隧道軟弱圍巖拆換拱施工技術(shù)

關(guān)黨芬 曹雙喜

摘要：本文主要對軟弱圍巖隧道地質(zhì)特點進(jìn)行介紹，以某高速公路隧道出口段為例，分析初期支護(hù)出現(xiàn)變形、沉降等問題出現(xiàn)的原因，并根據(jù)該隧道實際情況提出拆換拱施工的方法，希望為其他隧道施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道;軟弱圍巖;施工技術(shù)

引言

軟弱圍巖隧道承載能力、滲透性比較差，隧道施工中面臨多方面的困境，比如對施工工藝要求高，施工進(jìn)度比較慢，整個工程建設(shè)所耗費的資金比較多，存在工期延誤的情況。同時，開挖作為隧道施工中不可缺少的環(huán)節(jié)，在對隧道軟弱圍巖進(jìn)行開挖時，可能引發(fā)隧道塌方等安全問題，威脅到施工人員的生命安全，不利于工程施工工作連續(xù)開展。

一、軟弱圍巖隧道定義及其地質(zhì)特點

軟弱圍巖指的是在隧道施工中對工程整體質(zhì)量產(chǎn)生影響的硬度比較低的圍巖[1]。這類圍巖滲透能力比較差，會降低整個路面的承載性能，當(dāng)路面承受較大荷載時，容易出現(xiàn)路面塌陷問題，不利于車輛安全形勢，尤其在邊坡路面施工中，軟弱圍巖在外部壓力的影響下，會出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，容易造成一些施工事故。此外，軟弱圍巖隧道存在較多的小縫隙，含水量豐富，該隧道自身的承載能力有限，在隧道開挖施工中，當(dāng)?shù)叵峦翆颖煌诳諘r，周圍的軟弱圍巖所承受的壓力會加大，可能引發(fā)塌陷事故。

二、隧道軟弱圍巖拆換拱施工技術(shù)

（一）工程概況

本文以某高速公路隧道出口段為例，該段地形起伏比較大，山坡比較陡峭，屬于剝蝕低山地貌。隧道巖溶斷層位置含水量比較大，施工圍巖為V級，施工中V級圍巖所占比例較大;隧道圍巖為風(fēng)化程度嚴(yán)重的粉砂巖，圍巖呈現(xiàn)出破碎、散體狀態(tài)，加之地下水的影響，使施工作業(yè)難以施展。該隧道換拱長度為89米，初支損壞最嚴(yán)重的拱段長度達(dá)37米，該段地質(zhì)情況較復(fù)雜，以環(huán)形開挖的方式進(jìn)行施工，初期支護(hù)在施工后期逐漸出現(xiàn)脫落、變形以及沉降等問題。

（二）原因分析

其一，施工段地下水豐富，對拱腳進(jìn)行開挖時，所滲出的水會破壞隧道基底，弱化地基承載能力，無法承接圍巖和支護(hù)的壓力，支護(hù)存在不同程度的沉降問題。其二，換拱段要求使用多類型的支護(hù)，而實際施工中所選用的支護(hù)比較單一，部分支護(hù)施工工藝比較復(fù)雜，實際施工技術(shù)有限，導(dǎo)致施工效果與預(yù)期存在較大差距。其三，初期支護(hù)施工環(huán)節(jié)存在一些問題，比如鋼拱架施工中，法蘭盤連接位置所布設(shè)的孔位不精確，螺栓未能牢固連接;鎖腳錨桿角度、位置等存在偏差，并且施工現(xiàn)場管控工作落實不到位，部分作業(yè)未按照隧道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作[2]。因此，為了解決支護(hù)沉降問題，應(yīng)依據(jù)工程實際情況下進(jìn)行拆換拱施工。

（三）拆換拱施工

1.施工思路

受軟弱圍巖地質(zhì)情況的影響，拆換拱施工中應(yīng)遵循相應(yīng)的施工原則，制定相應(yīng)的施工計劃，施工思路為：首先，布設(shè)臨時支護(hù)，對舊圍巖、拱架進(jìn)行支撐，以注漿的方式對舊拱架后圍巖進(jìn)行加固處理，當(dāng)注漿作業(yè)完成后，對其效果進(jìn)行檢測;其次，使用相關(guān)設(shè)備對原有、臨時拱架進(jìn)行鑿除，將侵限部分的圍巖剝除;再次，在測量放樣、初噴后確定新拱架的安裝位置，對其進(jìn)行焊接、封閉操作;最后，施工結(jié)束后，通過布設(shè)監(jiān)控量測點，對換拱段沉降情況進(jìn)行實時觀測。

