查針梁子隧道大變形災(zāi)害處治措施與施工方法研究

摘要 文章針對查針梁子隧道大變形災(zāi)害展開研究，分析了查針梁子隧道大變形災(zāi)害的主要影響因素，包括工程設(shè)計和施工工藝；在此基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了查針梁子隧道大變形的處治措施與施工方法，包括加強襯砌和更換開挖方案；最后，為確保查針梁子隧道大變形災(zāi)害的處治效果，提出了相應(yīng)的建議，旨在為類似隧道工程的安全施工和可靠運營提供科學(xué)支持。

關(guān)鍵詞 隧道；大變形；處治措施；施工方法

中圖分類號 U455 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0068-03

0 引言

隧道工程在現(xiàn)代交通建設(shè)中具有重要地位，然而，隧道大變形災(zāi)害是其施工和運營中面臨的一項嚴重挑戰(zhàn)。隧道大變形災(zāi)害可能導(dǎo)致工程安全隱患，影響交通運輸?shù)恼＿M行，甚至危及人員和財產(chǎn)安全[1-3]。因此，針對隧道大變形災(zāi)害的處治措施與施工方法的研究具有重要的理論和實踐意義[4-5]，其處治措施和施工方案應(yīng)依據(jù)致災(zāi)機理和發(fā)生模式進行確定[6-8]。

該文旨在研究隧道大變形災(zāi)害的處治措施與施工方法，并提出可行的解決方案，以提升隧道工程的安全性和可靠性，為隧道工程的設(shè)計、施工和維護提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 查針梁子隧道概況

查針梁子隧道左線3 100 m、右線3 110 m，進口海拔3 704 m、出口海拔3 644 m，最大埋深247 m。原設(shè)計左線Ⅴ級圍巖2 040 m（占65.81%），Ⅳ級圍巖1 060 m（占34.19%）；右線Ⅴ級圍巖2 140 m（占68.81%），Ⅳ級圍巖970 m（占31.19%）。

受構(gòu)造作用，查針梁子隧道通過段小褶皺發(fā)育，巖層產(chǎn)狀變化較大，巖體極破碎，巖層傾向15°～120°，傾角為45°～75°。圖1是查針梁子隧道典型掌子面，掌子面上的巖層呈現(xiàn)揉皺現(xiàn)象。

2 大變形處治措施

2.1 加強襯砌

針對查針梁子隧道變形特點，采取了強支護、快封閉的思路，有針對性地加強了參數(shù)設(shè)計，目前基本能夠控制變形，有效開挖，主要措施如下：

（1）針對沉降收斂變形大的情況，設(shè)計增大了預(yù)留變形量（50～70 cm），減小侵限概率和風(fēng)險。

（2）針對上臺階沉降速度快、變形大的情況，適時增加了兩側(cè)6 m長的φ108注漿鋼管鎖腳，減沉效果較明顯。圖2是現(xiàn)場φ108注漿鋼管鎖腳：

（3）根據(jù)地質(zhì)圍巖情況，對查針梁子隧道出口端大變形段初期支護的工字鋼進行逐步加強，從原設(shè)計的I18工字鋼、I20工字鋼到后來采用的I22工字鋼和HW200型鋼，直至目前采用的I22b+I18工字鋼雙層鋼架（如圖3所示），很好地控制了初支變形，同時減少了鋼架單元數(shù)，提高了施工效率及結(jié)構(gòu)強度。

（4）針對鋼架變形扭曲等情況，設(shè)計加強了鋼架的縱向連接，提高了初期支護的整體承載能力。其中，鋼筋由φ22增大至φ25，環(huán)距由1 m縮小至0.8 m。表1是已施工段落的設(shè)計參數(shù)詳情。

2.2 防治參數(shù)設(shè)計

結(jié)合查針梁子隧道開展軟巖隧道攻關(guān)后，采取的設(shè)計參數(shù)及施工應(yīng)取得的效果，建議大變形參數(shù)設(shè)計如表2所示，主要思路是根據(jù)調(diào)節(jié)預(yù)留變形量、工字鋼間距以及鎖腳類型應(yīng)對大變形等級的變化，可以使目前施工組織更加方便、快捷，有利于加快施工進度。

3 施工工法的改變

針對初期支護封閉時間長的情況，主動改變了隧道的開挖方法，隧道均采用三臺階預(yù)留核心土法施工，臺階均采用微臺階（如圖4所示）。并適時引進部分機械設(shè)備，采用立架臺車，有效減少立架時間，加快初期支護的成環(huán)時間。

上臺階高度為3.8 m，長度為5～6 m，其中核心土高度為2 m。寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2。中臺階高度為2.7 m，長度為6～8 m，便于施工機械操作。下臺階高度為2.7 m，長度為10～15 m，確保臨時通道坡度滿足施工機械行走要求，坡腳緊跟仰拱施工。

4 建議

在地質(zhì)條件復(fù)雜的高原地區(qū)，以變質(zhì)軟巖或極軟巖為主的隧道，其隧道通用圖應(yīng)與紅層地區(qū)隧道有所區(qū)別。Ⅴ級圍巖正常段建議將I18工字鋼全部調(diào)整為I20b或I22b工字鋼，以增強初期支護剛度。

根據(jù)查針梁子隧道軟巖大變形設(shè)計施工情況的總結(jié)，建議維持目前大變形的設(shè)計參數(shù)，主要思路是根據(jù)調(diào)節(jié)預(yù)留變形量、工字鋼間距以及鎖腳類型應(yīng)對大變形等級的變化，可以使目前施工組織更加方便、快捷，有利于加快施工進度。

5 結(jié)論

（1）大變形處治措施主要采用增大預(yù)留變形量（50～70 cm），減小侵限風(fēng)險；增加兩側(cè)6 m長的φ108注漿鋼管鎖腳，減沉效果；采用I22b+I18工字鋼雙層鋼架，加強鋼架的縱向連接。

（2）主動改變了隧道的開挖方法，隧道均采用三臺階預(yù)留核心土法施工，臺階均采用微臺階。

（3）根據(jù)防治結(jié)果建議：Ⅴ級圍巖正常段建議將I18工字鋼全部調(diào)整為I20b或I22b工字鋼，查針梁子隧道應(yīng)根據(jù)調(diào)節(jié)預(yù)留變形量、工字鋼間距以及鎖腳類型應(yīng)對大變形等級的變化。

參考文獻

[1]覃子秀，林志，嚴遠方，等.高地應(yīng)力軟巖隧道大變形特征與處治技術(shù)[J].西部交通科技，2023（11）：187-190.

[2]何以群.隧道時效大變形災(zāi)害的數(shù)值模擬與處治技術(shù)研究[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015（2）：16-20.

[3]賀思悅.擠壓型軟巖隧道大變形機理與支護參數(shù)優(yōu)化研究[J/OL].鐵道標準設(shè)計，2023-11-03/2024-04-19.