摘要：新建南宁至崇左铁路汪庄隧道地质条件复杂，汪庄隧道进口位于全风化层中，岩体破碎。地质构造发育、岩体破碎和地下水发育，施工安全风险较高。隧址内岩溶、顺层、岩土为红黏土等不良地质发育、隧道内有突水突泥风险、隧道施工安全风险较高。本隧岩溶中等～强烈发育，可溶岩段落长，施工中揭示溶缝、溶槽、溶隙等岩溶或岩溶水发育地段，可能揭露溶洞，遭遇突水、湥泥等病害。本文以汪庄隧道为例，对浅埋破碎段初支换拱施工技术进行了详细的分析，供大家借鉴和参考。
关键词：浅埋；破碎；初支；换拱
1、前言
汪庄隧道位于广西壮族自治区扶绥南至崇左南区间，进口里程DK61+580，进口明暗交接里程DK61+920；出口里程DK63+172，明暗交接里程DK63+155；全长1592m；隧道进口出均接路基工程。隧道最大埋深70m。隧道Ⅳ级围岩580m，Ⅴ级围岩655m。隧道内线路DK61+580～DK63+100段的纵坡为5.5‰的单面上坡，DK63+100～DK63+172段的纵坡为7‰的下坡。全隧除DK62+252.880-DK63+172段位于半径R=5500m的左偏曲线上，其余线路均处于直线上。洞身DK62+340～DK62+940段通过可溶岩地层，岩溶中等～强烈发育，其余段落为非可溶岩地层。
2、隧道初支侵陷段设计及变形情况简介
2.1设计参数
DK062+025～DK062+030段设计为Vc型复合衬砌；施工方法采用三台阶加临时仰拱工法，钢架类型采用工20b工字钢，全环布置，间距@=0.6m；超前支护采用L=9m洞身中管棚，根数41根，环向间距@=40cm、纵向间距6m和Ф42超前小导管环向间距@=40cm，纵向间距2.4m，每环根数41根。
DK062+030～DK062+208段设计为Vb型复合衬砌；施工方法采用三台阶加临时仰拱工法，钢架类型采用工20b工字钢，全环布置，间距@=0.6m；超前支护采用Ф42超前小导管环向间距@=40cm，纵向间距2.4m，每环根数41根。
2.2设计地质
初支侵陷段设计地质为：DK62+025～DK62+062段隧道拱顶以上埋深13m，地表上覆粉质黏土0～5m，下伏基岩为薄层状硅质岩夹泥岩，洞身主要位于Ⅴ级围岩全～强风化层中，岩体破碎，局部富水，围岩稳定性差。
2.3水文情况
根据勘测情况该段地下水位线在洞身下方，主要为围岩节理裂隙水。
2.4初支变形情况
汪庄隧道进口8月12日正在施工上台阶掌子面DK62+060.8～DK62+062段；上午监控量测数据显示，DK62+025、+030、+035、+040、+045、+050、+055沉降速率分别达到了5mm、7mm、7mm、7mm、29mm、39mm、38mm；项目立即安排人员进行了加密测量。发现监控数据不稳定后，项目立即暂定掌子面施工，同DK062+025～DK062+055增加了临时锁脚锚管，对开挖后掌子面进行及时支护，并封闭掌子面，于8月14日全部暂停了掌子面施工。暂停施工后，监控量测数据明显偏稳定。
8月13日查看地表，地表明显出现开裂，地表有多处纵横向裂缝，裂缝宽度为0.5～4cm，同时洞内也出现了明显裂纹及初支掉落现象，同时滴水现象严重。
2.5应急处理措施
⑴增加钢架锁脚，每榀钢架每侧拱脚各增加了2根；⑵仰拱向变形段及时跟进；⑶监控量测加强了频率；⑷对地表和洞内初支裂缝进行了观测。⑸对初支轮廓进行扫描，发现+029～+052初支断面已侵限，按照原设计轮廓线，最大侵限已达19.6cm。
3、支护变形原因分析
