陈飞
中铁十七局集团第二工程有限公司 陕西西安 710043
摘要：在隧道施工中，不良地质会造成隧道初期支护出现开裂、剥落、掉块，型钢拱架出现严重扭曲、弯折、剪断等变形现象，导致初期支护断面侵入二衬甚至侵入净空。本文结合工程实例，对软弱围岩隧道通过施工中发生的拱顶下沉及两侧边墙变形后的处理控制措施等作了阐述。
关键词：软弱围岩隧道；初期支护；变形处理；预防措施
1、工程概况
小岭隧道出口位于小岭镇岭丰村小岭河与大仁家沟交汇处大仁家沟西侧，为一穿越小岭子山体的分离式特长隧道，起讫桩号为：左线ZK8+092～ZK9+775、右线YK8+070～YK9+743，左右线长度分别为1683米和1673米。隧道左线出口设计高程933.901m，右线出口设计高程933.403m，隧道单洞建筑限界：宽为10.25m，高度5.00m，出口为端偏压式洞门。
洞身开挖V级围岩浅埋段及埋深段采用环形开挖预留核心土法进行开挖，Ⅳ级围岩深埋段采用上下台阶开挖方式，Ⅲ级围岩采用全断面开挖。
初期支护要及时施作，早封闭，快成环，控制围岩变形。采用的支护方式有超前小导管、砂浆锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土等。Ⅴ级浅埋围岩采用超前小导管采用Φ42×4×4500mm的注浆小导管，外插角为7～12°，搭接长度大于1m。注浆材料采用水泥浆，水灰比1:1，注浆压力为0.5～1Mpa。Ⅳ级深埋围岩超前支护为R22砂浆锚杆，长度4.5m，环向间距40cm。锚杆施工采用Y-28型手风钻钻孔，钻孔位置、方向、角度要严格控制，眼钻完成后用气清孔，并将锚杆边旋转边送入眼孔，安装锚杆垫板时确保垫板与锚杆垂直，并与初喷砼面密贴紧压。隧道拱部范围设小导管注浆超前预支护。
2、总体施工方案
围岩薄弱地段先进行拱部开挖，在拱部开挖贯通后开挖边墙，边墙分两次完成，边墙施工按先拉中槽（长度控制在6m）后左右花马口（每个马口长度控制在1.0m）开挖方式进行，边墙开挖高度第一次控制在3.0m左右，第二次开挖剩余高度（见开挖步骤图）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在边墙成型一段后仰拱开挖长度控制在2.0m并及时完成钢筋混凝土施工；施工时可根据进行适当调整，在仰拱完成后立即开展防水板和衬砌钢筋的施作，在成型一段（3～4m）后，立即进行衬砌施工。
3、初期支护变形情况及原因浅析
3.1原因分析
该隧道岩层走向是呈线右往线左倾，水平角约20°左右，在加上隧道通过地段还有比较多的小褶曲等因素，造成隧道侧壁压应力比较大，致使隧道产生较大变形和下沉。同时将地质条件差，围岩破碎，致使隧道产生较大下沉和变形。
3.2初期支护变形表现
隧道初期支护变形主要表现为两侧向内突出，同时拱部下沉，喷射混凝土开裂、掉块严重。型钢单位接头处特别突出。下沉规律表现为：在初期支护完成5d内，日变形相对较大，在5~10d后，日变形相对平缓，10d后变形加大，部分初期支护侵入二衬内。如YK9+455-YK9+417典型变形曲线：
4、初期支护变形段拆换施工
初期支护变形段处理的基本原则；加固围岩、减少扰动、加强支护、及时成环、勤量测、前道工序施工兼顾后续施工（拱或墙角处斜向注浆）、二衬紧跟。
4.1围岩加固
在拆除变形初支前，沿开挖轮廓线按0.6m间距布设长5m的径向注浆管，注浆加固周边围岩，将砂浆锚杆改为砂浆锚管，在上部初期支护完成后，在拱或墙角施做外倾20°斜向注浆，加固拱或墙角地基承载力及下台阶开挖范围外围岩，目的是克服拱部初期支护下沉及下台阶开挖时上部初期支护支护变形和下沉。
4.1.1注浆管施工
注浆钢花管梅花型布置（环向间距0.6m、纵向间距0.6m）。注浆钢花管5m长准42、7.5m长准65（局部变形突出处）两种施做。注浆钢花管用小型锚索钻机钻进，钻头自制。
4.1.2注浆方式及工序
根据施工径向钻探推测初期支护变形段背后为采空区巷道和设计推测为采空区坍落带，注浆施工采用分段间歇式进行，每次间歇时间根据注浆压力和注浆量确定（一般是注浆压力达到设定之后，继续注浆2.0h，然后压清水并停机1.0h，重复上过程至压入量达到设定注浆量）。注浆顺序采用从下往上顺序压注，先压注深孔后压住浅孔。
4.2拱部变形初期支护拆换
（1）每次拆换长度控制在1.2m。为减少拆换对注浆固结围岩的扰动，采用破碎头凿除喷射混凝土，在拆换变形初期支护时，其开挖半径比设计加大0.3~0.5m，拱部开挖高度提高0.5~1.0m，以确保拆换后的初期支护10d内不侵入二衬。
（2）在注浆加固围岩后，将上台阶拱或墙脚处向下斜向注浆再加固拱角地基和下台阶段开挖范围围岩以提高围岩承载力。
（3）破碎头凿除每榀间喷射混凝土，每次凿除2榀（长度1.2m），安设型钢拱后在拆除变形型钢拱架在凿除每榀间喷射混凝土后，用破碎头扩挖隧道周边围岩，开挖半径比设计加大0.3~0.5m，拱部开挖高度提高0.5~1.0m，已确保拆换后的初期支护10d内不侵入二衬，确保衬砌厚度。
4.3中、下台阶落底
上部台阶初支完成后，在其拱或墙脚处向下斜向注浆加固拱或墙脚地基和下台阶段开挖范围围岩。上部台阶超前中台阶4~5m、中台阶超前下台阶3~4m、下台阶超前仰拱各2m左右，中、下台阶每次开挖长度控制在2m内，仰拱每次开挖长度控制在3~4m，台阶施工采用错胎开挖，上下施工缝相互错开。
4.4衬砌施工
在仰拱成型3~4m后，立即施工防水板、二衬钢筋混凝土，同时为确保工程结构安全，施工中将设计钢筋间距由333mm加密至250mm，保证了工程质量。
5、结语
在软弱围岩初期支护变形段处理施工中应坚持：加固围岩、减少扰动、加强支护、及时成环、勤量测、前道工序施工兼顾后续施工（拱或墙角处斜向注浆）、二衬紧跟的基本原则；加强初期支护量测工作，根据前阶段或相邻地段初支变形趋势，在后续开挖时加大开挖尺寸，预留足够变形量，以量测指导施工及确保施工人员安全，根据初期支护变形趋势预测，有针对性的采取加固措施，可成功避免坍方事故及安全事故的发生。
参考文献：
[1]王梦恕．中国隧道及地下工程修建技术［M］．北京：人民交通出版社，2010
论文作者:陈飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
标签：围岩论文; 初期论文; 注浆论文; 隧道论文; 台阶论文; 长度论文; 超前论文; 《防护工程》2018年第30期论文;