2.臨時支護(hù)搭設(shè)

對該隧道進(jìn)行拆換拱施工之前，為了對換拱段變形情況進(jìn)行控制，防止施工階段變形范圍擴(kuò)大，確保結(jié)構(gòu)方面的安全性，為換拱施工提供安全、穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境，應(yīng)搭設(shè)環(huán)向臨時支護(hù)，通過注漿施工對圍巖進(jìn)行加固，對于原支護(hù)與臨時支護(hù)連接處，使用砼楔形塊確保其連接更加緊密，并對臨時支護(hù)支撐間距進(jìn)行合理設(shè)置，比如使用鋼筋來連接拱架，在堅實位置設(shè)置剛拱架、拱腳。

3、注漿

針對侵限換拱段圍巖，應(yīng)進(jìn)行注漿加固處理，選擇常規(guī)水泥漿液作為注漿施工的原料，嚴(yán)格按照施工要求對水灰配合比、注漿壓力進(jìn)行控制。在注漿施工前，利用注漿試驗對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，在注漿施工中需實時觀察相關(guān)數(shù)據(jù)的變化，記錄孔深、注漿量等數(shù)據(jù)，根據(jù)注漿量、壓力等變化情況，靈活地對注漿參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)注漿施工完成后，應(yīng)檢查漿液是否凝固，應(yīng)及時檢查注漿效果，如果注漿效果滿足施工要求，應(yīng)對隧道進(jìn)行開挖操作。

4.新支護(hù)安裝

在對臨時支護(hù)、原支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑿除后，通過測量放樣來確定預(yù)留變形量、開挖深度，當(dāng)開挖至要求輪廓線位置時，以初噴的方式對圍巖進(jìn)行封閉。對原支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，按照新支護(hù)設(shè)計要求來選擇相應(yīng)的鋼材，運送到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，以法蘭盤連接方式對工字鋼支撐進(jìn)行連接，為了增強(qiáng)其連接的牢固性，應(yīng)對其搭接處進(jìn)行焊接處理，然后將超前小導(dǎo)管打入圍巖中，在其端頭位置安裝注漿閥門，使用混凝土進(jìn)行封閉處理，確保其表面的強(qiáng)度、平整性滿足設(shè)計要求[4]。此外，在對新剛支撐進(jìn)行安裝時，要求新舊支護(hù)的鋼支撐處于同一斷面，使用搭板對其連接。

5.監(jiān)控量測

為了提供安全、穩(wěn)定換拱施工環(huán)境，該隧道換拱施工后，以監(jiān)控量測的方式來確定后期施作時間，比如對拱頂和拱腳下沉情況、洞內(nèi)外情況進(jìn)行監(jiān)測，借助監(jiān)測數(shù)據(jù)對隧道施工可靠性進(jìn)行分析、預(yù)測。在換拱前，對該段已布設(shè)的測量點進(jìn)行再次監(jiān)測，記錄相關(guān)數(shù)據(jù);在換拱期間，需重新布置新的監(jiān)測點，對其監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、記錄，以對比的方式對換拱前后監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、評價，為支護(hù)參數(shù)調(diào)整、施工方案制定提供參考依據(jù)。此外，監(jiān)測環(huán)節(jié)，要求布設(shè)測點、換拱作業(yè)同步進(jìn)行，將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行判斷。

三、結(jié)束語

軟弱圍巖隧道施工受圍巖地質(zhì)、施工技術(shù)以及現(xiàn)場管控等多方面因素影響，為了防止侵限換拱情況出現(xiàn)，在隧道建設(shè)中應(yīng)重視圍巖勘察工作，嚴(yán)格遵循軟弱圍巖施工原則，對施工現(xiàn)場進(jìn)行有效管控。同時，在隧道軟弱圍巖拆換拱施工過程中，為了避免二次侵限情況發(fā)生，應(yīng)對換拱施工各環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行控制，提供良好的施工環(huán)境，降低安全事故發(fā)生的幾率。

參考文獻(xiàn)：

[1]信國軍.隧道軟弱圍巖拆換拱施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2021，48（09）：35-37.

[2]楊小玉.軟弱圍巖條件下新建隧道換拱施工技術(shù)[J].福建建材，2020，{4}（08）：58-60.

[3]楊宸.軟弱圍巖隧道初支換拱施工關(guān)鍵技術(shù)探討[J].交通世界，2020，{4}（12）：114-115.

[4]劉小碩.隧道軟弱圍巖拆換拱的施工技術(shù)研究[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019，{4}（03）：159-161.