中国铁路昆明局集团有限公司 云南 昆明 675099
摘要：现如今，我国的科技在不断的发展，社会在不断的进步，隧道施工技术不断更新换代。本文结合某隧道施工及施工经验，针对双线铁路隧道初期支护结构施工后所遇到的大变形困难，分析了结构变形的原因，并提出了控制变形和处理变形的措施，供工程施工参考。
关键词：大断面隧道；初期支护变形；施工技术
1工程概况
某铁路LXZQ-2标七达里隧道DK26+685～DK35+418，全长8733m，设计辅助导坑横洞3座，分别为1号、2号、3号横洞，隧道位于金沙江右岸，地形右高左低，金沙江强烈下切，地面高程1805m～3830m，隧道最大埋深615m，最小埋深约55m。左侧（W侧）为金沙江深切河谷，出口端为新尚大沟，从山顶至线路标高平均坡度大于50°，从线路标高至金沙江平均坡度大于25°。隧道进口端DK26+685～DK27+392段设计为双线车站段，断面较大，断面尺寸14．70cm（宽）×11．07cm（高），隧道埋深较浅，最大埋深75m，该段围岩灰岩、白云质灰岩夹泥质灰岩，炭质板岩、炭质页岩，土夹石为主，隧道洞身大部分地段位于Ⅴ类异常区域，围岩总体上破碎严重，岩溶强烈发育，围岩稳定性较差，DK26+840～DK27+000，DK27+120～DK27+200两段为断层破碎带，施工过程中围岩变化频繁，初期支护后变形严重。
2初期支护设计参数及现场变形情况
2.1原设计参数
原设计支护参数：超前支护拱部采用42超前小导管，长度3.5m，纵向搭接长度1.5m，环向间距0.4m；初期支护采用Ⅰ20工字钢，纵向间距0.5m/榀，拱部设置25组合中空注浆锚杆，边墙设置22砂浆锚杆，锚杆长均为4.0m，间距均为1.2m×1.0m（环×纵），呈梅花形布置，并注入水泥砂浆；拱架锁脚采用Φ42锁脚锚管，锚管长度4.5m，每环12根，并注入水泥砂浆，拱墙铺设Φ8的钢筋网片，网格间距20cm×20cm，网片搭接1个～2个网格。开挖采用台阶法开挖，开挖后初期支护结构预留沉降量13cm。
2.2现场变形情况
现场在DK26+840～DK27+000，DK27+120～DK27+200两段开挖支护后，初期支护结构表面无明显开裂，局部出现细小裂纹，拱顶和边墙整体下沉和收敛，拱顶最大下沉速率18mm/d，边墙最大收敛15mm/d，拱顶最大沉降量35cm，边墙最大收敛40cm，变形后侵占净空20cm～35cm，必须进行拆除换拱，重新施工初期支护结构，加大预留变形量才能满足二次衬砌结构混凝土厚度要求。
3初期支护变形侵限原因分析
3.1地质原因
该段地质较差，存在高应力，开挖后应力不能及时释放，初期支护施工完毕后，在应力的作用下，挤压拱架导致变形；隧道位于山体的陡坡上，线路埋深较浅，该段最大埋深只有70m，线路左、右线埋深存在偏差，最大偏差达到20m，线路上方岩体存在偏压。
3.2预留沉降量较小
该段设计给出预留沉降量13cm，该沉降量只能满足施工原因的沉降，不能满足高应力释放及偏压导致的沉降。
3.3支护参数不足
按照设计参数施工，设计参数不能满足高应力及偏压作用下对围岩的支护，导致变形。
3.4初期支护施作完后暴露时间较长
该段围岩初期支护施工完成后呈均匀沉降和收敛，初期支护施工完毕后基本在45d左右开始施工二次衬砌，设计预留沉降量只有13cm，施工二次衬砌前基本上初期支护已经全部侵限。
3.5临时仰拱不能及时施工
该段采用三台阶开挖，上台阶开挖完毕后临时仰拱没有及时施作，在开挖中、下台阶过程中，受爆破扰动，出现下沉。
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4拆换施工总体方案
根据监控量测结果和初期支护断面检查情况，制定拆换拱方案，对侵限净空的初期支护采用松动爆破，爆破后人工采用风镐配合凿除，换拱采用1榀/次进行，拱架采用整体一次性进行，加强超前支护和初期支护参数，加大预留变形量，及时施作临时仰拱及其填充和拱墙二次衬砌，加强监控量测。
