許志剛

摘要：在隧道施工過程中，遇到不良圍巖條件會(huì)導(dǎo)致隧道開挖支護(hù)工作的難度上升。如果沒有對(duì)隧道開挖支護(hù)方案進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，在施工過程中采用的方法不合理，可能會(huì)導(dǎo)致隧道施工難度上升，對(duì)工程進(jìn)度和隧道施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，需要重視不良圍巖條件下隧道開挖支護(hù)方案設(shè)計(jì)和研究工作。以具體的工程項(xiàng)目為背景，深入分析在隧道開挖支護(hù)過程中不良圍巖的具體特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，對(duì)隧道開挖支護(hù)方案的應(yīng)用要點(diǎn)全面分析，并加強(qiáng)在隧道開挖支護(hù)施工過程中的安全管理工作，以在保證隧道開挖支護(hù)效果的同時(shí)，提高隧道開挖支護(hù)的安全水平和施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：不良圍巖；隧道開挖；支護(hù)

0? ?引言

加強(qiáng)圍巖條件分析和不良圍巖處理工作，提高隧道開挖支護(hù)方案的合理性，有利于保證隧道開挖支護(hù)過程中的安全水平和穩(wěn)定性。目前，在隧道開挖施工過程中，洞口段邊坡的變形破壞與邊坡環(huán)境破壞，受隧道開挖支護(hù)方案的影響相對(duì)較大，如果施工區(qū)域的圍巖狀態(tài)比較差，需要利用科學(xué)合理的隧道開挖支護(hù)方案，保證開挖工作的穩(wěn)定性和安全性。在對(duì)圍巖條件進(jìn)行分析時(shí)，需要準(zhǔn)確掌握圍巖變形破壞機(jī)制，利用地質(zhì)與監(jiān)測反饋分析方法明確不良圍巖的具體特點(diǎn)和地質(zhì)條件，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建完善的開挖支護(hù)施工體系。

1? ?工程概況

某高速公路穿越戴家山隧道，該隧道為雙線隧道，其中左線隧道長度為3739m，而右線隧道長度為3738m，隧道圍巖設(shè)計(jì)為Ⅴ級(jí)。該工程項(xiàng)目施工過程中，需要重視隧道開挖支護(hù)方案設(shè)計(jì)工作。本隧道設(shè)計(jì)為分離式雙洞特長隧道，全隧設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)均為V級(jí)。右線起止里程為YK115+142～YK118+880，長3738m，左線起止里程為ZK115+134～ZK118+873，長3739m。洞門形式為端墻式，全隧設(shè)置緊急停車帶共8處，車行橫洞4處，人行橫洞10處，洞內(nèi)變電所2處。全隧最大埋深255m。

2? ?不良圍巖特點(diǎn)與施工難點(diǎn)

2.1? ?不良圍巖特點(diǎn)

該隧道隧址區(qū)洞身范圍內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水主要由風(fēng)化裂隙及構(gòu)造節(jié)理、裂隙控制，差異性較大。地下水的連通性相對(duì)較差，主要受大氣降水入滲補(bǔ)給影響。在隧道區(qū)域內(nèi)水性特點(diǎn)為弱富水-貧水區(qū)，圍巖比較干燥，局部相對(duì)潮濕，會(huì)出現(xiàn)低滲水。

隧道洞口地層巖性主要為第四系黃土上更新統(tǒng)沖擊，黃土坡面為梯形旱地，整體具有一定穩(wěn)定性，有一定濕潤度，自穩(wěn)能力比較差。在隧道開挖施工過程中，拱頂以及側(cè)壁很容易出現(xiàn)變形坍塌問題。隧道洞身段的圍巖設(shè)計(jì)以砂質(zhì)泥巖與沙礫巖為主，半成巖狀，泥質(zhì)膠結(jié)差，巖體較完整，抗風(fēng)化能力差，遇水易開裂崩解，屬極軟巖，開挖后洞壁易發(fā)生坍塌、變形，圍巖穩(wěn)定性差。

對(duì)本次工程項(xiàng)目的圍巖條件進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為其主要為黃土圍巖，自穩(wěn)能力比較差，承載力不高，很容易受開挖影響出現(xiàn)擾動(dòng)。因此，在本次隧道開挖支護(hù)施工過程中，需要重視為圍巖的變形控制工作，在最大程度上保證圍巖的穩(wěn)定性，防止在開挖后圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌、變形等突發(fā)事故，影響隧道開挖支護(hù)施工質(zhì)量和效率[1]。

2.2? ?不良圍巖施工難點(diǎn)

在本次施工過程中交通不便，并且隧道圍巖條件相對(duì)較差，在施工時(shí)，施工材料運(yùn)輸極為不方便，隧道開挖形式具有一定局限性，在一定程度上導(dǎo)致開挖和支護(hù)施工效率相對(duì)較差。并且施工區(qū)域的地質(zhì)條件具有不穩(wěn)定性，導(dǎo)致隧道開挖存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，在開挖支護(hù)施工時(shí)，很容易出現(xiàn)坍塌、變形問題。因此，支護(hù)作業(yè)必須要做到隨開挖流水作業(yè)，循環(huán)時(shí)間比較長[2]。

