淺談隧道初期支護變形侵限處理及預防措施

李軍

中鐵十一局集團第二工程有限公司 湖北 十堰 442013

摘 要 結合增建陽安二線鐵路沙婆溝隧道初期支護變形侵限問題，淺談隧道初期支護變形侵限成因，處理措施以及預防措施。

關鍵詞 隧道初期支護變形侵限；成因；處理措施；預防措施

1 工程概況

增建陽安二線鐵路沙婆溝隧道全長1540m，起訖里程GDzK36+147～GDzK37+687，為單線無砟道床隧道。洞身最大埋深113m，最淺埋深33m。洞身穿越地層以上統片巖夾千枚巖、變質凝灰巖為主。隧道地表水不發育，四處較大沖溝常年流水，水量較小，隨季節略有變化。地下水主要為基巖裂隙水，賦存于片巖夾千枚巖節理、裂隙中，地下水接受大氣降水的季節性補給條件較好[1]。

設計初期支護參數：拱墻設置格柵鋼架，每榀間距1.2m，噴射20cm厚 C25混凝土；拱部設Φ22組合中空錨桿，邊墻設Φ22砂漿錨桿，長2.5m，間距1.2m×1.2m（環×縱）；拱墻設Φ6.5鋼筋網，間距20×20cm。初期支護預留變形量最大10cm。超前支護拱部設Φ42小導管加固地層，單根長3.5m，環向間距0.5m，每2.4m一環。

2 初期支護變形情況

隧道出口GDzK37+240～GDzK37+235段開挖仰拱時，線路右側位置出現輕微裂縫，經測量在小邊墻處已經侵限，厚度不符合設計要求。隨即對已完初期支護采用斷面儀掃描，在GDzK37+219～GDzK37+259段線路右側拱墻部位出現不同程度的侵入二襯凈空，局部最大侵入二襯達15cm，變形造成多處邊墻噴射混凝土面開裂、掉塊，鋼架扭曲變形。將圍巖監控量測點加密至每1m設一個斷面，量測結果顯示，2天后圍巖已基本穩定，變形速率0.1mm/h。

3 初期支護變形侵限原因分析

3.1 地質條件差

GDzK37+219～GDzK37+259段圍巖為片巖夾千枚巖，處于變質凝灰巖與片巖夾千枚巖地質變化區域，此千枚巖是具有千枚狀構造低級變質巖石，通過黏土巖及凝灰巖變質而成，巖性松軟，遇水易泥化、軟化，變形量大。施工中滲水量比較大，加上近期降雨量偏大，基巖裂隙水富集，對千枚巖浸泡造成圍巖泥化、軟化，對初期支護形成較大擠壓力，導致初期支護變形加大。

3.2 初期支護施工不規范

格柵鋼架各單元連接螺栓未滿上；上臺階開挖過高，鋼架拱腳懸空，未支墊到位；鎖腳錨管長度及注漿、L型鋼筋與鋼架焊接不符合設計等原因導致初期支護變形加大。

3.3 圍巖監控量測不到位

未嚴格按照要求頻次進行量測指導施工，導致不能及時發現支護變形加大，盡早采取加固措施，變形持續加大侵限。

4 初期支護變形侵限拆換拱處理措施

4.1 增設鎖腳錨管

對施工完成段落鋼架單元連接處，增加兩根鎖腳錨管，每根長度4m，下傾角度10°～20°，采用φ22L型鋼筋與鋼架焊接牢固，嚴格按照設計要求進行注漿，防止變形范圍擴大。

4.2 增設臨時橫撐

對已發生變形段落，在上中臺階和中下臺階連接處加2排I16工字鋼臨時橫撐，橫撐縱向間距1.2m。臨時橫撐及格柵鋼架上預焊接鋼板，采用螺栓連接。縱向設Ф22連接筋以增強整體性，間距1m。

4.3 初期支護背后注漿加固

對變形范圍進行徑向Φ42小導管注漿加固，小導管長3.5m，梅花形布置，間距1m×1m。注水泥單液漿，水灰比1：1，注漿時從下排至上排進行，注漿壓力控制在0.5MPa～0.8MPa之間，當壓力達到終壓值后穩壓2min停止注漿，注漿結束6～8小時后進行換拱施工。

4.4 圍巖監控量測

拆換鋼架時，量測斷面加密按1m設一個斷面，增加量測頻次，確保準確掌握變形情況。已拆換段重新布點，3m設一個斷面，重新觀測。

4.5 鋼架拆換

每次拆換鋼架不超過1榀，用風鎬或破碎錘鑿除噴射混凝土層，鑿除寬度為一榀，深度為噴層厚度。變形拱架鑿除后，立即對暴露圍巖進行初噴，初噴后采用新鋼架對拆除部位進行支護，未全環更換部位采用螺栓與前期支護鋼架連接牢固，鋼架單元連接處增設為4根Φ42鎖腳錨管，其余支護參數嚴格按設計施工。

5 隧道初期支護變形預防措施

（1）施工管理嚴格落實《關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規定的通知》（鐵建設[2010]120號文）的要求，遵循“短進尺、強支護、勤量測、緊襯砌”的原則進行，將圍巖監控量測和超前地質預報納入工序管理，監控量測數據及時觀測、分析、反饋，采取有效加固措施控制變形量加大，巖性和水文地質變化時，及時調整施工方法和支護參數。

（2）加快工序轉換時間，減少圍巖空氣中暴露時間。下臺階開挖后邊墻及時初噴4cm厚混凝土封閉，立即安設下部鋼架，嚴禁拱腳長時間懸空，堅決杜絕同一榀鋼架拱腳同時懸空，嚴防施工機具鉤碰鋼架拱腳。仰拱一次施工不大于3m，封閉成環后方可進行下一步開挖，初支仰拱應于8小時內分別完成開挖、架設鋼架、噴射混凝土作業，確保初支仰拱開挖、快支、快速封閉、堅決杜絕積水浸泡隧底。

（3）重視千枚巖地質施工防排水管理，圍巖滲水段應集中引排，不能造成散流，流水槽不能設在邊墻附近，槽下應鋪設防水材料，防止下滲軟化巖體。嚴格控制施工用水，采用濕噴工藝，拌合用水在拌和站控制，噴射砼養護采用噴霧養護代替灑水養護，防止積水浸泡拱腳、邊墻和基底。

（4）嚴格注漿加固地層，提高圍巖自承載能力，控制變形量加大。在超前小導管、鎖腳錨管、系統錨桿施工時嚴格按設計工藝要求進行注漿，并增加鎖腳錨管長度和數量。

6 結束語

針對該隧道片巖夾千枚巖地質遇水易軟化，變形量大的特性，在后續施工中嚴格落實了圍巖監控量測、超前地質預報工序管理，按規范及設計要求控制開挖支護質量，減少圍巖暴露時間，加強施工防排水、注漿加固地層等措施管控，有效控制了初期支護變形侵限，施工進度和安全質量均得到保證，取得了較好效果，對今后同類工程施工起到了良好借鑒作用。

參考文獻

[1] 石雙強.基于案例的隧道變形侵限段處理方案探討[J].門窗，

2013，（11）：314-315.