關(guān)于V級圍巖隧道圍巖變形換拱施工技術(shù)的探討

周大鵬　羅志恒（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院，海南 海口 571101）

關(guān)于V級圍巖隧道圍巖變形換拱施工技術(shù)的探討

周大鵬羅志恒
（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院，海南 海口 571101）

摘要：以V級圍巖變形鐵路隧道處理為例，針對在施工過程中出現(xiàn)圍巖坍塌或變形的隧道，指導(dǎo)和制定塌方換拱處理方案，對同類隧道塌方的處理具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：隧道；V級圍巖；換拱；措施

1　概況

某鐵路隧道里程IDK275+732-IDK276 +018，全長286m，最大埋深38m，巖層為寒武系砂巖，全風(fēng)化呈砂土狀等。在施工IDK275+924里程中導(dǎo)接腿時，上導(dǎo)邊墻腳趾發(fā)生位移，拱部延伸成裂縫。其中 IDK275+924-IDK275+919段上導(dǎo)初期支護(hù)從一側(cè)塌下。從變形到支護(hù)開裂歷時僅為3個小時，次日地表產(chǎn)生長40m、寬7~8cm裂縫，塌方發(fā)生時，仰拱里程IDK275+938.6，二襯里程IDK275+952.8，掌子面里程IDK275+916，變形范圍為DK275+944-DK275+916，此次變形之前兩個月，亦曾發(fā)生受土體擠壓變形初期支護(hù)侵限情況，由于處理及時，已經(jīng)安全通過。該段塌方是在上次土體擠壓變形段處理完成后進(jìn)洞掘進(jìn)10m后發(fā)生的，隧道塌方處埋深29m。

2　變形后處理措施

（1）停止掌子面施工，對掌子面進(jìn)行回填土反壓，并進(jìn)行噴錨封閉坍塌部位，防止土體持續(xù)塌落。（2）IDK275+944-IDK275+916段拱墻范圍內(nèi)進(jìn)行徑向φ42mm小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管5m/根，1.5m×1.5m梅花型布置。（3）IDK275+944-IDK275+890段隧道中線左右側(cè)各20m范圍內(nèi)進(jìn)行地表注漿，注漿管采用直徑φ70mm、長度15m的PVC管，并采用2m×2m梅花型布置。注漿壓力1.0-2.0MPa，應(yīng)嚴(yán)格注漿，保證注漿效果。（4）加強隧道凈空量測，對圍巖變形段進(jìn)行換拱處理，換拱前打設(shè)φ89×5mm洞身段大管棚，換拱應(yīng)逐榀進(jìn)行，且不應(yīng)進(jìn)行兩榀及以上拱架的換拱操作。（5）仰拱和二襯緊跟掌子面最近距離。（6）在掌子面前方10m范圍增設(shè)φ89×5mm洞身段大管棚，以便安全通過塌方段。（7）地表裂縫處，在地表注漿未完成前，先進(jìn)行灌漿封堵并用雨布覆蓋，防止雨水滲入土中。（8）掌子面前方46m范圍內(nèi)，由原來設(shè)計三臺階七步開挖法變更為臺階法環(huán)向預(yù)留核心法并加設(shè)臨時仰拱的方法進(jìn)行開挖支護(hù)，環(huán)形開挖高度不大于2.5m，上臺階高度不大于4m，核心土長度3-5m，中臺階長度2-3m，采用I20a工字鋼臨時橫撐，其間距同支護(hù)鋼架間距，縱向連接鋼筋間距1m，并用φ6鋼筋網(wǎng)噴射C20混凝土厚20cm。

