關于V級圍巖隧道圍巖變形換拱施工技術的探討

周大鵬　羅志恒（中國熱帶農業科學院，海南 海口 571101）

關于V級圍巖隧道圍巖變形換拱施工技術的探討

周大鵬羅志恒
（中國熱帶農業科學院，海南 海口 571101）

摘要：以V級圍巖變形鐵路隧道處理為例，針對在施工過程中出現圍巖坍塌或變形的隧道，指導和制定塌方換拱處理方案，對同類隧道塌方的處理具有借鑒意義。

關鍵詞：隧道；V級圍巖；換拱；措施

1　概況

某鐵路隧道里程IDK275+732-IDK276 +018，全長286m，最大埋深38m，巖層為寒武系砂巖，全風化呈砂土狀等。在施工IDK275+924里程中導接腿時，上導邊墻腳趾發生位移，拱部延伸成裂縫。其中 IDK275+924-IDK275+919段上導初期支護從一側塌下。從變形到支護開裂歷時僅為3個小時，次日地表產生長40m、寬7~8cm裂縫，塌方發生時，仰拱里程IDK275+938.6，二襯里程IDK275+952.8，掌子面里程IDK275+916，變形范圍為DK275+944-DK275+916，此次變形之前兩個月，亦曾發生受土體擠壓變形初期支護侵限情況，由于處理及時，已經安全通過。該段塌方是在上次土體擠壓變形段處理完成后進洞掘進10m后發生的，隧道塌方處埋深29m。

2　變形后處理措施

（1）停止掌子面施工，對掌子面進行回填土反壓，并進行噴錨封閉坍塌部位，防止土體持續塌落。（2）IDK275+944-IDK275+916段拱墻范圍內進行徑向φ42mm小導管注漿，小導管5m/根，1.5m×1.5m梅花型布置。（3）IDK275+944-IDK275+890段隧道中線左右側各20m范圍內進行地表注漿，注漿管采用直徑φ70mm、長度15m的PVC管，并采用2m×2m梅花型布置。注漿壓力1.0-2.0MPa，應嚴格注漿，保證注漿效果。（4）加強隧道凈空量測，對圍巖變形段進行換拱處理，換拱前打設φ89×5mm洞身段大管棚，換拱應逐榀進行，且不應進行兩榀及以上拱架的換拱操作。（5）仰拱和二襯緊跟掌子面最近距離。（6）在掌子面前方10m范圍增設φ89×5mm洞身段大管棚，以便安全通過塌方段。（7）地表裂縫處，在地表注漿未完成前，先進行灌漿封堵并用雨布覆蓋，防止雨水滲入土中。（8）掌子面前方46m范圍內，由原來設計三臺階七步開挖法變更為臺階法環向預留核心法并加設臨時仰拱的方法進行開挖支護，環形開挖高度不大于2.5m，上臺階高度不大于4m，核心土長度3-5m，中臺階長度2-3m，采用I20a工字鋼臨時橫撐，其間距同支護鋼架間距，縱向連接鋼筋間距1m，并用φ6鋼筋網噴射C20混凝土厚20cm。

