V級(jí)圍巖隧道施工初期支護(hù)變形控制研究

唐敏程

（四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司 四川成都 610072）

V級(jí)圍巖隧道施工初期支護(hù)變形控制研究

唐敏程

（四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司 四川成都 610072）

本文以某公路隧道工程施工情況為切入點(diǎn)，就其Ⅴ級(jí)圍巖隧道初期支護(hù)變形問(wèn)題成因，以及針對(duì)性的變形預(yù)防與治理方法，進(jìn)行細(xì)致的探討研究，期望為有效管控Ⅴ級(jí)圍巖隧道初期支護(hù)變形問(wèn)題，提升公路隧道項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量安全，提供有益的參考。

Ⅴ級(jí)圍巖；隧道施工；初期支護(hù)；變形控制

公路隧道工程施工時(shí)因其所面臨的地質(zhì)條件狀況較為多變與復(fù)雜，容易因施工掘進(jìn)至淺埋段，出現(xiàn)滑坡斷層、土體塑性變形等影響隧道圍巖穩(wěn)定性的現(xiàn)象。進(jìn)而產(chǎn)生塌方、混凝土開(kāi)裂、鋼拱架變形等問(wèn)題，極大影響隧道工程施工的初期支護(hù)安全性與整體項(xiàng)目作業(yè)效率質(zhì)量，不利于項(xiàng)目通行安全的保障與施工單位經(jīng)濟(jì)利益的提升。所以本文以具體公路隧道工程為切入點(diǎn)，就施工初期支護(hù)變形問(wèn)題及具體的控制措施，做詳細(xì)的探究分析。

一、公路隧道工程概況分析

某高速公路工程所建隧道為分離式隧道結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目左行線長(zhǎng)度為 2085m，右行線長(zhǎng)度為 2065m。隧道進(jìn)口位置使用端墻式洞門設(shè)計(jì)，而相應(yīng)出口位置則設(shè)計(jì)為削竹式洞門結(jié)構(gòu)。隧道所通行道路規(guī)劃為雙向四車道高速公路，其中道路的通行負(fù)荷等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)，而規(guī)劃通車速度為100km/h左右，整個(gè)公路隧道凈寬度為10.75m，而凈高度則為5.0m左右。對(duì)隧道建設(shè)運(yùn)用新奧法進(jìn)行施工作業(yè)，而初期支護(hù)方式采取復(fù)合式襯砌，即運(yùn)用錨網(wǎng)噴混凝土與鋼拱架，在隧道地質(zhì)條件相對(duì)較差的部位進(jìn)行超前支護(hù)，同時(shí)支護(hù)作業(yè)中二次襯砌所用混凝土多為模筑混凝土結(jié)構(gòu)。

而公路隧道工程所處區(qū)域特別是進(jìn)口位置，地形多為低緩坡地，并且在地面表層多為第四系坡殘積粉質(zhì)粘土層，以及全風(fēng)化頁(yè)巖層。此類巖層屬于松軟巖性質(zhì)，相應(yīng)存在節(jié)理裂隙發(fā)育特點(diǎn)與碎裂結(jié)構(gòu)，圍巖的穩(wěn)定性不佳。隧道圍巖等位多為Ⅴ級(jí)，此等級(jí)圍巖相對(duì)容易發(fā)生松動(dòng)、變形問(wèn)題，進(jìn)而給隧道工程作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的塌方威脅與安全隱患。

二、Ⅴ級(jí)圍巖隧道施工初期支護(hù)變形問(wèn)題與成因研究

（一）工程施工初期變形現(xiàn)象研究

公路隧道工程在施工建設(shè)時(shí)運(yùn)用預(yù)留核心土、拱部分步挖掘的方式進(jìn)行。在建設(shè)進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)暗道掘進(jìn)至15m左右位置后，隧道拱頂發(fā)生較大程度位移情況，并且其位移速率大幅超過(guò)施工安全所規(guī)定的范圍。工程初期支護(hù)套拱出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，并且裂縫的發(fā)育速度較快。此外項(xiàng)目山頂截水溝位置也陸續(xù)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，使得整個(gè)山體在隧道掘進(jìn)進(jìn)程中產(chǎn)生位移情況。施工單位在對(duì)上臺(tái)階挖掘斷面與拱頂下沉數(shù)據(jù)做檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)存在初支結(jié)構(gòu)下沉現(xiàn)象，較為嚴(yán)重的部位鋼拱架甚至已部分侵入二襯2cm到3cm深度位置。

