熱帶雨林地區(qū)淺埋軟弱圍巖隧道初支大變形及換拱處治技術研究

摘 要：由于熱帶雨林地區(qū)常年降雨強度大、頻率高，強降雨常導致巖土體自重增加，但強度和穩(wěn)定性顯著下降，是該地區(qū)隧道施工主要高風險源。依托馬來西亞熱帶雨林地區(qū)某隧道工程，對隧道穿越土巖交界段初支侵限變形規(guī)律進行現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值分析，探究初期支護侵限應急處置及局部換拱施工等治理措施方法。研究結(jié)果表明，1）熱帶雨林地區(qū)頻繁強降雨下滲造成巖土強度及承載力下降是隧道大變形發(fā)生的主要原因，地層含水率的變化主要受降雨時間及地表起伏的影響；2）采用徑向注漿加固、反壓回填、施加臨時橫撐及施作臨時仰拱等措施能有效控制圍巖變形發(fā)展；3）根據(jù)隧道初期支護變形侵限的縱向分布規(guī)律，使用局部換拱處置方法，能顯著提升換拱施工的效率和安全性。現(xiàn)場應用表明所采取的隧道初期支護換拱處置措施控制隧道變形效果良好，可為類似熱帶雨林軟弱圍巖隧道提供施工借鑒和技術指導。

關鍵詞：全風化砂巖； 圍巖變形； 數(shù)值模擬； 大變形處治； 監(jiān)控量測

中圖分類號：U457. 2 文獻標識碼：A DOI：10. 7525/j. issn. 1006-8023. 2025. 02. 019

0 引言

隨著國家“一帶一路”的不斷深入推進，企業(yè)“走出去”戰(zhàn)略的實施，越來越多的海外項目開工建設，在全球各地開花結(jié)果。隧道是交通工程中重要結(jié)構(gòu)形式之一，但其綜合造價高，施工難度大，為了節(jié)約投資，在設計階段會合理縮短隧道的長度，傍山線路及淺埋（偏壓）隧道會不斷增多。由于淺埋，隧道圍巖風化嚴重，圍巖軟弱，尤其隧址處于熱帶雨林地區(qū)，持續(xù)的強降雨天氣對淺埋軟弱圍巖穩(wěn)定極為不利，隧道變形控制難度大，對施工技術要求很高［1-2］。近年來國內(nèi)因降雨導致的隧道坍塌事故頻發(fā)，如雷公山隧道“7. 29”坍塌事故［3］、宜萬鐵路野三關隧道特大透水事故［4］以及“8. 23”哈達東1號隧道冒頂塌方事故［5］等。

目前國內(nèi)外學者關于強降雨工況下隧道工程的研究主要集中在巖石膨脹機理、設計施工技術以及變形控制措施方面。在巖體遇水軟化機理的研究中，含水率是影響巖土體力學性能的根本原因，因此眾多學者通過設計試驗對不同類型巖土體浸水條件下的膨脹性能進行了探究。張青波等［6］依托雅萬高鐵實際工程，通過室內(nèi)試驗研究全風化膨脹泥巖遇水的強度衰減特性以及膨脹特性；Xu等［7］通過室內(nèi)試驗測定了石膏巖在浸水狀態(tài)下各方向的膨脹壓力與膨脹比，研究了其早期溶脹特性；Chai等［8］使用自由膨脹試驗法，通過測定黏性巖石在不同化學水溶液作用下的膨脹率，研究了不同化學路徑對黏性巖石膨脹的影響，并分析了黏性巖石膨脹收縮變異性的基本機理；Vergara等［9］通過XRD試驗和無側(cè)限膨脹試驗對泥質(zhì)膨脹巖的礦物組成以及水巖作用機理進行了研究；Xu等［10］采用巖石膨脹試驗儀進行了膨脹性石膏巖的溶脹應變試驗和應力試驗，分別研究了石膏巖樣的溶脹應變隨時間的變化規(guī)律和溶脹應力-應變關系，并根據(jù)研究結(jié)果提出了一種描述膨脹過程中應力應變關系的本構(gòu)模型。

