隧道支護變形處理分析及防護措施

摘 要：隧道在我國工程建造中經常出現，隧道支護變形也時常發生，如何安全拆換變形支護是關系到隧道能否順利貫通的關鍵。本文以實例分析，如何對隧道支護變形進行拆除及處理，保證隧道正常施工，提出了一些施工技術和方法，希望有所幫助。

關鍵詞：隧道；支護變形；拆換拱

1 對工程概況的分析

對隧道狀況的分析：

隧道位于青藏歹字型構造體系之疏勒南山-日月山-尖扎山斷褶帶，該斷褶帶之東延段在夏河、碌曲一帶強行插入西秦嶺地區，洞身最大埋深147m。隧道洞身經過的地層有第四系全新統坡積粉質粘土、碎石土；二疊系下統炭質板巖、板巖、砂巖，三疊系中統板巖、砂巖等。隧道所處為山區，地質結構較為復雜，斷層較多，隧道支護易發生變形。

2 對隧道設計支護及具體參數的分析

隧道DK203+057～DK203+091段，設計為Ⅴ級圍巖，支護參數為：全斷面設I20鋼拱架，間距0.5m，噴層厚30cm，邊墻采用6.0m長？準22砂漿錨桿，拱部采用6.0m長？準22組合中空錨桿，環縱間距1.0×0.8m。二襯采用鋼筋混凝土，拱墻厚60cm、仰拱厚70cm。

隧道DK203+057～DK203+084段，變形最大里程在DK203+085處，5月27日埋設監控量測點，最大收斂變化速率為75mm/d，累計變形量為391mm/8d；最大下沉速率22mm/d，累計變形量為98mm/8d。拱墻部位已出現不同程度的侵入二次襯砌凈空，需要拆換初期支護。

3 對隧道具體的施工工藝及技術的分析

拆換初期支護鋼拱架時遵循以下原則：拆換拱應堅持先支后拆的原則，即先從外向里支撐，確保安全，然后再從外向里逐榀拆換。拆換完成后，對拆換完成段落安全、施工質量、變形情況等進行評估，符合要求后方可進行二次襯砌施工。

3.1 對施工準備階段的分析

首先，要成立拱架拆換施工班組，對施工班組進行崗前培訓，使每個施工人員明白所施工段落安全目標和施工技術參數，明確拆換拱的施工工藝和方法，了解施工中的危險源及主要的安全事項，經考試合格后方準上崗。

同時，為確保現場作業人員的安全，拆換拱施工過程中設置三員帶班作業人員，領導及技術管理干部帶班作業。完善現場逃生措施，施工臺架增設逃生滑竿，拆換段設置“兩管兩包”，加強洞內抽水措施，抽水機嚴格執行“用一臺裝一臺備一臺”的既定措施，杜絕拆換段積水侵泡拱腳。拆換拱所需材料進場、機械提前準備。

3.2 對拆換前的超前加固措施

拆換時按照既定的加固措施，進行臨時加固，規范監控量測。先對DK203+057～DK203+084段設套拱臨時支護，套拱采用I20b型鋼間距1榀/1.0m。拱墻采用？準42小導管徑向注1：1水泥漿，長4.5m，間距1.2m×1.2m。注漿時從下至上依次進行，止漿閥采用？準40球閥進行安裝，與注漿管焊接嚴密，不得有滲漏現象，才可進行壓注漿液。注漿判定當注漿壓力達到0.8mpa時，終止注漿。

3.3 對拆換臺架準備的分析

臺架采用洞內掛布門式臺架，下部供車輛通行，所有鋼結構部件均焊接連接；左右兩側抽拉式結構。工作狀態時管拉出至隧道拱墻開完面，上鋪？準8mm網板，作為人員工作平臺。移動時為防止掛擦拱墻，收回至套筒內。抽拉結構采用100mm鋼管內套80mm鋼管。頂部平臺鋪設？準8mm網板。增設逃生滑竿。

3.4 對監控量測實施

對已經更換拱架段重新布設，加密量測點，量測點為5榀/點，頻率為2次/d。對未破壞的點位，做到加強保護和觀測，頻率為2次/d。測點布設做到牢固可靠，易于識別，有利于保護測點。洞內拱頂下沉測點應用紅油漆顯著標明，水平收斂點應在一側掛牌標示，標明里程，測點編號。布點時量測樁露出初期支護面盡可能短，嚴防爆破損壞和機械損壞。