3? ?隧道開挖支護(hù)方案要點(diǎn)

3.1? ?隧道坍塌處理

經(jīng)過圍巖條件分析認(rèn)為，在本區(qū)域施工時(shí)地段裂隙發(fā)育，處于弱富水、貧水狀態(tài)，圍巖穩(wěn)定性相對(duì)較差，很容易出現(xiàn)坍塌、變形等問題。因此，需要重視隧道坍塌、變形控制管理工作。可以利用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)提前進(jìn)行施工組織預(yù)案，利用科學(xué)合理的施工技術(shù)，保證隧道開挖施工過程中的安全性。

在隧道坍塌變形控制過程中需要注意，在不良圍巖條件下，隧道出現(xiàn)坍塌的概率都相對(duì)較高，尤其是本次施工時(shí)的圍巖基本穩(wěn)定性和承載力都相對(duì)較弱。針對(duì)于此，需要重視該施工段的探測預(yù)報(bào)工作，提前做好超前支護(hù)并制定科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常情況，需要及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。

如果發(fā)現(xiàn)隧道局部出現(xiàn)坍塌情況，需要停止掌子面施工，并且要沿著拱頂以及拱墻利用鋼筋錨桿進(jìn)行加固處理，可架設(shè)工字鋼，通過梅花形打射提高圍巖的穩(wěn)定性和承載力。

3.2? ?隧道突水涌泥處理

在隧道穿越斷層破水帶時(shí)，發(fā)生突水涌泥的原因比較復(fù)雜。出現(xiàn)這一問題除了會(huì)造成地下水流動(dòng)、圍巖弱化以及使開挖受到極大擾動(dòng)之外，還可能引發(fā)財(cái)產(chǎn)損失、安全事故，甚至需要停工改建。本次施工的地下水聚集區(qū)域容易出現(xiàn)突水涌泥情況，尤其是在降水天氣影響下，弱富水區(qū)可能轉(zhuǎn)變?yōu)楦凰畢^(qū)。但總的來說，此次工程項(xiàng)目處于弱富水區(qū)和貧水區(qū)，發(fā)生該問題的可能性相對(duì)較低。但為了以防萬一，仍然需要采取工程措施進(jìn)行超前預(yù)報(bào)。

可以利用超前預(yù)注漿處理技術(shù)，通過深淺組合方式來形成支護(hù)體系。其中外層注漿管長度為20m，內(nèi)層注漿管的長度為30m，注漿管外差角度為5～25°。漿液采用水泥水玻璃，按照從短管到長管的順序進(jìn)行注漿。完成施工作業(yè)后，還需要對(duì)注漿的區(qū)域進(jìn)行全面檢查。注漿施工分前期單孔注漿以及后期終壓控制，在涌水量比較大的情況下應(yīng)先進(jìn)行排水再注漿。

3.3? ?不良圍巖的加固支護(hù)

在本次施工過程中，需要保證隧道圍巖的穩(wěn)定性和承載力。在隧道開挖之前，可先向掌子面前方巖層打入超前小導(dǎo)管和錨桿等，使其在隧道橫斷面形成拱形連續(xù)體。這樣不僅可以提升圍巖的穩(wěn)定性，同時(shí)還可以對(duì)前方地層進(jìn)行加固，發(fā)揮出支撐力作用，保證前方圍巖的穩(wěn)定性，減少地面沉降量。

目前，超前預(yù)支護(hù)技術(shù)是隧道施工過程中保證圍巖穩(wěn)定性的重要方法[3]。遇到圍巖較差時(shí)則可以采用超前管棚。應(yīng)用超前管棚技術(shù)可以增加圍巖的抗剪強(qiáng)度，防止圍巖出現(xiàn)變形的情況。管棚作為淺埋暗挖隧道中的重要輔助施工技術(shù)，在防止隧道坍塌和變形控制方面具有重要的作用。尤其是在下穿既有結(jié)構(gòu)物隧道和地下工程施工作業(yè)中，管棚法最為適宜。在本次施工中，需要根據(jù)圍巖狀態(tài)的變化情況對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，以提升隧道開挖施工作業(yè)的安全性。管棚支護(hù)布置如圖1所示。不良圍巖加固支護(hù)如圖2所示。

3.4? ?監(jiān)控量測

在每次隧道開挖結(jié)束后，要對(duì)掌子面地質(zhì)類別、巖層走向和地下水情況進(jìn)行記錄。在隧道周圍要科學(xué)設(shè)置測點(diǎn)，以監(jiān)測周邊位移情況。除此之外，還要在拱頂及拱腰設(shè)置測點(diǎn)，利用風(fēng)槍打眼埋設(shè)監(jiān)控標(biāo)，完成監(jiān)控量測工作。開展監(jiān)控量測作業(yè)時(shí)，要加強(qiáng)振動(dòng)監(jiān)測，以防隧道開挖支護(hù)施工對(duì)圍巖產(chǎn)生較大擾動(dòng)，從而破壞圍巖的穩(wěn)定性和安全性[4]。

