姚玉丽
中交路桥北方工程有限公司 100024
摘要：在位于黄土沟壑段，穿越软弱破碎围岩时的开挖施工过程中，因初期支护的强度不足以抑制围岩应力的变化，造成初期支护的变形。本文结合西家塔隧道在软弱围岩施工中的变形，就初期支护变形过程、形成的原因分析、治理方案、换拱施工方法及安全保证措施进行论述。
关键词：黄土沟壑；软弱破碎围岩；换拱
1.工程概况
1.1西家塔隧道简况
西家塔隧道位于山西省临汾市乡宁县昌宁乡门家沟村与西交口村之间，设计为左右分离式，隧道左右线均属于长隧道，呈北-南走向，两洞中轴线间距最大为35米，最小为20米。隧道右洞总长2120米，左洞总长2137米。隧道施工为两端同时施工。河津端为LJ8合同段施工，吉县端由我部施工。我部承建施工的隧道左洞起讫桩号为ZK23+690?ZK24+500，长度为810m；右洞起讫桩号为K23+692?K24+500，长度为808m。隧道设计双向四车道，正常段建筑限界：宽10.25m，高5m；紧急停车带段建筑限界：宽13.0m，高5m；两洞之间间距20～35m。隧道围岩级别多为Ⅳ、Ⅴ级围岩，以黄土沟壑，（粉质黏土）、强-中风化软弱破碎泥岩为主。共设人行横洞2处，车行横洞1处，左右线各设紧急停车带1处。
2.初期支护变形情况
（1）左洞ZK23+883～ZK23+958和右洞K23+890～K23+982段多处存在拱架变形严重，在连接钢板位置表现最为突出。拱架整体向吉县方向倾斜，初喷混凝土存在多处裂缝。
（2）监控量测资料显示，拱顶沉降及收敛变形量大。经现场测量，以上段落已经基本上全部侵入二衬，最大侵限已接近30cm。
（3）变形特点：变形量大；变形速率大；仰拱施做完后变形量小。
3西家塔隧道初期支护变形换拱处理
3.1换拱施工工艺
换拱施工时，测量组对初支变形地段每榀拱架进行断面净空检查，绘出超欠挖断面图；测量组根据技术交底在现场用油漆标出换拱的起止里程、部位，方便现场换拱施工；换拱完成后，及时进行二衬跟进施工。
3.2换拱施工
ZK23+883～ZK23+958和右线K23+890～K23+982段落侵限位置均在连接钢板上下2米处，因此，采用局部换拱的方式进行施工。换拱段落钢拱架间距为90cm，换拱施工时，以4.5m为一个单元，即是每单元5榀拱架。施工时，先划分好施工单元，以二个单元为标准，采用平行流水作业，换拱时，单洞左右侧错开距离为9.0米，保证施工安全；换拱完成并经检测合格后，及时施做二次衬砌。即是先进行左侧第一单元的第一榀钢架处理，在进行右侧第一单元的第一榀钢拱架处理，在进行左侧第一单元的第二榀钢架处理，在进行右侧第一单元的第二榀钢拱架处理，以此顺序进行标准单元内剩余钢拱架的施工.