而在設計施工技術以及變形控制措施方面，劉劍［11］依托席家梁隧道工程，利用MIDAS/GTS建立計算模型，對隧道二次襯砌應力及安全系數(shù)進行分析，并探討了隧道先行導洞、仰拱和二次襯砌等工序的施工方法；郭成剛等［12］為滿足快速施工及安全要求，依托香麗高速虎跳峽地下立交工程，對施工方法進行研究，設計了3層支護結(jié)構(gòu)、二臺階預留核心土法開挖法等；龔彥峰等［13］針對軟弱淺埋富水地層隧道施工過程中存在的安全風險，建立數(shù)值模型對隧道施工過程中的力學行為進行了分析，制定了相應的支護措施與開挖方法；武建華［14］為研究淺埋隧道在軟弱圍巖的隧道支護設計及施工，結(jié)合工程實例，通過不同的支護方案及施工方法對比，對淺埋隧道軟弱圍巖隧道設計及施工進行了優(yōu)化分析；田四明等［15］針對高能地質(zhì)環(huán)境隧道支護結(jié)構(gòu)設計難題，提出了高地應力軟巖隧道變形主動控制設計理念，并基于Mohr-Coulomb準則，推導建立了深埋隧道掌子面擠出變形解析解；張民慶等［16］依托八達嶺長城站超大斷面隧道工程，對隧道支護參數(shù)設計、開挖新方法以及圍巖變形控制原則進行了研究；王明江等［17］針對隧道初支變形嚴重且侵入二襯限界的情況，提出了相應的大變形治理方案；郭健等［18］以海巴洛隧道典型炭質(zhì)板巖工程為背景，通過對圍巖位移、支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的全過程監(jiān)測，探討了不同施工階段隧道大變形段襯砌受力特征；方星樺等［19］針對藏噶隧道施工時圍巖變形量值、變形速率快等問題，采用現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值模擬等方法，對圍巖變形綜合控制措施進行了研究。

本研究以馬來西亞東部鐵路（馬東鐵路）項目某隧道工程為背景。針對隧道掘進過程中出現(xiàn)的圍巖自持力下降、支護結(jié)構(gòu)變形過大等情況，提出整治措施，并結(jié)合現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，對整治效果進行分析，形成的成果可為類似工況下隧道變形控制提供指導。

1 工程概況

馬來西亞東海岸鐵路項目位于馬來西亞半島中部，北起Kota Baru，沿馬來西亞東海岸，途經(jīng)Kelantan、Negeri Terengganu、Pahang、Negeri Selangor，最終匯入馬來西亞首都Kuala Lumpur。馬來西亞半島中部為多條平行于半島走向的山脈，把半島分割成東部濱海帶（Eastern Belt）、中央山地帶（Raub SutureZone）和西部濱海帶（Western Belt）3 個地理區(qū)域，呈中間高、兩側(cè)低的地勢。鐵路在中央山地帶主要以路基或隧道工程為主，沿線屬熱帶雨林氣候，每年3—10月為旱季，11月至第二年2月為當?shù)赜昙尽Ｈ杲涤炅考s為2 000～2 500 mm，最大可達3 000 mm，且降雨通常以伴隨雷暴的形式發(fā)生，瞬時降雨量較大。該區(qū)分布有TIMUR、TAHAN 等近南北走向的山脈，地形高低起伏，落差較大。該區(qū)主要為低山丘陵區(qū)，地表以第四系沖洪積層、坡積層為主，基巖主要為中生代花崗類巖石、石英巖、砂巖，以及奧陶系至志留系的千枚巖、片巖、頁巖、石灰?guī)r、大理巖為主。

本研究所依托隧道工程位于Maran縣境內(nèi)，全長373 m。隧址區(qū)地貌類型為丘陵，地表剝蝕較強烈，縱斷面如圖1所示，隧道最大埋深為59 m。隧道主要穿越全、強風化砂巖。全風化砂巖在軟巖分類中屬于極軟巖的范疇，通過對全風化砂巖巖樣進行采集分析可知，巖體較破碎，力學性能差，開挖時易發(fā)生變形，且?guī)r石遇水具有膨脹性，強度參數(shù)會發(fā)生不同程度的折減，易造成隧道襯砌破壞、圍巖坍塌等災害。根據(jù)現(xiàn)場施工進度相關資料，隧道上臺階于2022年11月28日掘進至強風化砂巖地層，此時恰逢馬來西亞當?shù)赜昙镜絹?，降雨量激增，持續(xù)高強度的降雨勢必會對隧道施工造成極大的安全隱患。

2 隧道支護結(jié)構(gòu)

隧道建筑限界凈寬12. 22 m，如圖2所示，針對施工中降雨頻繁下滲，圍巖強度下降、變形較大等情況，隧道采用復合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護采用鋼拱架與噴射混凝土，預留變形量150 mm，結(jié)構(gòu)單獨成環(huán)，加強支護剛度、協(xié)調(diào)邊墻兩側(cè)變化的不對稱荷載及變形、防止圍巖變形造成二次襯砌開裂。二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