（二）施工初期變形問(wèn)題成因探究

經(jīng)施工單位調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在隧道掘進(jìn)與支護(hù)進(jìn)程中，錨桿施工的作業(yè)方式不夠規(guī)范，相應(yīng)鉆孔的位置與深度并不滿足隧道施工需求。并且施工人員缺乏對(duì)建設(shè)質(zhì)量安全做維護(hù)、保障的責(zé)任意識(shí)。所安裝的拱架拱腳的支墊存在不穩(wěn)固等問(wèn)題，并且缺少對(duì)各個(gè)設(shè)置拱架拱腳的嚴(yán)格質(zhì)量缺陷排查與檢驗(yàn)作業(yè)。同時(shí)施工人員在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)隨意性較大，并未及時(shí)檢測(cè)孔洞的成孔狀況。工程施工所用的碎石等原材料質(zhì)量存在不統(tǒng)一問(wèn)題。而施工人員所用混凝土噴射手段并未嚴(yán)格依照技術(shù)規(guī)范要求予以操作，混凝土水灰比也未做嚴(yán)格管控，導(dǎo)致濕噴混凝土的施工成效不佳。綜合來(lái)看，Ⅴ級(jí)圍巖隧道施工初期支護(hù)產(chǎn)生較大的變形問(wèn)題，一方面就是因圍巖自身穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)松動(dòng)、開(kāi)裂現(xiàn)象，其土體塑性變形程度較大，使得巖土壓力會(huì)迅速釋放，帶來(lái)土方坍塌的安全隱患。另一方面就是因項(xiàng)目初期支護(hù)作業(yè)技術(shù)工藝運(yùn)用不夠規(guī)范，各類技術(shù)環(huán)節(jié)存在操作不合理等問(wèn)題。

三、Ⅴ級(jí)圍巖隧道施工初期支護(hù)變形的控制措施探究

（一）隧道初期支護(hù)變形問(wèn)題的預(yù)防方法

（1）施工單位應(yīng)在隧道工程建設(shè)之前，先行組織施工技術(shù)人員對(duì)本工程方案圖紙、技術(shù)規(guī)范與工藝運(yùn)用組織進(jìn)行系統(tǒng)性培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，開(kāi)展技術(shù)人員之間的經(jīng)驗(yàn)交流與互助，并從中選取技術(shù)能力過(guò)硬、工藝操作熟練的工人參與隧道工程的施工作業(yè)。

（2）隧道工程項(xiàng)目所用的砂石、水泥等原材料應(yīng)嚴(yán)格選取優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)渠道與市場(chǎng)信譽(yù)好的供應(yīng)企業(yè)，以保證項(xiàng)目作業(yè)原材料的質(zhì)量水品。同時(shí)還應(yīng)在材料入場(chǎng)時(shí)做嚴(yán)格的檢查，保證其質(zhì)量合格后方準(zhǔn)許進(jìn)入工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)。

（3）對(duì)隧道工程施工與初期支護(hù)的工藝與工序做精準(zhǔn)把控，項(xiàng)目工藝運(yùn)用應(yīng)秉持達(dá)到公路隧道短進(jìn)尺、早支護(hù)與勤量測(cè)的作業(yè)準(zhǔn)則。在每次挖掘進(jìn)尺施工時(shí)應(yīng)指派技術(shù)人員對(duì)每一階段的進(jìn)尺長(zhǎng)度做精確測(cè)算與確定。同時(shí)針對(duì)Ⅴ級(jí)圍巖隧道的松軟與易變性特點(diǎn)，應(yīng)將單次挖掘長(zhǎng)度管控在不超出1.2m范圍標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，同時(shí)在圍巖每次挖掘施工后及時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)處理，并指派專人對(duì)整個(gè)圍巖隧道建設(shè)進(jìn)程做數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控測(cè)量。