（1）施作径向小导管
首先该段初期支护打设L=3.9m、Φ42mm注浆小导管，沿隧道拱墙周壁进行围岩径向注浆加固。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆注浆钢管间距为1m（环向）×0.9m（纵向），注浆范围为换拱部分，注浆采用1：1水泥浆，注浆压力1.2～1.4MPa，具体注浆压力根据施工过程中围岩变化、注浆情况、帷幕范围适当调整。注浆前要对注浆设备及压力表进行检验，每次注浆前要确保压力表归零，安排专人观察注浆压力值。待浆液凝固后，结合净空测量数据，变形稳定后方可进行换拱处理。
（2）临时支护加固
右洞换拱高度均在拱顶以下2.5m的位置开始，每榀拱架换拱的高度根据测量数据进行。
换拱时，先将一侧的换拱区域用破碎锤进行凿开，凿开后用I16的工字钢进行横向支撑，并用锁脚锚杆将露出的挨近横撑处的工字钢进行锁住。竖向用Φ108钢管进行支撑，临时支撑完成后，将需要换拱的部位进行切割，安设新工字钢挂网喷射混凝土。
左洞换拱的部位均在路线前进方向的左侧，每榀拱架换拱的高度根据测量数据进行。
换拱时，先将左侧的换拱区域用破碎锤进行凿开，凿开后用I16的工字钢进行横向支撑，并用锁脚锚杆将露出的挨近横撑处的工字钢进行锁住。竖向用Φ108钢管桁架进行支撑，临时支撑完成后，将需要换拱的部位进行切割，安设新工字钢挂网喷射混凝土。
（3）拆除初期支护混凝土
以喷射砼K23+890～K23+892.7里程段中间的K23+890.9～K23+891.8段换拱为例，共计90cm的位置进行破碎锤凿除，拆除至钢筋网或连接筋混凝土面时，要优先切断钢筋网及连接筋，确保全部切断后方可对剩余混凝土进行凿除。在拆除喷射砼过程中对既有的钢筋网及连接筋采用氧焊进行切割处理。确保不破坏既有拱架受力。拆除后进行扩挖至设计轮廓线，预留变形量为15cm，扩挖后对岩面进行混凝土初喷。初喷封闭围岩后再进行初期支护施工。
（4）架设工型钢及喷射砼：
K23+890.9～K23+891.8段架设I16型钢钢架，钢架间距为90cm，拱脚打设Φ42mm注浆钢花管，两边拱腰、拱脚及墙角每节点各2根，每根长3.9m，与岩面成45°角打设，注水泥浆；安装Φ8钢筋网，网格尺寸20×20cm，钢拱架处外露20cm作为搭接预留筋；安装Φ22mm药包锚杆；纵向每2榀钢架采用Φ22mm钢筋纵向连接，环向间距100cm，外露200cm作为搭接预留筋。拱脚采用C25砼垫块垫设。
（5）重复上述步骤
重复上述步骤对K23+891.8～K23+892.7进行换拱，然后对ZK23+883～ZK23+958、右线K23+890～K23+982段进行既有拱架及喷射砼拆除，然后对其扩挖加固，喷射砼。
（6）二衬施工
二衬施工每循环9m，换拱施工结束后进行二衬施工，二衬施工采用V级加强衬砌，C30钢筋混凝土结构。
（7）安全步距要求
换拱完成9米后，立即进行防水板铺设，及时施做二衬。
4换拱施工安全注意事项及要求
（1）每天18点前向项目部工程部上报当日换拱安全、质量、进度情况。
（2）保证作业环境安全，作业前检查现场存在的各种隐患，及时排除，尤其加强对临时支撑的观测和检查，发现变形等问题立即加强支护，保证临时支护安全。
（3）每个工作班设指定专职人员负责现场安全质量监控工作。
（4）施工过程中成立消防安全小组，每个工作面由专人负责，具体负责换拱过程中消防安全检查及消防防护指挥工作。
（5）换拱区间，按照不同条件，在不同的场所合理配置种类合适、有效且数量足够的灭火器材，并设明显标志。钢筋拆除时，必须做好防火降温措施。严格管理易燃易爆物品，设置专门仓库存放。
5结束语
由于施工方案合理，变形换拱处理及施工得以顺利进行。从这次换拱过程中总结出如下几点施工经验：
（1）要特别重视超前地质预报及监控量测工作，根据地质预报及监控量测的数据，及时调整支护参数，加强初期支护的强度，重视局部变形的前兆。
（2）侵限处治控制重点在衬砌、换拱、落底、封闭成环四个方面，在换拱之前，为确保施工安全，必须先施工临时支撑，确保结构安全。
（3）换拱必须在临时支撑全部架设完毕且注浆完成并达到设计效果后方可施工。
（4）换拱过程中加强监控量测，测量数据及时整理反馈，根据检测结果指导施工，避免施工过程中发生危险；施工中遵循“强支护、快封闭、早成环、勤量测、二衬紧跟”的原则进行变形侵限段施工。
（5）换拱每循环为一榀，逐榀进行拆换，严禁两榀换拱同时施作；侵限部位必须清除到位，杜绝二次侵限；锁脚锚杆打设牢固，并注意设计所有系统锚杆对拱架的锁固作用。
参考文献：
[1]《公路施工手册-隧道》 杨林德主编
[2]冯卫星，况勇，陈建军。隧道坍方案例分析[M]成都：西南交通大学出版社，2002
作者简介：
姚玉丽，女，1983年8月23日，2011年毕业于内蒙古大学交通运输专业，助理工程师
论文作者:姚玉丽
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
标签：围岩论文; 隧道论文; 注浆论文; 初期论文; 工字钢论文; 单元论文; 钢筋论文; 《基层建设》2016年2期论文;