǔn)確、隧道初期支護(hù)侵限處理不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致該地段隧道圍巖變形。

在公路隧道初期支護(hù)侵限處理過(guò)程中，需要公路隧道施工管理人員審慎對(duì)待。開(kāi)挖掌子面可能會(huì)引起隧道周邊圍巖發(fā)生擾動(dòng)情況，仰拱將會(huì)朝向掌子面方向未封閉成環(huán)段落，從而導(dǎo)致侵限處理失敗造成再次侵限。開(kāi)挖隧道，可能引發(fā)隧道變形，導(dǎo)致塌方。其次，受變形擠壓，隧道周邊原圍巖將會(huì)形成松動(dòng)圈，當(dāng)隧道進(jìn)行拆除原支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，將會(huì)引發(fā)隧道圍巖坍塌。當(dāng)發(fā)生塌方危險(xiǎn)時(shí)，需要工作人員立即撤離工作現(xiàn)場(chǎng)，待確保安全后，再進(jìn)行處理掌子面處塌方，處理初支變形的拱架。

2 公路隧道初期支護(hù)侵限處理注意事項(xiàng)

在公路隧道初期支護(hù)侵限處理的過(guò)程中，同樣也存在著許多風(fēng)險(xiǎn)性因素，需要工作人員嚴(yán)格按照隧道施工規(guī)范實(shí)行。首先，當(dāng)隧道掌子面開(kāi)挖后，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成隧道初支變形，掌子面會(huì)出現(xiàn)塌方。當(dāng)公路隧道開(kāi)挖后，會(huì)立刻采用初期支護(hù)施工處理，在公路隧道設(shè)置不同的隧道監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。如果監(jiān)控量測(cè)結(jié)果顯示隧道拱頂沉降值偏大以及沉降速率過(guò)大，那么極易因?yàn)檎谱用嬷苓厧r層自穩(wěn)能力差導(dǎo)致塌方。開(kāi)挖與仰拱隧道掌子面也極易發(fā)生隧道初支變形。在整個(gè)公路隧道施工工序中，隧道周邊圍巖收斂變形和初支變形情況極易發(fā)生。當(dāng)隧道掌子面開(kāi)挖爆破后，炸藥會(huì)發(fā)生爆破，產(chǎn)生強(qiáng)大的爆炸沖擊波和振波，通過(guò)沖擊波對(duì)公路隧道圍巖進(jìn)行二次擾動(dòng)。開(kāi)挖公路隧道臺(tái)階過(guò)程中，每次開(kāi)挖一層隧道臺(tái)階，都會(huì)導(dǎo)致公路隧道臨空面積變大，進(jìn)而導(dǎo)致圍巖豎向應(yīng)力增大。

公路隧道所處圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不良地質(zhì)會(huì)造成塌方，當(dāng)開(kāi)挖隧道臺(tái)階時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致公路隧道許多不良地段地質(zhì)掉落，進(jìn)而導(dǎo)致公路隧道初支變形。因此，針對(duì)公路隧道現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)中的各種風(fēng)險(xiǎn)性因素，應(yīng)當(dāng)采用針對(duì)性措施，保證隧道初支變形能夠得到妥善解決。

3 公路隧道初期支護(hù)侵限處理主要施工工藝

3.1 拱部徑向注漿

拱部徑向注漿采取鉆孔、注漿、注漿驗(yàn)收的施工流程。在進(jìn)行初步施工準(zhǔn)備之后，測(cè)量定位所處隧道地帶，通過(guò)漁巖機(jī)鉆孔、清空、鉆孔驗(yàn)收，如果鉆孔驗(yàn)收通過(guò)則安裝導(dǎo)管、封堵導(dǎo)管、連續(xù)注漿管路和調(diào)試、進(jìn)行注漿作業(yè)并對(duì)注漿結(jié)果進(jìn)行分析。需要注意的是，在注漿過(guò)程中，如果壓力急速升高，需要立即停止注漿，同時(shí)需要時(shí)刻關(guān)注初期支護(hù)是否發(fā)生變形，準(zhǔn)備好加固措施。完成整個(gè)注漿過(guò)程，一般每10 m內(nèi)設(shè)置2個(gè)檢查孔，打孔結(jié)束后測(cè)試檢查孔的出水量是否達(dá)標(biāo)。在注漿效果檢查完成后，需要對(duì)檢查孔實(shí)行全孔封堵。