隧道在Ⅴ級圍巖段采用D6、D5型復合襯砌設計，具體支護參數(shù)見表1，圖2為2種復合襯砌結(jié)構(gòu)設計。

隧道采用三臺階法施工，在進洞及出洞超淺埋段使用明挖法，施工工序如圖3所示，上、中臺階開挖后于拱腳處設置I20a工字鋼臨時橫撐，縱向間隔一榀拱架。

隧道在掘進過程中發(fā)現(xiàn)圍巖較原設計差，經(jīng)地勘單位現(xiàn)場核查，圍巖以強風化砂巖為主，巖體破碎，掌子面潮濕，圍巖整體性及自穩(wěn)性差，易產(chǎn)生掉塊及坍塌現(xiàn)象，綜合判定大部分圍巖等級為Ⅴ級，因此根據(jù)地質(zhì)情況對隧道CH394+766—CH394+800段結(jié)構(gòu)設計進行了以下變更。

1）CH394+766—CH394+800 段洞身圍巖經(jīng)勘測，由Ⅳ級變更為Ⅴ級，襯砌類型變更為D6型復合式襯砌參數(shù)施工，并在拱部140°范圍內(nèi)設Φ42 mm超前小導管注漿加固，環(huán)向間距40 cm，掌子面右側(cè)超前小導管環(huán)向間距加密至30 cm。

2）CH394+776—CH394+786段上臺階拱腳處增設Φ42 mm雙排鎖腳。

3）CH394+786—CH394+800 段上、中臺階拱腳處增設Φ42 mm雙排鎖腳。

3 隧道圍巖侵限變形特征

3. 1 圍巖變形監(jiān)測

隧道掘進施工期間正處于馬來西亞當?shù)赜昙?，地表水下滲導致土體含水量飽和、圍巖壓力急劇增大，極大地增加了施工風險。為確保隧道施工過程中圍巖的穩(wěn)定性，及時獲得隧道結(jié)構(gòu)在施工時的變形情況，評價結(jié)構(gòu)的安全性，對隧道進行拱頂沉降以及周邊收斂現(xiàn)場量測，測量數(shù)據(jù)可為隧道后續(xù)施工提供更準確的支護參數(shù)及措施，保證隧道施工和運營安全。

隧道拱頂沉降及周邊收斂采用全站儀非接觸法進行監(jiān)測，拱頂沉降觀測斷面與周邊收斂觀測斷面為同一個斷面，監(jiān)測斷面縱向間距為5 m。隧道斷面監(jiān)測點位布設如圖4所示，首先采用沖擊鉆在隧道初期支護表面上鉆出Φ20 mm 的孔，孔深50 cm，且深入圍巖內(nèi)部10～15 cm，將固定鋼筋放入孔內(nèi)，用砂漿將鋼筋固定，然后將反射棱鏡安裝在鋼筋上。數(shù)據(jù)采集頻率按照相關規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行綜合考慮。前15 d監(jiān)測頻率為每天1～2次，之后逐漸降低監(jiān)測頻率，3個月后降至每月1～3次。施工過程中若監(jiān)測到圍巖變形速率過大，變形超限等異常情況，數(shù)據(jù)采集頻率應增加至每天2次。

3. 2 數(shù)值模型

由圖5 可知，隧道在掘進至CH394+777—CH394+809段時，圍巖產(chǎn)生了較大變形，并有隨時間進一步加速惡化的趨勢，因此造成該段隧道出現(xiàn)不同程度的初期支護侵限現(xiàn)象，現(xiàn)場遂依據(jù)監(jiān)測方案增大對侵限段變形數(shù)據(jù)采集頻率，并在原有監(jiān)測點位的基礎上，于隧道拱部增加臨時監(jiān)測點，監(jiān)測斷面縱向間距加密至1 m。同時利用數(shù)值模擬方法，建立典型斷面二維數(shù)值模型，從非飽和滲流理論、降雨入滲過程以及襯砌結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律等方面進行分析。探究隧道開挖過程中圍巖位移、初支內(nèi)力的發(fā)展、分布情況。

