徐雪飛

摘要：在隧道施工的過程中，隧道的施工支護參數(shù)由現(xiàn)場實際情況制定，因隧道施工中往往存在諸多不確定因素，一旦初期支護變形過大，使初期支護承載力喪失時就需進行換拱處理，不僅會對工期造成影響，還會導(dǎo)致施工難度增加，甚至?xí)斐砂踩鹿?。文章針對隧道初支侵限段換拱施工技術(shù)進行了探討。

關(guān)鍵詞：隧道初支；侵限段換拱；施工技術(shù)；隧道施工；支護參數(shù) 文獻標識碼：A

中圖分類號：U451 文章編號：1009-2374（2016）16-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.056

1 工程概況

成都至香日德公路大武至久治段的久治3號隧道地處青藏高原東南部，海拔介于4036.78～4307.74m，高差270.96m，具有典型的高原大陸性氣候特征，屬中國公路自然區(qū)劃中的青藏高原亞寒帶-青東南區(qū)（HⅡA）。久治3號隧道是成香公路的重點控制性工程之一，隧道為分離式隧道，單線隧道全長4715m，我項目部承擔(dān)久治3號隧道左線：2380m；右線：2390m的施工任務(wù)，其中隧道圍巖全部為Ⅳ級和Ⅴ級，其中Ⅴ級淺埋段550m、Ⅴ級深埋2290m和Ⅳ級1890m，分別占總開挖長度的11.6%、48.4%、40%。

2 隧道建設(shè)條件

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

隧道所在地質(zhì)區(qū)域?qū)偬靥崴?喜馬拉雅構(gòu)造域，滇藏地槽褶皺區(qū)，松潘-甘孜褶皺系，巴顏喀拉褶皺帶的部分。項目區(qū)內(nèi)發(fā)育不同方向、不同性質(zhì)、不同規(guī)模和不同時代的斷裂構(gòu)造，斷裂分布有序、方向性強、脈絡(luò)清楚，具多期活動特征。地層中褶皺構(gòu)造極為發(fā)育，緊閉褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺、尖棱褶皺、等厚褶皺等褶皺類型，極其豐富。其中，F(xiàn)1-9果襄-門堂逆斷層；F1-10果勒克-薩隆正斷層；F1-11達休瑪-德溫格逆斷層這三個斷層對久治3號隧道影響較大。

2.2 地質(zhì)巖性

隧址區(qū)出露地層主要為三疊系下統(tǒng)巴顏喀拉山群下亞群下巖組（T1bya）砂巖、鈣泥質(zhì)板巖及全新統(tǒng)坡洪積地層（Q4dl+pl），全新統(tǒng)的坡積物（Q4dl）。巖性主要為深灰色、青灰色砂巖及鈣泥質(zhì)板巖。隧道穿越地層為第四系碎石土層、全-強風(fēng)化鈣泥質(zhì)板巖和砂巖，地層間小斷裂很發(fā)育，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體極破碎，呈碎塊狀鑲嵌狀結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性極差。

2.3 水文地質(zhì)條件

隧道的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，地表少有泉水出露，沖溝發(fā)育，水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，主要與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、巖性以及裂隙的發(fā)育程度有密切關(guān)系?；鶐r裂隙水主要分布于三疊系巴顏喀拉山群下亞群下巖組（T1bya）砂巖含水巖組，地層區(qū)內(nèi)砂巖、板巖、碎屑巖以及巖漿巖，受多次地質(zhì)構(gòu)造影響，形成構(gòu)造裂隙發(fā)育，地下水賦存于裂隙中，形成含水層。由于裂隙發(fā)育，有利于地下水匯集，主要受降水補給，其次受冰雪融水補給，動態(tài)隨季節(jié)變化明顯。