對(duì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，有利于對(duì)圍巖的具體受力全面掌握。利用監(jiān)控系統(tǒng)完成監(jiān)測，便于技術(shù)人員及時(shí)掌握隧道的實(shí)際情況，將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給施工班組和設(shè)計(jì)單位，有利于及時(shí)進(jìn)行整改，確保隧道開挖支護(hù)施工的安全水平，提高隧道開挖效率。

4? ?隧道開挖安全管控策略

本工程項(xiàng)目圍巖穩(wěn)定性比較差，承載力也相對(duì)較差，為了確保后續(xù)開挖和支護(hù)施工的安全水平，需要加強(qiáng)隧道開挖支護(hù)安全管控工作。特別是在易坍塌段進(jìn)行處理時(shí)，需要嚴(yán)格進(jìn)行安全管控。在具體的安全管控過程中需要從以下角度出發(fā)。

4.1? ?加強(qiáng)圍巖管理工作

針對(duì)易坍塌和易變形的圍巖區(qū)域，需要重視觀察和地質(zhì)勘探。尤其是對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)塌方的區(qū)域，需要對(duì)已成型的斷面進(jìn)行加固處理，以防塌方范圍不斷擴(kuò)大。在塌方部位初步穩(wěn)定后，還要對(duì)產(chǎn)生塌方的原因進(jìn)行全面分析，并根據(jù)塌方情況對(duì)塌方拱頂部的圍巖情況進(jìn)行分析，利用噴射混凝土進(jìn)行初步封閉之后，通過錨桿鋼筋掛網(wǎng)或者固結(jié)灌漿等不同措施進(jìn)行加固處理，保證圍巖的穩(wěn)定性。

在此次工程施工過程中，這一部位巖層比較薄，圍巖的自穩(wěn)能力相對(duì)較差，在處理時(shí)需要應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)使其達(dá)到初步穩(wěn)定的目的。這種方法處理的圍巖穩(wěn)定時(shí)間是有一定限制的，影響施工的安全性，為此需要對(duì)圍巖進(jìn)行加強(qiáng)加固處理，以防止圍巖坍塌、變形。

4.2? ?加強(qiáng)拱頂處理工作

在對(duì)拱頂進(jìn)行處理時(shí)，需要加強(qiáng)拱頂監(jiān)測管控，對(duì)每一施工區(qū)域出露圍巖進(jìn)行全面分析并及時(shí)處理?？衫没炷脸鯂姾弯摾w維混凝土噴射、灌漿鋼筋掛網(wǎng)等，提高拱頂?shù)陌踩?，防止拱頂部位出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)和坍塌問題。

對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)坍塌的區(qū)域，需要進(jìn)行快速處理并合理安排下一掘進(jìn)施工工作。若塌方范圍比較大，對(duì)混凝土的澆筑質(zhì)量產(chǎn)生影響，處理時(shí)間會(huì)比較長。在現(xiàn)場施工時(shí)，需要將各項(xiàng)措施落實(shí)到位，對(duì)隧道斷面開挖支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保隧道開挖支護(hù)作業(yè)順利進(jìn)行。

值得一提的是，可利用超前小導(dǎo)管完成掌子面超前注漿加固處理工作。主管可利用無縫鋼管進(jìn)行制作的，沿開挖掌子面的范圍隔40cm進(jìn)行布置。如果無法成孔，需要利用自進(jìn)式錨桿進(jìn)行灌漿。對(duì)開挖的圍巖需要進(jìn)行全面檢測，并重視加固技術(shù)的有效應(yīng)用。對(duì)一些圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域需要進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)處理，以保證施工的安全性。

5? ?結(jié)束語

總而言之，在隧道開挖支護(hù)施工過程中如果出現(xiàn)不良地質(zhì)情況，需要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行深入分析，尤其是圍巖狀態(tài)比較差的情況下，必須對(duì)具體的開挖支護(hù)方式進(jìn)行科學(xué)安排，并關(guān)注拱頂開挖支護(hù)工作，以提高拱頂?shù)陌踩健?/p>

需要加強(qiáng)圍巖周邊變形和應(yīng)力監(jiān)測工作，對(duì)出現(xiàn)異常變化的部位要進(jìn)行快速處理。在隧道開挖之前，需要提前準(zhǔn)備鋼支撐、鋼格柵等支護(hù)材料。如果在隧道開挖支護(hù)過程中出現(xiàn)坍塌問題，不能單純利用常規(guī)噴錨支護(hù)處理方式，而是要根據(jù)施工現(xiàn)場圍巖的具體情況，對(duì)支護(hù)加固方法進(jìn)行可選擇，避免塌方范圍擴(kuò)大，導(dǎo)致處理難度上升。

要保證塌方處理方案的連續(xù)性，一直到圍巖穩(wěn)定為止。在開挖工作中，要做好后續(xù)開挖的超前支護(hù)作業(yè)。對(duì)于圍巖條件比較差的地質(zhì)條件，噴錨支護(hù)完成后，還需要盡早開展后續(xù)施工作業(yè)，以提高隧道開挖支護(hù)的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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