3. 2. 1 非飽和滲流模擬方法

在濕度場模擬時，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，各方向流出單元體的流量減去流入單元體的流量即為單元體中水的增加量，而在溫度場模擬中，根據(jù)能量守恒方程，各方向流出單元體的熱流量減去流入單元體的熱流量即為單元體中溫度的增加量，且二者平衡方程也頗為相似，在描述單元的相關物理參數(shù)方面也存在類似之處。濕度場中單元含水率的增加對應溫度場中單元溫度的升高；地層的滲透率對應熱傳導率；圍巖遇水膨脹參數(shù)對應熱膨脹率；土體的比水容重對應比熱容與密度的乘積；襯砌結(jié)構(gòu)的防水層對應絕熱層。

在這種轉(zhuǎn)化情況下，只需要將二者數(shù)值模擬的相關參數(shù)進行轉(zhuǎn)換，即可實現(xiàn)使用熱力耦合模塊對流固耦合問題進行模擬。且ABAQUS中內(nèi)置的場變量功能可以根據(jù)材料溫度的改變賦予其不同的強度參數(shù)，以此實現(xiàn)降雨過程中地層強度軟化的模擬。

3. 2. 2 圍巖物理力學參數(shù)及支護參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，選擇CH394+782斷面作為數(shù)值模擬分析斷面，隧道自上而下分別穿越粉質(zhì)黏土層、全風化砂巖層、強風化砂巖層，各地層相關參數(shù)依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘察報告以及室內(nèi)試驗得到。隧道采用三臺階法進行開挖，主要研究降雨增濕條件下隧道開挖穩(wěn)定性以及初期支護結(jié)構(gòu)變形等問題，因此不施作二次襯砌。根據(jù)現(xiàn)場施工資料，支護結(jié)構(gòu)采用D6型襯砌，初期支護厚度為27 cm，具體地層及支護參數(shù)見表2。

通過對隧址區(qū)全風化砂巖取樣進行室內(nèi)試驗測得不同含水率下強度參數(shù)見表3。并測得全風化砂巖天然含水率為23. 40%，飽和含水率為44. 16%。由于本模擬將單元體含水率的增量等效為溫度增量，因此設置相應的對照關系為0 ℃對應地層天然含水率，100 ℃對應地層的飽和含水率。根據(jù)該對應關系，將全風化砂巖相關物理力學參數(shù)折減情況進行設置。

3. 2. 3 數(shù)值模型及邊界條件

數(shù)值模型選擇針對洞口全風化砂巖淺埋段建立反映真實地形的二維有限元數(shù)值模型進行分析，模型建立如圖6所示，隧道中心處埋深約為8 m，模型采用平面應變單元?？紤]到邊界效應，地層結(jié)構(gòu)模型中隧道對地層的影響范圍一般取3～5倍的隧道寬度，計算模型寬度為80 m（X 方向），隧道底部向下取至30 m（Y 方向）。模型左、右邊界施加水平約束，底面施加豎向約束，頂面為自由邊界。使用熱-力耦合模型對降雨入滲過程進行模擬，在模型頂部設置100 ℃溫度荷載模擬大氣降雨，兩側(cè)及底部均為自由溫度邊界，以模擬現(xiàn)實中下滲雨水可向兩側(cè)散失的情況。單元熱傳導為各向同性。為保證雨水入滲僅影響地層，在支護結(jié)構(gòu)與圍巖之間設置隔熱層。

3. 3 強降雨條件下隧道穩(wěn)定性分析

3. 3. 1 降雨增濕過程濕度場變化規(guī)律

為研究在連續(xù)強降雨情況下圍巖增濕過程以及土巖交界面滲流通道對隧道開挖穩(wěn)定性的影響，在地表施加100 ℃溫度邊界條件以模擬大氣降雨。通過對當?shù)亟涤昵闆r進行收集可知，隧址區(qū)在雨季會出現(xiàn)持續(xù)數(shù)日的強降雨，因此確定本次降雨模擬分析時間為48 h。分別取降雨時間（t）為2 h（降雨初始階段，地表剛剛浸潤）、降雨時間為12、24 h（雨水下滲中）、降雨時間為48 h（降雨結(jié)束）的巖土體含水率分布云圖如圖7所示。