3 隧道施工的基本狀況

本隧道施工由大往小里程方向進行施工，在施工中要注意隧道初期支護每日的變形量應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，而且經(jīng)全面的測量與調(diào)查分析表明，隧道初支已侵入二襯凈空時，地表部位出現(xiàn)不同程度的裂縫現(xiàn)象，其中YK154+655～+605段初期支護侵限最嚴重，YK154+635的侵限情況見圖1所示，這種現(xiàn)象給正常施工造成了較大的影響。經(jīng)過變形測量所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，YK154+655～+605段初支侵入二襯凈空最大侵限值為68.7cm，最小值為18cm，尤其是隧道線右側(cè)部位侵限最為突出。

4 事故原因的全面剖析

4.1 地質(zhì)層面的相關(guān)影響因素

4.1.1 該初支變形段的巖層主要為鈣泥質(zhì)板巖，由于鈣泥質(zhì)板巖極易受到外界環(huán)境的侵蝕，在地下水的作用下，勢必會造成隧道不同程度坍塌等危險現(xiàn)象。

4.1.2 侵限地段受外界環(huán)境的影響較為明顯，導(dǎo)致隧道中、下臺階在開挖中極容易出現(xiàn)滑坡、塌方等現(xiàn)象，造成拱架鎖腳導(dǎo)管的實際有效性大打折扣。

4.1.3 由于侵限地段位于地表淺埋部位，在每次開挖中都會或多或少對地表造成一定的影響，若開挖幅度較大則會使地表出現(xiàn)下滑等現(xiàn)象，造成拱架出現(xiàn)顯著的變形現(xiàn)象。

4.1.4 在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，隧道地表線右側(cè)的山勢高于地表線左側(cè)，這樣會增加地表的承載力，使拱架出現(xiàn)不同程度的變形。

4.2 施工層面的相關(guān)影響因素

4.2.1 由于初期的開挖和立架工作中，對后期工作需要的預(yù)留變形量估算存在誤差，沒有及時結(jié)合初支的變形情況重新估算預(yù)留變形量。

4.2.2 施工前各項準備工作做得不到位，造成各工序間的衘接存在漏洞，工作進度緩慢，仰拱不能按預(yù)期的時間成環(huán)，從而導(dǎo)致初支變形累積侵限。

4.2.3 施工中對于施工現(xiàn)場及周圍的地下水處理不當(dāng)，預(yù)防工作不完善，造成變形累積侵限的情況發(fā)生。

5 施工實施方案

按照施工實際所需，對已變形的初支鋼拱架支撐主要采用臨時支撐模式進行，并對拱頂侵限部位的初期支護進行處理以使其符合相關(guān)要求。施工具體方案列舉如下：（1）為了避免初支發(fā)生變形現(xiàn)象，可在上臺階拱腳部位設(shè)置臨時支護；（2）對于洞內(nèi)初期支護段可使用一定強度的Φ42mm無縫鋼管進行加固處理；（3）由于施工地段地表出現(xiàn)不同程度的縫隙可設(shè)置大管棚進行加固，同時注意控制好鋼管間距；（4）立即施作YK154+655～

+605段二襯，盡可能減少山體塌方等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

6 換拱的具體操作步驟

通過對前期初支侵限因素的深入分析，可得知隧道換拱工作要得以順利實施，應(yīng)從如下兩點加以強化：（1）通過錨網(wǎng)噴技術(shù)加固地表結(jié)構(gòu)，降低地表松動等不良現(xiàn)象的發(fā)生；（2）在換拱前可采取注漿的方式進行加固處理；（3）換拱開挖方式以沖擊錘敲擊為主，再加以人工輔助。

6.1 做好換拱前的加固處理工作

6.1.1 在換拱前應(yīng)對施工地表部位做好加固處理工作，加固方法是采取錨網(wǎng)噴加固方式進行，其中選取型號為C20的混凝土進行澆筑處理而且澆筑的厚度應(yīng)控制在可控范圍內(nèi)，使用Φ8mm鋼筋網(wǎng)進行加固，網(wǎng)格之間的距離為200×200mm。