公路隧道施工中，開(kāi)展初期支護(hù)侵限處理需要遵循著嚴(yán)格的檢查秩序，確保能夠及時(shí)清掃作業(yè)場(chǎng)地和運(yùn)輸車(chē)輛，定時(shí)灑水防塵，禁止在施工場(chǎng)地進(jìn)行燃燒垃圾及廢棄物，確保隧道施工環(huán)境安全。

3.2 臨時(shí)支撐設(shè)置

公路隧道施工中，開(kāi)展初期支護(hù)侵限處理時(shí)將會(huì)破除既有初期支護(hù)，導(dǎo)致原有平衡狀態(tài)被打破，整個(gè)公路隧道侵限處理過(guò)程需要經(jīng)過(guò)拱部徑向注漿、增設(shè)臨時(shí)支撐以及超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)等步驟，從而確保公路隧道初期支護(hù)侵限處理施工安全。

在公路隧道初期支護(hù)侵限處理將會(huì)破除隧道周邊領(lǐng)域環(huán)境的噴射混凝土，在破壞原有平衡狀態(tài)的同時(shí)導(dǎo)致鋼架坍塌。在拆除初期支護(hù)之前，設(shè)置臨時(shí)支撐放在原有的支護(hù)系統(tǒng)兩邊，從而構(gòu)成穩(wěn)定的支撐關(guān)系，保證隧道兩側(cè)鋼架單元和臨時(shí)支撐能夠確保安全固定。臨時(shí)支撐設(shè)置通過(guò)將I20a型鋼整合加工制作，構(gòu)成安穩(wěn)的支撐排架，臨時(shí)支撐設(shè)置頂端與初期支護(hù)鋼架頂端采用焊接方式緊密連接在一起。因此，應(yīng)該采用臨時(shí)支撐設(shè)置的方式確保整個(gè)施工過(guò)程安全可靠。

3.3 初期支護(hù)侵限處理

進(jìn)行初期支護(hù)拆除，通過(guò)弱爆破以及人工手持風(fēng)鎬方式進(jìn)行原有初期支護(hù)拆除。為了盡可能減少弱爆破對(duì)于公路隧道周邊圍巖的擾動(dòng)，弱爆破需要嚴(yán)格管控爆破裝藥量。隨后，通過(guò)風(fēng)鎬鑿除侵限部位范圍內(nèi)既有的噴射混凝土，拆除侵限部位范圍鋼筋網(wǎng)。不斷鑿除侵限部位范圍斷面，具體的初期支護(hù)處理需要按照不同侵限部位和不同處理方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)解決，從而確保整個(gè)施工結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

需要注意的是，在對(duì)公路隧道進(jìn)行初期支護(hù)換拱期間，需要安排相應(yīng)隧道工作管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)巡視公路隧道環(huán)境，注意觀察拱部噴射混凝土是否發(fā)生異常情況，同時(shí)還需要觀察整個(gè)山體變化情況。一旦發(fā)生出現(xiàn)異常，及時(shí)做好記錄匯報(bào)。通過(guò)風(fēng)鎬鑿除侵限部位范圍內(nèi)既有的噴射混凝土?xí)r，嚴(yán)令禁止下方站人，在割除連接筋、鋼筋網(wǎng)時(shí)，作業(yè)臺(tái)車(chē)同時(shí)嚴(yán)禁過(guò)往人員。整個(gè)隧道初期支護(hù)處理過(guò)程只有確保工作人員安全，才能夠?qū)崿F(xiàn)最終施工。

