土質圍巖隧道淺埋段初支侵限處理措施

摘要：本文主要介紹了合福鐵路客專某隧道出口淺埋段因地質、降水原因造成拱部沉降超限，初支侵限，針對初支侵限采取的措施和施工情況，對今后土質圍巖隧道初支侵限處理具有一定的參考和借鑒價值。

關鍵詞：土質 隧道 侵限 措施

1 概述

隨著我國鐵路建設的不斷發展，土質圍巖大斷面鐵路客專隧道施工越來越多，由于土質、地表、降水造成的隧道沉降、初支侵限等問題時有發生，處理措施的正確與否對隧道施工安全、質量、進度控制影響較大，特別要確保安全。

2 工程概況

2.1 工程設計及地質概況

某隧道位于福建省南平市，總長為315m。隧道平面設計位于圓曲線和緩和曲線上，圓曲線半徑為8000m，隧道縱坡為：-7‰的下坡。

隧道出口段地質：表層為Qel+dl粉質粘土，黃褐色，硬塑；下伏Pt2s云母石英巖，黃褐色，全風化；地下水為孔隙潛水，較發育。云母石英片巖全風化層遇水易松散垮塌。出口段設計采用HW175型鋼鋼架加強支護，間距0.6m/榀，洞口長管棚超前預支護，Vc型襯砌類型。

2.2 初支侵限情況

2012年6月1日，隧道出口上臺階貫通，貫通后及時施作了初支。貫通前后連日陰雨天氣，至6月5日左右地表出現裂縫，出洞口向內15m范圍上臺階拱頂初支變形加大，至7月30日，初支最大侵限50.3cm，單日最大沉降速率達30mm。如下圖所示：

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3 原因分析

從進洞開始至今，開挖揭示該隧道總體圍巖地質條件較差，上臺階以全風化云母石英巖為主，巖石風化呈土狀夾少量碎石，結構松散，差異風化嚴重，圍巖穩定性差；加之最近連續降雨，雨水下滲導致土體強度降低；出口段洞口淺埋、偏壓較為嚴重，初支變形段最大埋深僅7m。以上均是造成這次初支侵限的主要原因。

4 處理措施

4.1 加固上臺階初支鋼架

立即暫停初支侵限段中臺階開挖，已開挖段中、上臺階鋼拱架底部加設φ50鎖腳鋼管，保證每榀拱架底部不少于4根，鎖腳鋼管長度5m，對鎖腳鋼管進行注漿；每臺階單側按照臺階實際長度用等長I22工字鋼縱向聯通鋼架底部，并與鎖腳鋼管焊接，保證已施作鋼架形成整體。

4.2 地表裂縫封閉

立即將洞口處地表開裂處掛設鋼筋網片并用噴射混凝土封閉，并對洞頂已開挖好截水溝施作混凝土，防止雨水滲入土層。

4.3 洞口淺埋土體加強

對出口初支侵限段15m范圍上臺階范圍進行徑向注漿，注漿孔深度2～4m，其中出洞口向內5m范圍段注漿深度1～2m，剩余初支侵限10m段注漿深度2～4m?？卓诃h向間距1.2m，孔底環向間距1.2m，縱向間距每1.2m一環。注漿孔采用風鉆開孔，注漿孔孔口管采用Φ42mm無縫鋼管，如成孔效果較好，孔口管長度1m；如果成孔效果差，采用4m長的小導管（管身開孔）。注漿采用水灰比1：1（重量比）水泥漿液，自下而上按照梅花形順序進行注漿，注漿壓力控制在0.8～1.0Mpa。

徑向注漿管每隔兩榀間距，即1.2m布置一環注漿管，梅花形布置，徑向注漿管應規劃好位置，避免后續施作超前小導管時相互沖突，徑向注漿管應避讓超前小導管位置。注漿管應靠近需拆換鋼架附近，即避免注漿管侵入鑿除初支范圍，又能保證需拆換鋼拱架背后松散土體的注漿效果。注漿管施作位置同時應注意避免影響鋼拱架拆換。