5拆换施工方法及控制要点
5.1初期支护断面检查
进行拆换拱前对侵限断面进行检查和标识，以便处理过程中掌握准确的数据。
5.2支撑加固
根据测量数据对变形段采用159钢管对变形段进行支撑加固，钢管沿隧道线路方向每隔2m设置一道，竖向设置2道159钢管，竖向钢管设置在线路左、右中线位置，纵、竖向钢管之间用10cm×10cm角钢连接，待换拱作业时拆除。
5.3超前支护注浆
超前支护采用42超前小导管，超前支护注浆在拱架拆除前进行，在预拆除拱架的部位上方安装超前小导管，小导管方向与隧道掌子面反向施工，小导管长度3．5m/根，超前支护每米1环，打设角度控制在45°；小导管安装完成后进行注浆，注浆固结原初期支护上方的围岩，避免换拱过程中出现坍塌、掉块现象，注浆达到一定强度后方可拆除拱架。
5.4原初期支护拱架拆除
原初期支护拱架采用Ⅰ20工字钢进行支护，初期支护厚度较厚，采用松动爆破及人工配合处理拆除，爆破采用风钻钻孔，孔间距30cm×30cm，梅花形布置，孔深18cm～20cm，药量采用隔孔装药，单孔装药量0.05kg，松动爆破后，人工采用风镐对松动的混凝土及危石进行清理。
5.5二次超前支护施工
拱架拆除完毕后进行二次超前支护施工，二次超前支护采用42超前小导管，超前小导管施工方向与掌子面同向，小导管长度3.5m/根，超前支护每米1环，打设角度控制在15°；小导管安装完成后进行注浆，注浆再次固结围岩。
5.6初期支护施工
初期支护采用Ⅰ20工字钢、锚杆、网片施工，拱架间距0.5m，拱架预留变形量40cm，拱部设置25组合中空注浆锚杆，边墙设置22砂浆锚杆，锚杆长均为4m，间距均为1.2m×1.0m（环×纵），呈梅花形布置，并注入水泥砂浆；拱架锁脚采用42锁脚锚管，锚管长度5.5m，每环18根，并注入水泥砂浆，拱墙铺设Φ8的钢筋网片，网格间距20cm×20cm，网片搭接1个～2个网格。
6换拱施工安全措施
拆换拱施工可能发生坍塌事故，较为危险，施工过程中必须按照施工方案进行施工。（1）所有进入隧道工地的人员，进行换拱施工，必须佩戴好安全防护用品。（2）施工人员到达工作面时，先检查工作面是否处于安全状态，如有松动的岩石，立即加以支护或清除。（3）操作空间尽量不要放置杂物，做到有情况施工人员能够无障碍迅速撤离现场。（4）换拱施工时经常观察作业面围岩，初支混凝土，初支钢支撑情况，发现不正常施工现象应及时制止，有危险预兆应停止作业，疏导人员撤离工作现场。（5）换拱时应按照测量组数据进行换拱，不宜超挖，严禁欠挖。（6）换拱地段应加强照明，不留死角，光线满足现场需要。（7）换拱作业应连续进行，中间被迫中断，现场应根据情况做好安全防护工作。（8）现场施工时间设专职安全人员在场监视围岩变化，用哨声通知作业人员撤离。
7结语
通过该工程实践，对于隧道施工，开挖时应根据围岩实际情况确定合理的支护参数，预留合理的预留变形量，并制定切实可行的施工方案，严格按照施工方案进行施工，防止沉降、收敛等变形的侵占二次衬砌结构净空，隧道变形一旦侵占二次衬净空，需要进行换拱作业，拆换作业应先进行支撑加固等措施，防止坍塌施工的发生，确保施工安全，该处理技术实施后，有效控制了隧道沉降对二衬净空的影响，同时确保了拆换施工安全，值得同类工程施工参考。
参考文献：
[1]沈雪飞.软弱围岩大断面铁路隧道大拱脚三台阶法施工技术[J].中华建设，2013，（5）：154-155.
论文作者:黄军海
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/26
标签：初期论文; 围岩论文; 隧道论文; 超前论文; 导管论文; 断面论文; 间距论文; 《防护工程》2018年第13期论文;