3.4 施工工藝

(1)管棚施工

在公路隧道進(jìn)行地下施工，需要從隧道所處地質(zhì)條件出發(fā)進(jìn)行施工，由于隧道施工所處地質(zhì)層極易發(fā)生坍塌，因此，通常可以采用大管棚施工。對(duì)隧道所處地質(zhì)條件進(jìn)行分析后，每個(gè)洞口安置一臺(tái)一臺(tái)鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)，從頂拱開(kāi)始進(jìn)行施工。鉆孔結(jié)束，陸續(xù)進(jìn)行打孔和掃孔。按照方案設(shè)計(jì)好的進(jìn)行施工處理，打好有孔鋼花管，保持100 cm的環(huán)向間距，注漿結(jié)束后在有孔鋼花管處打檢查管，用以檢查注漿質(zhì)量，同時(shí)，工作人員需要控制整個(gè)鉆機(jī)立軸方向。隨后進(jìn)行下管、注漿處理。在鋼管內(nèi)壁按照規(guī)格進(jìn)行打孔，最終鋼管外側(cè)保留的長(zhǎng)度應(yīng)該能夠確保整個(gè)施工要求，保證預(yù)留長(zhǎng)度大于2 m。同時(shí)在加工鋼管過(guò)程中，需要對(duì)不同鋼節(jié)進(jìn)行編號(hào)，做好記錄處理。

在下管時(shí)，如果鋼管孔壁容易發(fā)生坍塌，那么需要采用導(dǎo)管和鉆頭同時(shí)鉆進(jìn)的方法；如果鋼管孔壁不易發(fā)生坍塌，那么需要采用撞擊法。最后，進(jìn)行注漿處理。根據(jù)隧道所處環(huán)境地質(zhì)土壤特點(diǎn)，結(jié)合隧道設(shè)計(jì)方案，通常會(huì)采用一次全鉆孔注漿。在隧道周邊巖石破碎后，采用前進(jìn)式注漿方式，鉆漿、注漿、清孔、再注漿，直到注漿終孔，從而完成整個(gè)循環(huán)過(guò)程。如果隧道所處地帶巖石裂隙不夠發(fā)育，巖層稍好時(shí)，則會(huì)采取后退式注漿方式。后退式注漿不同于全鉆孔注漿，可以實(shí)現(xiàn)一次鉆孔到注漿孔終深，進(jìn)而再?gòu)目椎桌弥節(jié){塞分段壓漿后退至孔口。在隧道管棚施工過(guò)程中，一定要確保施工安全，掌握施工要點(diǎn)，才能夠確保施工過(guò)程順利進(jìn)行。

(2)換拱施工方案

首先需要對(duì)公路隧道初期支護(hù)混凝土進(jìn)行鑿除。在混凝土鑿除之前需要完成整個(gè)加工制作換拱拱架，在預(yù)先考慮預(yù)留變形量的基礎(chǔ)上，在水泥上進(jìn)行試拼裝。在做好前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作之后則可以開(kāi)始換拱。換拱主要表現(xiàn)為置換局部拱架，首先換兩側(cè)拱腰處拱架，然后再置換拱頂處拱架，每一次拆除工作均為單榀施工。

需要注意的是，在設(shè)置臨時(shí)支撐前，需要對(duì)臨時(shí)支撐鋼架的加工質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，嚴(yán)令禁止各種不合格的鋼架流通，避免在換拱過(guò)程中因?yàn)閿_動(dòng)導(dǎo)致臨時(shí)支撐出現(xiàn)變形情況，因此應(yīng)該保證豎撐、臨時(shí)橫撐以及巖面之間連接牢靠。此外在進(jìn)行注漿小導(dǎo)管注漿過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照隧道施工項(xiàng)目的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格施工，避免各種風(fēng)險(xiǎn)性因素的發(fā)生。尤其是在換拱過(guò)程，工作人員需要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案逐榀分部置換，避免因?yàn)閷?duì)混凝土大面積實(shí)施換拱而破壞原有的地質(zhì)平衡，發(fā)生塌方。

4 結(jié) 論

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)隧道初期支護(hù)侵限處理可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行淺要分析，從而探討公路隧道初期支護(hù)侵限處理中的主要施工技術(shù)，確保實(shí)現(xiàn)安全可靠的隧道初期支護(hù)侵限處理，提供具備真實(shí)性、可靠性以及準(zhǔn)確性的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)隧道施工動(dòng)態(tài)管理，指導(dǎo)施工作業(yè)，確保施工階段安全生產(chǎn)。