摘要： 隧道施工期间，隧道开挖导致隧道周围的围岩受力重新分布，从而在初始支撑提供不足以抵抗围岩变形需求的阻力时发生变形。初始支护变形速度过大，隧道崩塌容易发生安全事故。累积变形值太大，很容易发生初始支撑入侵，从而导致次要内衬厚度不足。因此，根据地质和施工条件，降低围岩变形率，实现控制初期支撑变形的目的，对确保隧道施工和初期支撑结构的安全具有重要意义。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对高速公路隧道初期支护变形原因及治理措施分析提出了一些建议，仅供参考。
关键词：高速公路隧道初期支护；变形原因；治理措施分析
引言
在长锚杆和高强度初期支护共同支护下，隧道拱顶沉降、水平收敛以及围岩等效塑性应变均会减小，这2种控制措施对于隧道围岩变形控制有利。在采用了高强度初支、长锚杆、径向注浆加固围岩、加强锁脚锚杆几种措施后，围岩变形控制效果良好，现场施工时未出现异常现象，控制措施有效。
1、高速公路隧道初期变形的特点
随着我国铁路、公路建设的深入推进，在地质构造发育、地应力高、围岩软弱的地区建设长大隧道已不可避免。在高地应力软弱围岩地区修建隧道，往往会出现围岩大变形问题。围岩大变形控制已成为高地应力、软弱围岩地区隧道建设面临的最大技术难题。为此，各国学者和工程技术人员对高地应力软岩大变形控制问题进行了大量研究，并在支护设计和施工控制方面取得了丰硕的成果。然而，目前对高地应力软弱围岩隧道大变形控制的研究，主要集中在围岩的大变形机制和施工措施等隧道工程中，初期支护与围岩密贴，围岩大变形必然反映在初期支护上，初期支护的变形是围岩变形的具体反映。此外，初期支护还是控制围岩大变形的关键结构，初期支护的变形及稳定情况直接反映了大变形的控制效果。因此，对大变形隧道初期支护的变形、破坏特点、发展过程及其力学机制进行研究，对大变形隧道的设计、施工具有重要意义。隧道现场监控量测中，在设置初期支护的区段，测点是直接布置在初期支护上的。因此，监控量测结果可反映初期支护的变形。现场监控量测统计结果表明:大变形区段，初期支护均具有水平收敛变形大于拱顶下沉，边墙收敛变形大于拱腰的特点。其中，边墙累计水平收敛变形是拱顶累计下沉的3倍～6倍，是拱腰累计水平收敛变形的2倍～3倍。
2、高速公路隧道初期支护变形原因分析
限界受侵成因分析。高速公路隧道边界入侵主要表现为隧道初期支撑结构侵犯二次衬砌，二次衬砌侵犯隧道建筑界限。隧道界限界受侵的原因一方面是由于没有对松软地层地带的围岩进行有效支护，因此抑制了其变形，改造了隧道周围的岩石，从而导致初始支撑结构侵犯第二次内衬。另一方面，在二次衬砌混凝土浇筑施工中，由于放样测量不当、模板强度和刚度不足的跳动模式等原因，二次衬砌侵入了隧道建筑的限制。在空间上，初期支护的变形破坏主要发生在拱顶、边墙。破坏形式主要有拱顶喷射混凝土剥落、掉块，边墙拱架压曲外鼓、喷射混凝土纵向开裂等。
3、高速公路隧道初期支护变形的治理措施分析
3.1做好工程勘察
公路隧道设计需要仔细检查隧道周围的环境、工程地质、水力地质、气候条件等，以提高设计图纸的质量。在施工过程中做好地质观测，在孔内情况和设计文档发现巨大差异时，及时反馈设计单位，以调整衬砌设计参数。在施工过程中做好监测测量，根据围岩和衬砌结构的变形情况及时调整施工方法和施工过程，确保施工安全，防止意外事故发生。
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3.2拱墙背后脱空防治措施
(1)严格控制衬砌混凝土灌注速度，加强振动，加强对开挖位置的振动，确保混凝土密度。(2)防水膜施工时向下应用保险柜，并适当增加锚固点，留出一定的富余量，适当调整防水膜的松散程度，不限制混凝土管涌和拱门墙的后方密度；(3)在拱顶位置施工二次衬砌混凝土时，适当降低混凝土坍塌度，保证拱顶填料密度。
3.3初期支护变形处理方案
（1）开挖暂停掘进施工，减少扰动，封闭掌子面。采用C25网喷混凝土对掌子面进行封闭，掌子面封闭厚度不小于5cm，防止掌子面因暴露时间过长、围岩强度过低而发生垮塌。（2）对左右洞上台阶采取I18工字钢呈十字交叉双榀硬性支撑，纵向间距2m/道，水平支撑左右对称设置，每道支撑间采用Φ22钢筋连接，间距100cm，支撑与拱架有效焊接（3）待支撑施工后，泵送C25混凝土进行临时仰拱施工，厚度25cm并覆盖初期支护工字钢拱脚，以减小拱架的横向收敛。（4）待混凝土达到一定强度后，沿环向施工Φ42径向小导管，间距2m×2m，L=3.5m，梅花形布置，采用1∶1水泥浆液注浆固结，水泥采用425号普通硅酸盐水泥，注浆压力0.5~1.0MPa。为保证注浆效果，注浆遵循先下后上、先拱脚后拱顶、先两端后中间的顺序。注浆时先采用小压力，并逐渐增加压力到要求值。注浆过程中要不间断地搅拌桶内的水泥浆液，防止水泥浆液沉淀离析。根据围岩情况观察每孔注浆量，发现注浆孔周围裂隙开始出浆时停止，并换孔注浆。（5）待上台阶支护稳定后，及时施做下台阶和仰拱封闭成环。下导开挖每次进尺不超过2榀，仰拱采用半侧开挖施工，每次浇筑长度5m，同时二衬跟进施工。
3.4提升初期支护强度
许多案例表明，初期支护刚度不足将会导致初支开裂、钢拱架变形屈曲、初支大变形等问题，这是由于隧道开挖支护后混凝土早期强度较低，此时钢拱架作为主要受力构件进行支撑，若钢拱架刚度不足则可能会引起支护结构破坏等问题，无法控制围岩变形。此外，提供混凝土标号以及适当增加初期支护结构厚度也是一种常见的围岩变形控制措施。
3.5长锚杆支护
隧道开挖后，周边围岩发生塑性变形，此时若打设锚杆长度较短，将可能造成锚杆无法穿过围岩塑性变形区域的情况，从而引起围岩的再次扰动，加剧围岩破碎，导致围岩变形增大。因此，长锚杆支护是一种非常重要的围岩变形控制措施。
3.6拱脚变形控制
软弱围岩隧道施工过程中，拱脚下沉对围岩稳定性影响是无法忽视的，施工过程中应加强锁脚锚杆设计及拱脚围岩补强注浆的施工工艺，同时保证施工质量，达到控制拱脚下沉的目的，提升初期支护的整体效果以控制围岩变形。
结束语
隧道设计需要充分结合施工现场的实际情况，以获得符合施工实际的设计文档。在隧道施工中，需要对隧道施工的全过程进行严格的质量控制，并根据实际情况及时反馈修改设计，提高隧道施工质量，减少施工质量问题。
参考文献
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论文作者:滕爽
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：围岩论文; 隧道论文; 初期论文; 拱顶论文; 混凝土论文; 措施论文; 注浆论文; 《工程管理前沿》2020年第1期论文;