3　具體施作控制要點

（1）停止掌子面施工，回填土反壓，目的是使初期支護內外兩側的土體壓力達到平衡，并進行封閉掌子面及坍塌部位，進行注漿固結。（2）IDK275+944-IDK275+916變形段采用臨時仰拱拱架支撐，拱架采用I20a工字鋼，環向連接筋采用φ22鋼筋，間距0.5m。先在原拱腰處補打6根φ50mm的鎖腳錨管并注漿，掛φ8鋼筋網噴C25混凝土28cm；采用上、中導臨時仰拱加強支護。該段洞身增設φ89mm超前大管棚， 縱向每6榀鋼架打設一環，外插角≯12°。管棚搭接長度為2.4m，環向間距0.3m，每根管棚長度為6m。同時配合拱墻徑向注漿，注漿管1m×1m梅花型布置，φ42mm導管長5.0m，加固范圍6m，進行注漿，注漿壓力0.5~2.0MPa，注漿水灰比取1：1。（3）在侵限段原鋼架之間鑿槽增設一榀鋼架，做法：由洞外向洞內施工，先鑿槽將新增拱架安裝好，每處的鋼架節點用6根鎖腳錨管固定，然后割除洞口方向侵限范圍內的拱架，鑿除侵限混凝土，原位換入新鋼架。要求跳槽換拱，每次換拱連續段落長不超過2m，相鄰鋼架左右腿交錯落底，不得同時落底同一榀鋼架的左右腿，以防止掉拱，安裝一榀，封閉一榀，割除一榀，不得同時施工兩榀及多榀，及時噴混凝土封閉補平，換拱過程中相鄰臨時鋼拱架支撐不得拆除。局部埋設0.5m的φ42mm導管對初支背后空洞進行回填注漿。換拱達到一模二次襯砌長度就進行一模二次襯砌。（4）對地表進行注漿加固處理，換拱前，地表裂縫采用粘性土夯實封堵，并用彩條布覆蓋，換拱段落前后15m、隧道中線左右側各20m范圍內進行地表注漿，采用φ70mmPVC管垂直地表注雙液漿，2m×2m梅花型布置，注漿管長度15m，防止地表裂縫進一步發展，注漿壓力1.0-2.0mpa，根據實際調整，注漿10~15天后方可進行換拱處理。（5）一段換拱結束后抓緊仰拱、二襯施作，做到緊跟掌子面。（6）全部侵限拱架換拱結束，同時二襯緊跟掌子面，然后對掌子面要求嚴格按照設計先施工超前導管并注漿，然后進行開挖，開挖間距不得超過0.8m。

4　其它注意事項

（1）淺埋隧道施工應遵循“預支護、短開挖、強支護、早封閉、早襯砌、實回填、嚴治水、勤量測”的原則，預防和控制隧道塌方。①預支護。采用超前預支護措施，采用大管棚超前支護。②短開挖。采用盡量短的開挖進尺。③強支護。盡可能早地施作剛度較大的初期支護，以控制地表和地中的位移，防止圍巖的松弛。④早封閉。仰拱盡早封閉，距掌子面的距離小于30m。⑤早襯砌。盡早施作二次襯砌，距掌子面的距離不宜大于60m。⑥實回填。對超挖要用同級混凝土回填。⑦嚴治水。處理好地表水和洞內水，采取措施防止地表水連續滲入洞內，對地下水應超前引排必要時進行降水，洞內積水及時引排。⑧勤量測。做好洞內、地表的監控量測工作，數據異常時及時反饋。（2）制定或完善安全施工應急預案，采取有效措施進行超前地質預報，正確判斷施工前方各種地質性質。（3）“工欲善其事，必先利其器”——配備先進高效的施工設備。（4）及時配置應急物資，對應急狀況及時有效的處理。（5）加強施工管理和執行力度，統籌安排施工計劃，加強各工序施工的銜接。（6）人員進洞前加強安全教育，換拱時注意人身安全，應增設安全應急救援管道。

結語

綜上所述，隧道塌方事故發生后必須及時制定實施隧道塌方穩定處理的決策方案，并及時對塌方段制定和落實各種技術措施，在保證各種技術參數合理的前提下及時實施，將隧道塌方事故處理的有效及時，保證工程項目的順利完成。

參考文獻

[1]朱義嘉，淺析隧道變形的處治和預防措施[J]．西部探礦工程，2008（11）．

[2]楊維，張劍，侯小紅．馬埡口隧道變形換拱施工方案研究[J]．交通標準化，2010 （20）．

中圖分類號：U455

文獻標識碼：A

作者簡介：周大鵬（1984-），男，山東濰坊人，工程師。

通訊作者簡介：羅志恒（1983-），男，江西樟樹人，工程師。

基金項目：中央級公益性科研院所基本科研業務專項，項目編號：1630012014010。