由圖7可以看出，隨著降雨的持續(xù)，巖土體含水率不斷發(fā)生變化，浸潤鋒線逐漸向地層下方推進。降雨24 h后，浸潤影響區(qū)已下移至隧道結(jié)構(gòu)處，拱頂含水率上升至25. 48%。至降雨結(jié)束時，浸潤鋒線已下移至隧道拱部，此時拱腰處含水率上升至25. 48%，拱頂處上升至29. 63%，而浸潤鋒線以下地層基本不受降雨影響。從含水率分布情況可以看出，由于地表起伏較大，雨水會向坡腳處匯聚，存在橫向滲流的情況，導致隧道左側(cè)含水率高于右側(cè)。且隨著降雨不斷進行，降雨影響區(qū)范圍不斷擴大，但是增大部分主要為過渡區(qū)，地層飽和區(qū)范圍增大不顯著。

3. 3. 2 圍巖侵限變形特征

圖8為隧道斷面變形侵限情況。由圖8可知，初支侵限一般發(fā)生在拱腰以上部分，邊墻及仰拱處變形較小。隧道拱部變形存在比較嚴重的偏壓現(xiàn)象，該斷面地表呈左低右高分布，但是最大變形位于左拱肩處。這主要是因為左側(cè)埋深較淺導致受降雨影響更大，左拱肩處圍巖含水率明顯高于右側(cè)。而仰拱處圍巖受降雨影響較小，因此變形基本呈對稱分布，在降雨與隧道開挖行為的疊加影響下，隧道拱部變形嚴重，隧道已不具備繼續(xù)開挖的條件。綜合對比模擬結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，二者變形趨勢基本一致，數(shù)據(jù)吻合較好，最大誤差為78 mm，位于隧道左拱肩處。說明該模擬方法可以較好地反映在非飽和滲流條件下隧道支護變形規(guī)律。

3. 4 隧道初期支護侵限應急處置

為有效避免初支變形侵限現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)展與惡化，造成隧道掉拱、坍塌等事故，對隧道侵限段實施如下應急處置措施。

對于未受初支侵限影響的臨近段落，仰拱向掌子面前推5 m，澆筑CH394+777—CH394+782段落；二次襯砌向前推進12 m，施作CH394+765—CH394+777段落；二次襯砌施作完成后不拆除模板臺車，繼續(xù)保持千斤頂持荷狀態(tài)，以抑制圍巖持續(xù)變形。

對于初支侵限段CH394+777—CH394+809，立即停止上臺階掌子面以及中下臺階施工，加強圍巖量測?；靥钍┘?根橫向I18臨時鋼支撐，縱向間距2 m，邊墻打設6 m長Φ89 mm大鎖腳錨桿并帶壓注漿，拱頂徑向注漿、超前小導管注漿、施作臨時仰拱封閉成環(huán)等措施抑制圍巖變形。由于侵限段部分段落中、下臺階已開挖，因此從洞外取土進行反壓回填，在回填土上方設置3根豎向鋼支撐。反壓回填應與施加臨時橫撐、注漿加固等措施同時進行。

采取應急處置措施后，隧道各斷面拱頂沉降得到了有效抑制，如圖9所示，至2023年2月23日，各斷面拱頂沉降已逐漸趨于穩(wěn)定。說明現(xiàn)場采取的措施可有效控制圍巖變形，處置效果良好。

4 隧道初期支護換拱處置措施

4. 1 初支侵限換拱必要性分析

隧道初支侵限段應急處置措施完成后，圍巖變形已趨于穩(wěn)定。但考慮到正值當?shù)赜昙?，隧址區(qū)降雨量極大，圍巖穩(wěn)定性差，換拱施工風險較高，因此換拱方案暫時擱置。后經(jīng)參建各方討論，一致認為應在確保安全的前提下盡快開展換拱作業(yè)。結(jié)合馬來西亞當?shù)貧夂蛱攸c，換拱施工時間為2023年5月至2023年7月。

4. 2 初支局部換拱方案

隧道初支大變形侵限段為CH394+777—CH394+809，共32 m。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，各斷面侵限程度不一，如果統(tǒng)一進行換拱施工，對工期影響較大，且長距離換拱存在較大的安全隱患。針對這一問題，現(xiàn)場決定采用“半鑿除、半換拱”的局部換拱方案。

針對變形侵限程度不同采取不同的處置方式，如圖10 所示。若將鋼拱架下方混凝土保護層鑿除后，初支結(jié)構(gòu)不再侵限，如圖10（b）所示，則不進行換拱作業(yè)；若鑿除后初支結(jié)構(gòu)仍舊侵限，如圖10（c）所示，則對鋼拱架進行拆除、更換。這種局部換拱方案不僅提高了侵限處置工作的效率，節(jié)省了資源投入，還減少了換拱距離，提高了施工的安全性。

