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摘要：文章结合工程实例，对软弱炭质板岩隧道变形预测及控制技术进行了详细的探究，希望通过此研究，可以为相关行业提供一定的参考借鉴。
关键词：软弱炭质板岩隧道；变形预测
1工程概况
纸坊隧道位于甘肃省岷县县城东边，于洮河右岸岷县奈子沟村东侧山坡进洞，在岷县正龙骨料饲料厂后山进洞。隧道位于西秦岭中山区，山高沟深，地形起伏很大，洞身最大埋深248m，梁顶植被覆盖较好。隧道起讫里程为DK201+820～DK206+955，全长5135m的双线单洞隧道。隧道DK201+820～DK202+854.809和DK206+154.144～+955位于R=4000m的曲线上，其余段落位于直线上。隧道进出口位于国道G212路边，交通方便。
2施工工艺及操作流程
2.1施工程序
三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：
（1）上部弧形导坑环向开挖，施作拱部初期支护；
（2）中、下台阶左右错开开挖，施作墙部初期支护；
（3）中心预留核心土开挖，隧底开挖，施作隧底初期支护。
每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施作仰拱，尽早封闭成环。
2.2施工开挖
（1）利用上一循环架立钢拱架施做隧道拱部超前支护：拱部120°打设Φ42小导管，长4.0m，环向间距40cm。
（2）开挖上部弧形导坑1部：在拱部超前支护后进行环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度3～5m，宽度为隧道宽度的1/3～1/2，开挖后及时施做上部初期支护，即进行5cm喷射混凝土封闭作业面，打设系统长锚杆，挂钢筋网片，架设钢架及锁脚锚杆，复喷混凝土至设计厚度。系统锚杆采用Φ22组合中空锚杆，长6m，环纵间距0.8×1.0m，梅花型布置。钢筋网片采用φ8钢筋，网格间距20cm×20cm。钢架采用H175型钢，间距60cm。开挖进尺每次控制在一榀拱架间距内。
（3）待上台阶超前中台阶3～5m后，交错开挖中台阶2、3部，每次开挖控制在1～2榀，使左右两侧暴露的初期支护不同时处于悬空状态。及时施做5cm厚初喷混凝土，初喷后打设系统长锚杆，挂钢筋网片，架设钢架及锁脚锚杆，复喷混凝土至设计厚度。支护参数同上。
（4）滞后于3部2～3m后弱爆破左右交错开挖4、5部，施做初期支护，参数同上。
（5）分台阶开挖6部。
（6）开挖7部，及时封闭初期支护，每开挖循环长度为3m。
（7）灌注该段内仰拱及隧底填充。
（8）根据监控量测资料分析，待初期支护收敛后，利用衬砌台车一次性灌注二次衬砌。
2.3超前小导管施作
超前小导管安装在隧道拱部120°范围内，采用φ42无缝冷轧钢管、壁厚3.5mm，长4.0m，环向间距40cm，纵向搭接长度1.6m。孔外插脚5°～10°，可根据实际情况调整。
2.4台阶开挖
开挖轮廓形状和断面尺寸应按照设计要求进行开挖轮廓线的放样，根据围岩情况预留一定的变形量，以防止围岩的实际变形量超过预留变形量，造成初期支护侵入二次衬砌。
2.5钢架安装施作
初期支护采用H175钢架，纵向间距为0.6m/榀，相邻钢架采用Φ22mm钢筋连接，间距1m，斜向内侧布置，并焊于钢架内翼缘处；安装前应清除底脚下的虚砟及杂物，钢架底脚应置于牢固的基础上。为保证钢架位置安设准确，钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩并用砂浆锚固。拼装钢架时，各节段的钢架间的连接板螺栓连接并密贴，严禁采用焊接。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆并在钢架拱脚底部紧贴钢架两侧边沿径向打设锁脚锚杆，锚杆长度为4m，每环为8根，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，增加拱脚支撑力。
2.6复喷混凝土施作