當凈空變化速度持續大于5.0mm/d時，表明圍巖處于急劇變形狀態，應停止拆換，重新注漿加固后再處理。當凈空變化值在0.2～1.0mm/d時，認為圍巖處于緩慢變形階段，表示圍巖向穩定方向發展，拆換拱繼續進行。當隧道水平收斂速度小于0.2～1.0mm/d時，即稱圍巖基本穩定；當位移變化速率小于0.2mm/d時，進行二次襯砌。

根據初期支護斷面測量成果，確定初期支護侵限范圍，在現場標記出換拱范圍，鑿除侵限混凝土后，確定侵限鋼架長度，割除鋼架，人工清除欠挖圍巖，初噴4cm混凝土，安裝鋼筋網后按照設計要求安裝鋼架。

3.5 換鋼架施工方法

拱架拆除時應每次施工一榀，從上往下進行，先用人工配合機械鑿除噴射混凝土后，再松動螺絲，螺絲松動順序為先一端完后，再松動另一端，松動另一端螺絲時，應用機械配合人工穩固拱架，使其兩端螺絲拆除完后拱架不直接掉下砸傷人或砸壞物，依次慢慢拆除下部拱架，直至整榀拱架拆除完畢；拆除時，嚴禁交叉作業。割除侵限拱架、鋼筋網片、連接筋，更換鋼架并進行可靠連接，掛設鋼筋網、連接筋、施作鎖腳及系統錨桿，然后噴射混凝土。每榀鋼架欠挖節數拆換完成后才可拆換下一榀的欠挖鋼架。

噴射混凝土鑿除時鋼架切割處需多鑿除50～60cm，換拱前預先在每榀鋼架切割位置下方50cm處，每處左右兩側各打設2根鎖腳錨管，鎖腳錨管采用？準42鋼管，長度4.5m；在鋼架上確定侵限范圍，量好切割長度。先按原鋼架設計要求加工好鋼架，焊好連接鋼板；我們先把焊接好的鋼架結構進行拼裝，并進行相應的調整，同時，在對原有的鋼架進行焊接完成之后，使用工字鋼進行加強焊接，并在圍巖和鋼架之間的空隙處，設置混凝土塊，保證質量。

3.6 對新換鋼架施工工藝要求

（1）我們要嚴格按照設計圖紙加工鋼拱架，檢查其尺寸、焊接等，要符合設計規范要求，所用鋼材進場時按批量和型號分批試驗、檢驗，內容包括：標志、廠家、品種、數量、外觀等，并按規定的抽樣做力學性能試驗，符合要求后才能使用。

（2）要根據中線、水平、隧道斷面和預留沉落量等將鋼拱架設在中線方向的垂直面上，并力求整齊，同時，支護之間仍按設計要求設縱向連接筋，構成整體，并與圍巖間用混凝土墊塊頂緊。新拱架與原拱架間焊接要牢靠、平順；鋼架垂直于隧道中線，上下、左右允許偏差±5cm，鋼架傾斜度不得大于2°。

4 對工程施工安全、質量保證措施分析

首先，我們要堅持“科學施工，安全生產”的原則和“安全第一，預防為主”的方針，全面落實施工安全、質量保證措施。

4.1 對工程人員的安全保證分析

由安質部門專職負責安全和防護工作，工區、工班組設專職安全員跟班作業，形成安全保障體系、監控現場安全作業、圍巖變化情況，發現安全隱患用哨聲通知左右人員撤離現場、加強宣傳教育，形成安全的超前控制，并認真組織督促，確保人員設備安全。項目部和工區設保健人員和必要的搶救設施。健全安全生產責任制，堅持安全第一的原則，各分隊都要把安全放在一切工作的首位，要杜絕一切漏洞，保證安全生產。

在進行拆換段前方停止一切作業，安全員必須跟班作業，在完成套拱和注漿加固后方可開始拆換作業，采取由外向內逐榀拆換，一次只能拆換一榀拱架。拆換施做人員由經驗豐富的工人擔當，在拆換前進行培訓加強安全生產教育，提高全員安全意識，本職工作安全基本知識技術教育操作規程，排除險情和應急措施的教育，遵守規章制度和崗位作業標準教育；建立檢查落實制度，做到超前控制、明確分工，責任到人；進入施工現場的人員，應按規定佩戴勞動保護用品和安全用具。作業人員不得穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋；進行拆除施工前，先觀察周邊是否存在不安全因素，檢查臨時支撐有無松動，如有，應排除不安全因素后才準進入施工作業。