6.1.2 對隧道部位進行初支加固的目的在于一方面可確保換拱工作的順利實施；另一方面可避免巖體出現(xiàn)塌方等不良現(xiàn)象。對于侵限地段主要使用一定型號的導(dǎo)管進行注漿處理并在拱架背面使用圍巖進行加固，此外為了防止地下水對其的影響，在施工中可將鉆孔部位的地下水進行徹底排出。注漿中主要使用的是水泥砂漿進行澆筑處理，在注漿時應(yīng)從如下三點加以重視：（1）施工人員應(yīng)注意在注漿時應(yīng)密切關(guān)注拱架部位是否有異常情況發(fā)生，若存在異常應(yīng)即刻中止注漿，待進行加固處理后方可進行后續(xù)階段的施工；（2）要嚴格把控注漿的實際速率與壓力大??；（3）注漿中如若有突發(fā)狀況發(fā)生，則應(yīng)采取有效的措施進行處理以確保注漿的高效性。

6.2 逐榀置換拱架

在隧道開挖過程中，開挖所采取的主要方式是以沖擊錘敲擊為主，再加之人工的輔助進行實施。每次換拱的數(shù)量應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。為了最大限度地降低安全事故的發(fā)生，在換拱過程中應(yīng)持續(xù)進行，而且中、下臺階切記要及時跟進，中間不能斷開。當(dāng)上臺階換拱距離掌子面在2m左右時可即時封閉掌子面，為及時施作仰拱以及二襯提供充足的時間與空間。換拱支護參數(shù)見表1：

7 施工中的注意要點

（1）施工過程中，應(yīng)密切注意圍巖開挖后初期支護變形情況，并分析整理出測量數(shù)據(jù)及時匯報給上級施工指導(dǎo)人員，讓他們能隨時了解施工現(xiàn)場的具體情況，以保證開挖及換拱工作順利進行。施工過程中洞內(nèi)圍巖和地表位移變形情況必須由專業(yè)人員進行觀察和測量，如果有異常情況發(fā)生，必須立即采取措施進行處理；（2）拆除洞內(nèi)起臨時支撐作用的專用鋼管時，不能一次把所有鋼管全部拆掉，必須等到換拱工作進行到支撐鋼管處時才能拆除鋼管；（3）在施工過程中如果有前期徑向小導(dǎo)管注漿效果不佳的情況發(fā)生，可以使用超前小導(dǎo)管的方法進行補救處理；（4）施工一旦開始，就應(yīng)持續(xù)不斷地進行，不能在拱架開始挖掘時停工。

8 結(jié)語

本工程在使用上述方法進行換拱施工后，保證了隧道施工的順利開展。根據(jù)此次隧道初支侵限施工和換拱處理結(jié)果得出以下結(jié)論：（1）在進行隧道偏壓施工時，要合理安排施工工序，各個施工階段的間隔距離不要過長，并保持在3m以內(nèi)；（2）實際施工過程中，因為無法預(yù)測前方圍巖情況時，所以需要相關(guān)技術(shù)人員通過探測儀器進行超前地質(zhì)預(yù)報，并到施工現(xiàn)場進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)圍巖出露和實際情況不一致時要及時變更設(shè)計，并采用合理的加固措施；（3）隧道施工時，要在施工組織管理中納入超前地質(zhì)預(yù)報預(yù)測和監(jiān)控測量工作。施工前要對實施細則、地質(zhì)預(yù)報監(jiān)測方案等進行編制，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行動態(tài)管理，為支護參數(shù)、施工方案、安全風(fēng)險評估提供參考依據(jù)；（4）在變形治理方面要重點做好預(yù)防工作，初期支護盡可能強，二次襯砌盡可能早。處理變形時，要堅持“緊封閉、強支護、弱爆破、短進尺、嚴注漿”的基本原則進行施工，保證完成施工后不會遺留安全隱患。

參考文獻

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