按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度等，也可在钢拱架上焊接短钢筋，标出刻度，作为设计厚度标记。喷射混凝土厚度每层不宜超过5-6cm，过大会削弱混凝土颗粒间的凝聚力，使喷层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙；过小，则粗骨料容易弹回。分次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为15-20分钟。为提高工效和保证质量，喷射作业应分片进行。为防止回弹物附着在未喷岩面上影响喷层与岩面间的粘结力，按照从下往上施喷；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，保证混凝土表面平顺，无空鼓、裂缝、疏松，平整度应符合规范要求。
2.7仰拱施作
隧道底部开挖采用全幅分段施工，上面铺设仰拱栈桥，仰拱栈桥长10-12m，单幅宽1-2m，每幅由4根I36型钢和防滑钢板焊成，栈桥放在隧道中部。隧底每循环开挖长度控制在3m以内。为保证施工安全，仰拱初期支护和混凝土浇筑应及时施作，支护尽早闭合成环，整体受力，确保支护结构稳定。仰拱混凝土应分段全幅浇筑，一次成型，不留纵向施工缝，仰拱施工缝和变形缝设置止水带。仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土初凝后浇筑，浇筑前清除仰拱表面的杂物和积水，连续浇筑，一次成型，不留纵向施工缝。本工程仰拱采用C35钢筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。
2.8关键技术控制要点
（1）三台阶七步法施工应做好工序衔接，工序安排应紧凑，严格控制开挖长度，合理确定循环进尺。
（2）三台阶七步法施工应严格按设计要求控制好超前锚杆支护外插角，保证隧道开挖在超前支护的保护下安全施工。
（3）根据围岩情况如需爆破时，必须坚持弱爆破，减少对围岩的扰动。同时做好监控量测，确保围岩稳定和施工安全。
（4）钢架应严格按设计及规范要求加工制作和架设，上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接牢固，拱脚落地应架设在坚实基面上，严禁拱脚悬空或采用虚砟回填。
（5）锚杆要确保眼深，注浆饱满，抗拔力达到设计要求。
（6）喷射混凝土达到设计厚度，强度合格。
2.9监测方法
（1）位移监测方法
利用全站仪进行监测，每天量测一次，直至变形基本稳定为止。
（2）围岩压力及接触压力监测方法
采用JXY-4型振弦式双膜压力盒，频率接收仪进行监测，每天量测一次，直至压力基本稳定为止。
（3）钢架应力监测方法
采用JXG型钢筋应力传感器，频率接收仪进行监测，每天量测一次，直至压力基本稳定为止。
（4）支护混凝土应力监测方法
采用JXH-2型埋入式应变传感器，频率接收仪进行监测，每天量测一次，直至压力基本稳定为止。
（5）掌子面围岩内部位移
采用意大利SISGEO公司的T-REX滑动测微计进行掌子面内部纵向位移量测，采用国产XB338-B型智能数显滑动式沉降仪进行掌子面内部沉降量测，每循环量测一次。
（6）通过空间变形监测并设置不同的支护措施，进行测试试验，，能够了解围岩及支护变形规律，确定支护参数，确定二次支护和衬砌施做时机，对施工安全和效益起到至关重要作用。
3结束语
随着我国高速铁路建设的快速发展，在复杂的地质条件下的隧道修建技术也得到了飞速发展，但是在建设过程中，也出现了越来越多的地质条件复杂，软弱围岩的高风险隧道。由于这些地层大多是强风化破碎的软弱围岩，地质条件变化较大，围岩应力分布复杂，且开挖断面大，造成了隧道施工过程中，施工难度增大，初支变形复杂和隧道整体稳定难以控制的情况，隐含着很多坍塌等安全隐患。希望通过研究，能够提高施工效率，确保隧道快速、安全通过软弱炭质板岩地质段，取得了良好的技术、经济效益。
参考文献：
[1]高美奔，李天斌.隧道软岩大变形力学机制及防治措施综述[J].施工技术，2013（2）：247-251.
论文作者: 徐武龙
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第8期
论文发表时间:2019/5/6
标签：钢架论文; 围岩论文; 隧道论文; 混凝土论文; 初期论文; 间距论文; 锚杆论文; 《建筑模拟》2019年第8期论文;