換拱段為CH394+777—CH394+792、CH394+798—CH394+809兩段，如圖11所示，施工步驟如圖12所示，換拱施工遵循“逐榀拆除、逐榀安裝、逐榀支護”的原則，采用“先拆后接局部換拱”的方法進行施工。

1）徑向注漿，侵限段注漿固結(jié)圈厚度不少于2. 5 m，注漿向兩側(cè)各延伸3 m，起到加強二襯保護區(qū)域圍巖固結(jié)作用。環(huán)向注漿范圍為整個上臺階范圍。

2）為防止換拱過程中出現(xiàn)小面積坍塌，換拱之前先對侵限段兩側(cè)二次襯砌進行施工，并在換拱段前部和尾部未侵限處各打設2根3. 5 m長Φ25 mm水泥砂漿鎖腳錨桿，鎖腳錨桿尾部加工成“L”形，與鋼拱架焊接牢固，防止在施工過程中由于拱架周邊土體壓力造成掉拱等安全問題。

3）換拱拱架統(tǒng)一采用I20a拱架，拱架拆除沿隧道縱向由一側(cè)向另一側(cè)逐榀進行，本環(huán)侵限范圍內(nèi)拱架一次性拆除，采用人工手持風鎬逐節(jié)段沿拱架兩側(cè)各10 cm鑿矩形槽，切斷連接鋼筋和鋼筋網(wǎng)片，使該節(jié)段拱架與初期支護完全剝離。隨后鑿除本節(jié)段拱架連接板處的噴射混凝土并拆除拱架連接板處的連接螺栓，完成該節(jié)段拱架拆除工作。

4）采用機械開挖及人工配合開挖方式開挖至設計開挖輪廓線，預留變形量15 cm，然后按照施工工藝要求初噴混凝土，重新安裝鋼筋網(wǎng)片和拱架，同時在新拱架連接板處打設2根鎖腳錨管并與拱架焊接在一起，將拱架固定牢固。最后及時噴射混凝土封閉拱架，恢復初期支護原狀。

按上述換拱方案，隧道于2023年7月23日完成全部換拱作業(yè)，現(xiàn)場實施過程如圖13所示。

4. 3 侵限段換拱效果評價

換拱過程中，對隧道侵限段拱頂沉降以及周邊收斂線進行了持續(xù)監(jiān)測。因換拱段兩側(cè)二次襯砌均已施作完畢，且隧道已經(jīng)貫通，因此換拱過程中圍巖未出現(xiàn)較大變形。因此可以說明前期的應急處置方案效果良好，且在應急處置方案的基礎上對侵限段隧道初期支護進行換拱具備可行性。

5 結(jié)論

以馬來西亞馬東鐵路某隧道工程為依托，通過現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬方法，對初支侵限產(chǎn)生原因、應急處置措施、換拱實施流程進行了分析，主要結(jié)論如下。

1）強降雨會導致表層巖土體快速飽和，淺埋隧道段隧道開挖施工擾動影響會和飽和區(qū)下方巖土體共同形成疊加影響過渡區(qū)，隨著雨水不斷向深層入滲，過渡區(qū)與飽和區(qū)的比值不斷增大。且由于隧道左側(cè)埋深較淺，受降雨影響更大，導致隧道拱部變形存在比較嚴重的偏壓現(xiàn)象。

2）隧道發(fā)生初期支護變形侵限后，及時采取徑向注漿加固、反壓回填、施加臨時橫撐、施作臨時仰拱及時封閉成環(huán)等應急處治措施，可有效抑制圍巖變形的進一步發(fā)展，且為換拱方案的實施奠定良好的工程基礎。

3）根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，隧道在應急處治措施以及臨近段二襯施做完畢的基礎上進行侵限段初支換拱施工，不會造成支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形，完全具備可行性。但是換拱施工應當避開雨季，防止雨水頻繁下滲造成安全風險。

4）根據(jù)隧道實際侵限程度制定的“局部鑿除，局部換拱”的施工方案不僅提高了施工效率，還減少了換拱距離，提高了作業(yè)安全性?，F(xiàn)場變形監(jiān)測數(shù)據(jù)表明本隧道使用的換拱處置方案效果較好，安全性較高，可為熱帶雨林地區(qū)隧道工程圍巖變形防治與處置提供指導。

【參 考 文 獻】

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基金項目：國家自然科學基金資助項目（U1934211）；中國國家鐵路集團有限公司科技研究開發(fā)計劃項目（L2022G003）。