山區隧道支護施工中的安全管控措施分析

李紅旗

文章結合三家村隧道工程實際，通過隧道洞身穩定性評價，分析了隧道初期支護施工工藝，并提出了隧道支護施工中的安全管控措施。

隧道支護;支護安全管控;安全管控措施

U458-A-27-094-3

0?引言

隧道施工在各項工程項目當中屬于較危險的一類，是施工安全管理中重要的一個環節，因此，在施工過程中，支護施工不能馬虎。本文結合三家村隧道工程實際，分析隧道支護施工中的安全管控以及實施措施。

1?工程概況

三家村隧道位于云南省保山市昌寧縣境內，是昌保高速公路的重點控制性工程。洞門形式為端墻式，邊仰坡均采用錨噴防護，縱坡2.3%。本隧道屬越嶺隧道，隧址區地質為殘坡積碎石土、強-中風化變質砂巖夾片巖、中風化灰巖夾變質砂巖、中風化礫巖夾砂巖，穿越3處斷層破裂帶。隧道區屬構造剝蝕侵蝕中山地貌單元，斜穿近南北向山體，穿越區為相對較高山峰，坡面沖溝發育，山坡地形較陡，地形起伏較大，山頂渾圓，高程在1 979.0～2 038.0 m，谷底標高為1 470.0 m，山坡自然坡度在30°～45°左右，植被相對較密。隧址區地表水不發育，僅在隧道進洞口段穿越一小型溪流，比隧道軸線標高略低6～8 m，其余地表水主要為雨季暫時性坡面片流、漫流，匯于坡面凹溝或沖溝向低洼溝谷地帶排泄，其自然排泄通道順暢。

2?隧道洞身穩定性評價

隧道穿越丘陵山脊山谷，隧道兩端丘谷發育明顯，自隧道向地表由坡殘積層所覆蓋，以經濟林木為主，包括雜樹、桉樹等。受到巖性特征以及強度等因素的影響，隧道洞身圍巖穩定性必然會受到影響，不僅如此，地質構造復雜度、地下水活動等條件所產生的影響也比較強烈。就隧道圍巖來看，其主要由殘坡積碎石土及強-中風化變質砂巖所構成，極易出現坍塌情況。圍巖是隧洞的主要承載物，支護結構的作用在于能夠對圍巖承載能力進行保護。基于靜力學理論，隧道結構為圓筒結構，主要由巖體承載環和支護襯砌組成，

承載環閉合作用的發揮，能夠提升圍巖和襯砌的整體化，確保襯砌環的穩定性與完整性，因而初期支護為重大風險源。

3?初期支護施工工藝

3.1?施工順序和方法

一般初期支護的施工順序：

在測量放樣之后，鉆眼，安裝管棚或小導管支護，注漿后開挖，及時初噴。再次測量放樣后將進行拱架架設，鉆錨桿眼，安裝錨桿并注漿，掛鋼筋網，分層噴混凝土，檢驗之后及時養生，方可進入下一道工序。

根據工程實際，洞口段采用小導管或管棚超前支護后再開挖，并在洞口處施作護拱。隧道暗洞均采用新奧法施工，具體方法如下：

（1）對Ⅴ級圍巖段，施工開挖應先做好超前支護，隧道采用CD工法開挖，左右斷面間距控制在1～2倍洞徑左右，間距不宜過短或過長。

（2）對于Ⅳ級圍巖段，需做好超前支護，通過微臺階弧形導坑留核心土方法的運用，保證隧道施工開挖的規范化，對上下斷面間距進行嚴格控制，一般為1～2倍洞徑尺寸。

（3）Ⅲ級圍巖段施工中，可對上下斷面正臺階法加以科學應用，確保上下臺階之間間距滿足機具作業需求。若頂部存在破碎圍巖，施工支護階段必須要合理延長，減少施工干擾，通過拉中槽分部開挖的方式來對上臺階進行開挖。

初期支護根據設計要求采用噴錨、掛網、架立型鋼拱架等方法。結合圍巖穩定情況，對開挖方法進行優化，保證噴混凝土封閉與出渣順序的合理性，一般先噴混凝土封閉再出渣，確保復噴達到設計厚度要求。

3.1.1?一般要求

軟弱圍巖地段施工必須堅持“重地質、管超前、短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的施工原則，初期支護緊跟掌子面。

噴射混凝土不得采用干噴工藝，必須采用濕噴工藝。

隧道開挖后及時初噴。硬巖地段復噴作業距離掌子面應≤50 m。

3.1.2?超前小導管施工（見圖1）

小導管設計參數見圖2。

材料：采用外徑42 mm、厚4 mm的熱軋無縫鋼管，長度控制在4.5 m。鋼管前端需做成錐頭，尾部焊接8 mm加勁箍，便于超前小導管插入圍巖內。管壁四周鉆8 mm壓漿孔，尾部1 m不設壓漿孔。

間距：鋼管環向間距為40 cm，第一層與第二層錯開20 cm。

搭接長度≥1m。

外插腳：第一排15°～20°，第二排7°～10°。

注漿參數：

水泥漿液水灰比為1∶1（重量比）;

注漿壓力為0.5～1.0 MPa;