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4.4 施作拱部小導管支護

為保證拆換鋼架時施工安全，拆換鋼架前采用3.5mΦ42mm超前小導管對初支侵限15m進行超前支護，超前小導管按縱向間距1.2m一環，環向間距0.4m，超前小導管施作角度15～20°，應保證超前小導管均勻布置。第一環超前小導管在拆換鋼架前施作，此后每拆換兩榀鋼架施作一環超前小導管。施作超前小導管應與新支立的鋼拱架焊接穩固，且從鋼拱架腹部預留孔穿過。

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4.5 監控量測及更換拱架、施作初支

將仰拱、二襯施工至侵限段開始位置，并在上述施工到位及連續3～5天沉降觀測無變形的情況下，從隧道暗洞向洞口方向沿原有兩榀鋼架間開槽，重新安裝A單元。然后再拆除后方已經變形的A單元，并立即進行噴護。為防止A單元拱腳下沉，增加鎖腳鋼管加強。拆換鋼架采用逐榀拆換的方式。在重新安裝A單元后，掛設鋼筋網片，噴射砼，施作系統錨桿及鎖腳錨桿，施工時按設計長度及間距施工（隧道支護設計鋼架為全環HW175型鋼鋼架，間距0.6m，并掛φ6鋼筋網片，網格間距20×20cm；邊墻設Φ22砂漿錨桿，長4m/根，環向縱向間距均為1.2m。

4.6 更換拱架、施作初支加強措施

原有初支根據測量結果，按照下表進行控制：

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4.6.1 初支鑿除施工以人工配合機械施工，嚴禁采用爆破作業；從暗洞向洞口方向逐榀先立后拆，先施做單層超前小導管，后拱頂鋼架拆換；嚴禁圍巖長時間暴露，鑿除初支完成后應初噴混凝土，然后再支立鋼拱架，掛網噴射混凝土，切槽槽壁應初噴射混凝土5～8cm，防止圍巖暴露而產生滑塌。

4.6.2 每榀鋼拱架于每側拱腳處打設5m長φ50鎖腳錨管4根，每臺階共8根。鎖腳鋼管應嚴格按設計要求施工，保證鎖腳鋼管施作角度，并采用“U”型卡焊接牢固。

4.6.3 對洞口向內6m上臺階拆換拱架后應在上臺階加設I18臨時仰拱，對剩余9m段中、上臺階拆換拱架后，在中臺階加設臨時仰拱。上臺階臨時仰拱設置在A單元及B單元接頭上30cm處，使A單元及臨時仰拱成環。臨時仰拱采用I18型鋼加工制作，臨時仰拱支撐安裝后，及時噴射0.2m厚的C25砼封閉。施工時，重新安裝的鋼架與臨時仰拱同步進行。該段后續中下臺階開挖時在拱腳增設擴大拱腳或拱腳墊槽鋼，以防止初支下沉。

4.6.4 A單元拆換長度達到5米以上時，開始開挖B單元鋼架位置，B單元開挖每次不得超過一榀，且左右錯開5m以上。安裝拆換B單元時，左右兩側采用“馬口”開挖，開挖寬度以滿足工作面使用需要即可，嚴禁挖除核心土，嚴禁同時開挖、拆除、安裝同一榀鋼架上的B單元。

4.6.5 同一榀鋼架的B單元全部安裝后，才可拆除本榀鋼架位置上臺階臨時仰拱及挖除中部核心土。施工時仰拱必須緊跟下臺階，C單元落底后及時制作鋼筋網片、噴射砼、錨桿，并及時施作暗洞仰拱支護封閉成環，仰拱每次開挖不得大于3m，并在8h內完成支護工作，仰拱混凝土需及時澆筑。仰拱可3m澆注一次，澆注前底部虛碴、積水、雜物必須清除干凈。

4.6.6 換拱完成后進行下臺階、仰拱的施工，二襯在不影響槽道施工的情況下可以調整為一板6m，襯砌達到100%強度方可拆模。

5 結語

經過2012年8月近一個月的施工，該隧道出口淺埋15m初支侵限段安全順利的完成了換拱作業，并在施工中下臺階、仰拱后測量初支斷面，滿足二襯限界要求。結合本隧道的處理，施工中發現土質圍巖隧道初支侵限，應制定科學的處理措施，嚴格實施，將問題處理越早越有利于施工安全。

參考文獻：

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