高瓦斯隧道洞身大變形的技術處理方案

王　爭，任梓綺

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽　550008)

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高瓦斯隧道洞身大變形的技術處理方案

王爭，任梓綺

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽550008)

摘要：以廈蓉高速(貴州境)織金至納雍高速公路楊保寨隧道出口右線洞身大變形為例，具體闡述高瓦斯隧道洞身大變形處理方案。

關鍵詞：隧道；高瓦斯；大變形；方案

1概述

貴州省織金至納雍高速公路楊保寨隧道為分離式短隧道，隧道樁號為：YK91+697～YK92+120，L=423 m；ZK91+700～ZK92+122，L=422。隧道左右幅均位于直線上，進口段測設線距離約為18.8 m，出口段測設線距離約為23 m。左、右線隧道均為下坡隧道，縱坡分別為-2.8%、-2.795%。施工單位由出口向進口掘進。

2014年3月25日，YK91+915地表冒頂，地表多處開裂，多家民房無法居住，居民被迫拆遷。現(xiàn)場見圖1。2014年5月24日至28日連續(xù)大暴雨，大量雨水順著冒頂處流入洞內(nèi)軟化了圍巖，導致圍巖失去自穩(wěn)能力，產(chǎn)生較大應力作用于初支上，從而導致初支出現(xiàn)大變形，監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)生突變，部分段落初支侵入二襯，施工方及時加設了輔助支撐，變形才得到了緩解。

2現(xiàn)場監(jiān)控量測情況

楊保寨隧道YK91+915～YK91+848段開挖后，監(jiān)控量測單位根據(jù)規(guī)范要求積極開展工作，在YK91+910、YK91+895、YK91+880、YK91+875、YK91+868、YK91+860、YK91+854處都埋設了量測斷面(各斷面監(jiān)控量測數(shù)據(jù)見表1)，典型監(jiān)測成果見圖1(由于斷面較多，數(shù)據(jù)量較大，本文重點以YK91+895為例)。

圖1　YK91+895斷面拱頂沉降及周邊收斂監(jiān)測成果圖

結合圖3可看出，圍巖變形速率大致分四個階段分析：(1)開挖初期，圍巖處于正常變形較快階段，初支明顯變形、基礎不均勻沉降、拱架附近混凝土有開裂現(xiàn)象(2014年4月1日～2014年4月20日)；(2)緩慢變形階段，隨著距離掌子面距離的緩慢增大和時間的推移，各測點/線變形速率逐漸變小而趨于穩(wěn)定(2014年4月21日～2014年5月20日)；(3)下臺階開挖后，加之暴雨雨水流入洞內(nèi)，圍巖又一次釋放壓力，地表、拱頂、及洞內(nèi)收斂出現(xiàn)了急劇變形(2014年5月21日～2014年6月12日)；(4)穩(wěn)定階段，出現(xiàn)急劇變形后，施工方積極采取加固措施(對初支后圍巖進行注漿充填、增加中空錨桿、加設輔助支撐。)后，圍巖變形得到了控制，逐漸趨于穩(wěn)定(2014年6月13日～2014年6月22日)。

表1YK91+915～YK91+848段各斷面拱頂沉降

及周邊收斂累計變形量

注：“+”表示下沉，“ -”表示上升。

3處理方案

(1)施工方立即暫時停止楊堡寨隧道出口右洞各工序施工。

(2)監(jiān)控量測單位重新對侵界段落每3 m一個斷面加密復測，復測結果以報告形式提交設計單位。

(3)總體處置方案為根據(jù)監(jiān)控量測結果凡初支侵界超過15 cm的段落必須拆換重新施作。

(4)拆換前先對拱背圍巖注漿固結，注漿時間隔一榀鋼拱架分兩次注漿，同時新?lián)Q鋼拱架拱腳用2 cm后鋼板墊實。預留變形量加大到25 cm。

(5)監(jiān)控量測單位加密觀測時間(每天三次)，3人24 h輪流值班直到煤層施工段落結束。

(6)楊保寨右洞換拱開始后，從出口往進口方向施工，嚴格按設計方案實施，每成型10 m，停止繼續(xù)向前換拱，及時澆筑仰拱及二襯。

(7)楊保寨隧道右洞掌子面開挖待換拱完成后，根據(jù)掌子面實際情況由設計單位重新確定支護類型。

(8)楊保寨隧道左右洞施工掌子面距二襯距離按35 m控制。調(diào)整逃生通道原設計長度按35 m重新設置。

4方案實施過程中的監(jiān)控量測

(1)對侵界段落每3 m一個斷面加密復測，復測成果見圖5，數(shù)據(jù)見表2。

(2)加大了量測頻率(每天三次，早中晚各一次)；同時，安排了3人24 h輪流值班進行觀測，有異常情況并迅速通知相關單位；在方案實施過程中監(jiān)控量測拱頂下沉和周邊收斂監(jiān)測斷面典型監(jiān)測成果見圖2。

表2　YK91+915～YK91+848段各斷

圖2　YK91+895斷面換拱后拱頂沉降及周邊收斂監(jiān)測成果圖

結合圖2，可以看出：(1)針對楊保寨隧道洞身段大變形所制定的處理方案是可行的，圍巖變形得到了有效的控制；(2)監(jiān)控量測在大變形治理中發(fā)揮了重要作用，通過現(xiàn)場觀察和圍巖位移量測判斷了圍巖變形的幅度和趨勢，給楊保寨隧道大變形段拆換進行了指導；(3)拆換后施工方積極施作支護，并封閉成環(huán)，充分發(fā)揮了支護材料的承載能力，因此拆換后圍巖變形一直保持在可控范圍內(nèi)；(4)拆換期間施工方加強了現(xiàn)場施工管理力度和專業(yè)技術人員的要求，也是保證拆換后圍巖變形在可控范圍內(nèi)的一個重要因素。

5結論

(1)水對圍巖的軟化作用是引起隧道大變形的主要原因，而不合理的施工工序是引起隧道大變形的次要原因。施工中應采取合理有效的的排水措施，避免圍巖受到水軟化。

(2)隧道大變形地段施工應選擇合理的施工工法，控制個工序間的安全步距，選擇合理的支護時間，使支護盡快封閉成環(huán)，優(yōu)化結構受力，來保證圍巖與支護體系穩(wěn)定。

(3)煤系地層隧道施工中，監(jiān)控量測起著指導和優(yōu)化施工的重要作用，施工中應進一步加強監(jiān)控量測，及時反饋信息，避免侵限等大變形的發(fā)生。

參考文獻：

[1]公路隧道設計規(guī)范(JTG D70-2004)[S].

[2]公路隧道施工技術規(guī)范(JTG F60-2009)[S].

[3]吳輝.煤系地層軟弱圍巖隧道大變形施工控制技術[J].公路交通技術,2012，(4)：115.

Technical treatment scheme for large deformation of high gas tunnel

WANG Zheng, REN Zi-qi

(Guizhou Traffic Construction Engineering Testing Center Co., Ltd., Guiyang, Guizhou 550008，China)

Abstract:The paper sets forth processing scheme of large deformation of high gas tunnel with the example of the high-gas-tunnel body deformation in Yang Baozhai exit’s right line of Zhijin-Nayong Section in Xiamen-Chengdu Highway (Guizhou border).

Keywords:tunnel; high gas; large deformation; scheme

中圖分類號：U456.3

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)03-0120-02

作者簡介：王爭(1988-)，男，貴州思南人，助理工程師，從事公路試驗檢測工作。

收稿日期：2015-08-30