注漿效果為開挖后拱部基本無滲漏水、無坍塌。

3.1.3?濕噴混凝土施工（見圖3）

3.1.4?格柵、工字鋼拱架施工（見圖4）

工字鋼拱架各單元由工字鋼、連接鋼板等焊接成型，接頭處焊縫高度hf=7 mm。單元之間以螺栓連接，拱腳、邊墻角處墊槽鋼、鋼板將鋼架連成整體。相鄰鋼架間用縱向鋼筋連接，環向間距為1 m，沿鋼架內外側縱向上交叉布置。

工字鋼拱架在初噴約4 cm混凝土后架設，架設之后再噴混凝土，厚度≥2 cm。

施工中各鋼架利用徑向定位鋼筋進行定位，以確保鋼架的安裝質量。

邊墻及拱部鋼架尺寸按5 cm施工誤差和預留變形的一半計算，仰拱僅考慮5 cm施工誤差。

鋼架與初噴混凝土間務求緊密接觸，空隙處采用墊塊嵌緊。

工字鋼鋼架的連接方式是主要應用A3連接鋼板和4個20螺栓進行連接。

3.2?初支安全技術準備工作

（1）6臺空壓機設備經特種設備檢測單位按有關的國家壓力容器檢測的規定檢測合格，并報當地質量技術監督局進行備案。

（2）挖機、裝載機等特種設備操作人員、爆破員、爆破安全員、電工、電焊工等須經相關單位培訓合格并持證上崗，同時應對所有員工進行三級安全教育培訓。

（3）爆破方案已通過評估，炸藥審批手續已辦理。

（4）隧道洞頂的地表沉降、位移觀察點已埋設好，施工中將按照有關設計、規范的要求對洞口周圍的建筑物進行沉降、位移方面的密切觀測，以便監測隧道開挖對洞口周圍建筑物的影響。

3.3?初支作業安全技術措施

（1）使用壓漿機之前要進行嚴格檢查，及時試運轉，確保壓力正常。

（2）操作噴、壓漿嘴人員必須要佩戴好防護設備，控制好噴嘴，切不可脫落傷人。

（3）噴射面5 m范圍內嚴禁有人，為了避免傷人不可將噴頭對人。

（4）若噴射作業過程中出現突然斷水或斷料的情況，需立即將噴頭噴射面移開，不可對未終凝的混凝土面進行高壓風、水沖擊。

（5）高處作業階段必須搭設牢固的腳手架，操作人員必須系牢安全帶。

（6）鋼拱架安裝過程中，安排專門人員進行指揮，施工人員需積極配合，確保操作安全。

（7）要加強對噴層異常裂縫的觀察與檢查，將其作為施工危險信號并加以高度重視。

（8）鋼架支撐安裝過程中，必須嚴格遵守安全規則，吊裝作業建議采用小型機具。

（9）施工人員依照規定佩戴好防護用品，方可開展噴混凝土及注漿作業。

3.4?隧道初支安全作業制度和防護措施

（1）重視控制測量

要明確控制測量復核程序，對輪廓線和隧道中線、標高控制點進行控制，保證其精確度與穩定性，使檢驗測量頻率得到保證。在開挖過程中，必須要重視施工誤差，對圍巖變形進行合理預留，控制拱頂沉降等要素，優化設計輪廓線，保證尺寸合理性。一般情況下，襯砌輪廓線在設計的基礎上徑向加大5 cm。

（2）提升超前支護鉆孔質量

對于超前支護鉆孔來說，以干鉆比較常見，在允許范圍內，鉆孔外插腳需適宜，不可過小，否則極易在孔眼后端出現土體剝落的情況。

（3）噴錨支護，避免隧道局部坍塌

隧道局部坍塌的出現，與超欠挖存在一定關系，導致這一情況的原因在于圍巖地質較差，掉塊、脫皮等情況的出現，會影響圍巖穩定性，甚至造成局部塌方。因此塌方段應回填密實，否則極易存在質量隱患。在施工過程中必須要及時進行支護，保證支護質量達標。針對軟弱土體地段，要在開挖過程中將循環進尺縮短，以避免局部塌陷。

3.5?洞內加強措施

（1）根據未失穩段的初支穩定情況著手清理洞內因塌方而涌入隧道內的土方，隨即在塌方體表面噴一層厚30 cm的C25噴射混凝土防止塌方體繼續涌入隧道內，起到穩定掌子面的作用。

（2）根據現場觀測，洞內初支未失穩段落可繼續跟進一板二襯施工。洞內塌方陷穴小里程端因拱頂覆蓋層較厚，交界處形成一個較大的不穩定臨空面，

是洞內初襯的危險區域，應加快二次襯砌施工的速度，必要時將襯砌臺車抵近塌方區進行二襯施工，快速逼近塌方區并及時完成塌方區的鎖口工作以確保洞內施工安全。

4?結語

本文針對隧道初期支護施工過程中存在的主要安全生產問題，結合施工危險源的現場實際情況，在重點施工工藝的控制上以安全管理為基礎，對重點施工及危險源采取了相應的控制措施，以有效地提升隧道施工安全管理水平。

參考文獻：

[1]馮俊明.隧道施工危險源辨識及其控制[J/OL].基層建設，2018（6）.

[2]隧道施工安全九條規定（安監總管二〔2014〕104號）[Z].