4.2 對拆除建造過程中的安全保證措施分析

拆除施工前對需要拆除拱架前10m進行臨時鋼架支撐，同時在前方做好設置警戒線工作，禁止人員進入拆除拱架處前方；拆除作業時，拆除臺架應具備足夠的剛度及穩定性，拆除臺架上應設置符合要求的安全網和護欄。在拆除臺架上高空作業人員應佩戴安全帶，安全帶栓在牢固的物件上，留長不宜超過2m；拆除作業因工作面狹窄，人員不宜過多，防止發出事故后傷及多人；專職安全員全程跟班作業，注意周邊變化情況，發現有危及生命安全的情況及時撤出人員及設備；拱架拆除時應每次施工一榀，從上往下進行，先用人工配合機械鏟除噴射混凝土后，再松動螺絲，螺絲松動順序為先一端完后，再松動另一端，松動另一端螺絲時，應用機械配合人工穩固拱架，使其兩端螺絲拆除完后拱架不直接掉下砸傷人或砸壞物，依次慢慢拆除下部拱架，直至整榀拱架拆除完畢；拆除時，嚴禁交叉作業；在剝離超挖施工前，先噴一層混凝土，防止剝離超挖施工時拱頂零星掉塊傷人；換拱前后必須及時做好監控量測工作，分析變形速率，確定合適換拱時機；拆換拱屬于高風險作業，為保證拆換拱施工人員的安全，拆換段必須設逃生通道，管道直徑為600mm鋼管，長度不小于20m。

4.3 對拆除工作中的質量保證措施分析

建立從經理、施工隊長到操作工人的崗位質量責任制，明確各級管理職責，管生產必須管質量，建立嚴格的考核制度，實行優質優價政策，將經濟效益與質量掛鉤；在施工過程中自下而上按照“三檢制”實施檢測任務。配齊人員做到職能相符，實施質量一票否決制。在嚴格內部“三檢”制度的基礎上，認真接受建設單位質量監督和監理單位的監理，接受社會工程監督部門的監督，并自始至終密切配合，嚴格服從，加強施工組織紀律教育，嚴格執行經理部的有關質量管理規定以及施工技術部制定的施工質量作業指導書實施細則。堅決做到有令必行、有禁必止。對違章施工、野蠻施工一經發現，必須嚴肅處理，做好施工全過程的質量控制工作，發現問題及時匯報并處理；嚴格按照《驗標》要求做好各類原材料抽檢和復檢工作，認真把好質量關，對于各類測量儀器，須按規定做好計量檢定工作，在使用過程中要隨時發現掌握可能出現的偏差，以保證計量設備的準確。

4.4 技術保證措施分析

工程開工前，認真做好技術交底，崗前培訓，做到人人明白技術要求，個個分擔技術責任，要將鋼架與巖面之間的間隙噴射飽和達到密實，嚴格控制水灰比。混凝土噴射層應呈濕潤光澤、粘塑性好、無斑或流淌現象，在施工時嚴格遵守操作規程，班長和技術員嚴格進行質量自檢，檢查合格后方可進行下道工序，在施工過程中做好監控量測工作，在施工過程中時時監控，保證換拱完成后初支斷面的凈空符合要求。

拆換完成，襯砌施作前，對換拱段的安全、質量、拱頂沉降速率等情況進行評估，符合要求后方可進行二襯施作。

5 結束語

本文從各個方面對隧道支護拆換拱進行了分析，對施工過程中使用的技術方法、注意事項、所要考慮的安全、質量問題等進行了分析，提出了合理的施工方法及管理措施。

參考文獻

[1]劉新齊，王冬梅.隧道施工技術分析.河北邯鄲出版社，2010.

[2]陳坤祥，黃洞石.對隧道進口支護拆除措施的分析.湖南長沙雜志出版社，2008.

[3]楊一飛，林立.淺析我國隧道維修技術.河南中原出版社，2010.

[4]何林峰.對隧道施工現狀的分析.甘肅蘭州出版社，2011.

作者簡介：李柏林（1980-），男，工程師，畢業于鄭州大學，土木工程專業，2004年參加工作至今在中鐵七局集團第一工程有限公司工作。