（4）施工單位也應(yīng)在初期支護(hù)作業(yè)中細(xì)致檢查鋼拱架連接位置的焊接情況，并保證每道焊縫均安全合格方能進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。而錨噴混凝土的水灰比也應(yīng)作合理配制，確保水灰比比例滿足混凝土質(zhì)量需求，提升其強(qiáng)度性能。而對(duì)于超前小導(dǎo)管則必須在施工中保證漿液的注滿程度，并對(duì)索腳錨桿依照施工方案標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)。而在每道初期支護(hù)作業(yè)環(huán)節(jié)完成后，施工單位還應(yīng)指派質(zhì)檢人員對(duì)本環(huán)節(jié)施工質(zhì)量與情況做嚴(yán)格排查檢驗(yàn)，在保證工藝施工質(zhì)量合格后方能進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的施工建設(shè)與技術(shù)運(yùn)用。

（二）隧道初期支護(hù)變形問(wèn)題的治理手段

（1）指派監(jiān)測(cè)人員對(duì)工程地表加密埋設(shè)若干觀測(cè)點(diǎn)，以方便進(jìn)行每天不間斷的項(xiàng)目地表沉降情況，以及隧道內(nèi)部初期支護(hù)變形程度的監(jiān)測(cè)觀察工作，并將所監(jiān)測(cè)、收集的數(shù)據(jù)資料做及時(shí)反饋與分析。依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所反映出的隧道初期支護(hù)變形異常情況，在其沉降量與收斂值超出本工程設(shè)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就可運(yùn)用120a型鋼，對(duì)上臺(tái)階初期支護(hù)拱架做縱向連接，以避免隧道拱頂?shù)倪M(jìn)一步下沉問(wèn)題。但在型鋼和拱架做連接時(shí)應(yīng)關(guān)注其焊接位置的施工質(zhì)量，確保連接處的焊接牢固成效，一旦發(fā)現(xiàn)存在不符合要求的焊縫應(yīng)做重新焊接處理，在保證其焊接質(zhì)量合格后繼續(xù)對(duì)隧道初期支護(hù)情況做監(jiān)測(cè)檢查。

（2）如果施工單位采用縱向型鋼連接拱架的方式依然無(wú)法有效減少支護(hù)的下沉速率，并進(jìn)而導(dǎo)致型鋼產(chǎn)生扭曲、變形等問(wèn)題時(shí)，就需要施工單位對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性做改進(jìn)、優(yōu)化處理。本工程施工進(jìn)程中，相應(yīng)選擇快速挖掘下臺(tái)階，并對(duì)施工的臨時(shí)仰拱減少橫向收斂的方式，提升初期支護(hù)的剛度水平，并進(jìn)而阻止仰拱沉降過(guò)大等問(wèn)題。而在下臺(tái)階挖掘進(jìn)程中需要嚴(yán)格管控其挖掘長(zhǎng)度，保證每次挖掘應(yīng)不超出兩拱架范圍，并且每次挖掘作業(yè)只允許開(kāi)挖一側(cè)位置，以便進(jìn)行一側(cè)挖掘一側(cè)支護(hù)處理。同時(shí)在下臺(tái)階施工完成后，施工人員應(yīng)及時(shí)測(cè)量其與下臺(tái)階拱腳之間的間隔，并細(xì)致檢驗(yàn)拱腳位置的焊接質(zhì)量，以及臨時(shí)仰拱所用型鋼的連接處焊接穩(wěn)固程度。

結(jié)束語(yǔ)：

由于公路隧道工程因地質(zhì)圍巖條件與施工作業(yè)手段等關(guān)系，極易在建設(shè)中出現(xiàn)初期支護(hù)變形問(wèn)題，需要施工單位針對(duì)其產(chǎn)生原因，采取有效的預(yù)防治理措施做管控處理。

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1007-6344（2017）02-0072-01