3　具體施作控制要點

（1）停止掌子面施工，回填土反壓，目的是使初期支護(hù)內(nèi)外兩側(cè)的土體壓力達(dá)到平衡，并進(jìn)行封閉掌子面及坍塌部位，進(jìn)行注漿固結(jié)。（2）IDK275+944-IDK275+916變形段采用臨時仰拱拱架支撐，拱架采用I20a工字鋼，環(huán)向連接筋采用φ22鋼筋，間距0.5m。先在原拱腰處補打6根φ50mm的鎖腳錨管并注漿，掛φ8鋼筋網(wǎng)噴C25混凝土28cm；采用上、中導(dǎo)臨時仰拱加強支護(hù)。該段洞身增設(shè)φ89mm超前大管棚， 縱向每6榀鋼架打設(shè)一環(huán)，外插角≯12°。管棚搭接長度為2.4m，環(huán)向間距0.3m，每根管棚長度為6m。同時配合拱墻徑向注漿，注漿管1m×1m梅花型布置，φ42mm導(dǎo)管長5.0m，加固范圍6m，進(jìn)行注漿，注漿壓力0.5~2.0MPa，注漿水灰比取1：1。（3）在侵限段原鋼架之間鑿槽增設(shè)一榀鋼架，做法：由洞外向洞內(nèi)施工，先鑿槽將新增拱架安裝好，每處的鋼架節(jié)點用6根鎖腳錨管固定，然后割除洞口方向侵限范圍內(nèi)的拱架，鑿除侵限混凝土，原位換入新鋼架。要求跳槽換拱，每次換拱連續(xù)段落長不超過2m，相鄰鋼架左右腿交錯落底，不得同時落底同一榀鋼架的左右腿，以防止掉拱，安裝一榀，封閉一榀，割除一榀，不得同時施工兩榀及多榀，及時噴混凝土封閉補平，換拱過程中相鄰臨時鋼拱架支撐不得拆除。局部埋設(shè)0.5m的φ42mm導(dǎo)管對初支背后空洞進(jìn)行回填注漿。換拱達(dá)到一模二次襯砌長度就進(jìn)行一模二次襯砌。（4）對地表進(jìn)行注漿加固處理，換拱前，地表裂縫采用粘性土夯實封堵，并用彩條布覆蓋，換拱段落前后15m、隧道中線左右側(cè)各20m范圍內(nèi)進(jìn)行地表注漿，采用φ70mmPVC管垂直地表注雙液漿，2m×2m梅花型布置，注漿管長度15m，防止地表裂縫進(jìn)一步發(fā)展，注漿壓力1.0-2.0mpa，根據(jù)實際調(diào)整，注漿10~15天后方可進(jìn)行換拱處理。（5）一段換拱結(jié)束后抓緊仰拱、二襯施作，做到緊跟掌子面。（6）全部侵限拱架換拱結(jié)束，同時二襯緊跟掌子面，然后對掌子面要求嚴(yán)格按照設(shè)計先施工超前導(dǎo)管并注漿，然后進(jìn)行開挖，開挖間距不得超過0.8m。

4　其它注意事項

（1）淺埋隧道施工應(yīng)遵循“預(yù)支護(hù)、短開挖、強支護(hù)、早封閉、早襯砌、實回填、嚴(yán)治水、勤量測”的原則，預(yù)防和控制隧道塌方。①預(yù)支護(hù)。采用超前預(yù)支護(hù)措施，采用大管棚超前支護(hù)。②短開挖。采用盡量短的開挖進(jìn)尺。③強支護(hù)。盡可能早地施作剛度較大的初期支護(hù)，以控制地表和地中的位移，防止圍巖的松弛。④早封閉。仰拱盡早封閉，距掌子面的距離小于30m。⑤早襯砌。盡早施作二次襯砌，距掌子面的距離不宜大于60m。⑥實回填。對超挖要用同級混凝土回填。⑦嚴(yán)治水。處理好地表水和洞內(nèi)水，采取措施防止地表水連續(xù)滲入洞內(nèi)，對地下水應(yīng)超前引排必要時進(jìn)行降水，洞內(nèi)積水及時引排。⑧勤量測。做好洞內(nèi)、地表的監(jiān)控量測工作，數(shù)據(jù)異常時及時反饋。（2）制定或完善安全施工應(yīng)急預(yù)案，采取有效措施進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，正確判斷施工前方各種地質(zhì)性質(zhì)。（3）“工欲善其事，必先利其器”——配備先進(jìn)高效的施工設(shè)備。（4）及時配置應(yīng)急物資，對應(yīng)急狀況及時有效的處理。（5）加強施工管理和執(zhí)行力度，統(tǒng)籌安排施工計劃，加強各工序施工的銜接。（6）人員進(jìn)洞前加強安全教育，換拱時注意人身安全，應(yīng)增設(shè)安全應(yīng)急救援管道。

結(jié)語

綜上所述，隧道塌方事故發(fā)生后必須及時制定實施隧道塌方穩(wěn)定處理的決策方案，并及時對塌方段制定和落實各種技術(shù)措施，在保證各種技術(shù)參數(shù)合理的前提下及時實施，將隧道塌方事故處理的有效及時，保證工程項目的順利完成。

參考文獻(xiàn)

[1]朱義嘉，淺析隧道變形的處治和預(yù)防措施[J]．西部探礦工程，2008（11）．

[2]楊維，張劍，侯小紅．馬埡口隧道變形換拱施工方案研究[J]．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010 （20）．

中圖分類號：U455

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：周大鵬（1984-），男，山東濰坊人，工程師。

通訊作者簡介：羅志恒（1983-），男，江西樟樹人，工程師。

基金項目：中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項，項目編號：1630012014010。