⑴开挖揭露地质与设计地质不完全相符，DK62+030～DK62+060段设计地质洞身段主要主要位于土层及基岩全～强风化层中，地表上覆粉质黏土，具弱膨胀性。根据地质图示揭示位于本段地质位于W3〈15-6-2〉硅质岩夹泥岩、页岩；地基承载力应该为300Kpa而现场实测DK62+030～DK62+055中台阶，洞内地基承载力为120Kpa，洞内土上台阶现场实测含水量为18.8%；下台阶含水量达到25%。
⑵地形地貌与设计地形地貌不符，原设计地质纵断面图及平面图未明显揭示洞身地表上方有洼地，而现场明显存在甘蔗洼地。
⑶DK62+030～DK62+060地处洼地段，上方有甘蔗地，由于7月份和8月份施工区域天气多为雨水天气，导致地表水下渗至洞身，土体内部雨水流失，因土层具有微膨胀性，遇水膨胀、失水地层收缩，从而导致地表开裂，洞内变形过大。
4、浅埋破碎段初支换拱施工技术
4.1处理步骤
根据隧道专家现场研讨要求并结合四方纪会议纪要精神形成处理方案及步骤如下：
施工宗旨：尽可能早成环，让钢架封闭成环，仰拱二衬紧跟。
第一步：将DK062+017～+023仰拱、仰拱填充浇筑完成，同时施作+023～+026仰拱及填充。
第二步：规范施作+030～+049段中台阶临时仰拱；从两头向中间做，同步绑扎DK62+004～+016二次衬砌钢筋。
第三步：喷射混凝支护掌子面，上台阶增加临时仰拱；上台阶高度5m，喷射坡比1：0.75，掌子面顶宽25cm。
第四步：施作DK62+004～+016二次衬砌（主要考虑接触网位置），缩短与掌子面之间的距离。
第五步：实施径向注浆。注浆管采用φ42钢花管，管长4.5m，纵向间距1.2m，环向间距1.5m进行径向注浆，梅花型布置，采用1：1水泥净浆，注浆压力0.5～1Mpa。
注浆导管前部钻注浆孔，孔径6～8mm，孔间距10～20cm，前端加工成锥形。径向注浆管注浆孔开孔见下图。预留止浆段要根据侵限范围进行调整。
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第六步：换拱作业。对+030～+054进行换拱作业，一次性换拱。换拱由外向内逐榀更换，逐榀分节更换。
4.2施工关键控制措施
4.2.1临时仰拱施工控制
临时仰拱必须设置圆弧形，矢高30～50cm；临时仰供支撑钢架采用I18工字钢，与初支钢拱架设置间距一致（60cm/榀），支撑钢架端部底面距中台阶拱脚不小于10cm，每次安装3榀，采用2.0m长φ22螺纹钢沿工字钢顶、底板面焊接，横（环）向间距1m，上下层之间交错布置；铺设钢筋网片φ8，间距20×20cm；支撑钢架端部与中台钢拱架外露面（凿除初支砼）之间焊接连接，单处接头焊缝长度≮10cm、焊缝高度≥5mm。临时仰拱C25混凝土20cm厚。回填碎石土不小于40cm，根据情况可适当增加铺设2cm厚的钢板。
4.2.2锁脚控制
锁脚加强：每榀钢架钢脚一侧增加L=6.0mφ76锁脚锚管，向下斜向角度不小于30°，并按照要求注浆。
4.2.3注浆质量控制
注浆必须严格按照设计要求的浆液配合比、注浆压力进行注浆，注浆过程必须填写每孔注浆记录。注浆完成后，进行取芯验证注浆效果。
5、结束语
本文在详细分析初支变形具体原因的基础上，提出了合适的换拱方案，解决了隧道初支变形换拱问题，同时也为其他隧道类似工程提供可靠的参考。
参考文献：
[1]黄土隧道特殊地质条件下换拱施工技术研究[J].张伟.价值工程.2018（20）
[2]黄土隧道变形换拱处理技术分析[J].马德文.低碳世界. 2018（06）
论文作者:武顺
论文发表刊物:《建筑模拟》2020年第1期
论文发表时间:2020/3/27
标签：隧道论文; 间距论文; 钢架论文; 注浆论文; 地质论文; 围岩论文; 地表论文; 《建筑模拟》2020年第1期论文;