隧洞圍巖蠕動變形侵限處理施工技術

趙玉輝

(遼寧省水利廳， 遼寧 沈陽 110003)

隧洞圍巖蠕動變形侵限處理施工技術

趙玉輝

(遼寧省水利廳， 遼寧 沈陽 110003)

隧洞施工中如支護變形過大，往往會造成侵限斷面或者初期支護發生變形破壞，二次襯砌時需要對侵限部位處理，增加了施工難度和施工風險，若處理不當，極易發生安全事故，存在安全隱患。本文敘述了處理遼寧省大伙房輸水隧洞一期工程初期支護脫落、底板開裂隆起等隧洞開挖后侵占隧洞襯砌斷面問題的施工技術，為類似施工提供參考。

隧洞蠕變； 侵限處理； 固結灌漿

1 工程概況

遼寧省大伙房水庫輸水一期工程地下輸水隧洞全長86km，在樁號24+700～24+736段發現底板開裂、底板混凝土向上隆起，邊墻以下部位噴混凝土開裂。經現場測量證實該段邊墻以下部位初期支護存在不同程度的侵限情況，最大處為40cm，底板隆起10～15cm。二次襯砌前需要處理，存在一定程度的安全隱患。

2 侵限原因分析

2.1 地質條件

圍巖類別為Ⅴ類，埋深約為230m，圍巖揭露為新太古代斷層碎裂巖、斷層泥和斷層角礫巖組成，巖石灰白色—灰黑色，主要礦物成分為長石、石英、黑云母等，碎裂構造，巖體中風化—強風化，為較軟巖—中硬巖。巖體完整性差—較破碎。節理發育，主要呈微張狀，部分為張開狀，巖屑充填或泥質充填，起伏光滑或平直光滑。在24+740處掌子面發育一條陡傾角斷層，斷層上盤為碎裂巖，下盤為混合花崗巖，產狀為165°∠75°，壓扭性，斷層上盤巖體較破碎，為較軟巖。在24+734掌子面發育一條斷層，產狀為173°∠75°，壓扭性，巖體破碎，為軟巖，樁號24+734掌子面現場開挖用挖掘機開挖。在24+719左壁發育一條斷層，經過拱頂，延伸至右壁消失產狀為345°∠82°，壓性，泥質充填。在84+300左壁發育一條斷層，經過拱頂，延伸至右壁消失，產狀為356°∠85°，壓性，張開度為8～12mm，泥質充填。

2.2 開挖支護

該段為Ⅴ類圍巖，由于巖石強度低且破碎，現場采用先施做超前支護，再以人工配合挖掘機進行全斷面預留核心土法開挖，嚴格按照“管超前、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”等要求，平均每循環進尺控制在0.6m左右。

主要支護參數見圖1，HW150型型鋼(@=0.6m)；超前鋼管(φ32×3.5mm，L=3.0m)按拱頂120°范圍施做，環向間距0.4m；錨桿(φ25，L=3.5m)按拱頂240°范圍，1.05m×1.05m(環向×縱向)梅花形布設；鋼筋網片(φ8,網格150mm×150mm)按拱頂240°范圍鋪設；C30噴射混凝土，厚度t=15cm。

圖1 隧洞支護斷面

2.3 監控量測

隧洞開挖后，分別在樁號24+702、24+720、24+739等斷面處布設了收斂觀測斷面，具體情況見右表。

圍巖收斂數據情況表

經過分析，隧洞變形的原因為隧洞開挖后由于未能及時進行二次襯砌，隧洞初期支護長期發生蠕變導致隧洞初期支護破壞，巖體侵占隧洞襯砌斷面。

3 蠕動變形侵限處理技術

3.1 更換拱架

首先施做超前錨桿，后從兩側相對交錯更換拱架，更換5m后進行底板開挖，焊接拱腿及橫撐，澆筑底板混凝土，拱架安裝預留15cm變形量。

a.施做超前錨桿。初支鑿除前先施作超前錨桿，超前錨桿采用φ25長度4.5m環向間距30cm，外插角10°。兩排超前錨桿搭接長度不小于100cm，尾端與型鋼支撐焊接。

b.拆除原初期支護混凝土。用破碎錘挖機及人工風鎬配合鑿除噴射混凝土，用氣割切割連接筋及鑿除鋼拱架逐榀進行更換；鑿除時臺架上搭設防護網以保障車輛及人員安全。

c.錨桿加固。拱架切割處需從原有180℃支護向上多鑿除60cm噴射混凝土，換拱前預先在每榀拱架切割位置上方50cm處，左右兩側各施作2根固定錨桿，錨桿采用φ25鋼筋，長度4.5m/根。

d.初噴。鑿除完成后立即進行初噴，噴層厚度5cm。

e.拱架制作。制作HW150鋼拱架，計算好下料長度，沿半徑方向裁制已做好的拱架，備好焊接用連接鋼板。

f.拱架、網片切割及安裝。拱架沿半徑方向進行切割，割除侵限部分拱架、網片和連接筋；掛網φ8@150×150(全斷面)；把預先制作好的拱架，運至作業平臺上拼裝，就位調整后定位；換上的拱架與原拱架對接焊好后在腹板上貼板加強焊接，焊縫高度8mm；拱架背后用混凝土墊塊楔緊；焊接縱向連接筋。

g.邊頂拱范圍內施做系統錨桿，錨桿采用φ25@1050×1050，長度3.5m。

h.拱腳50cm范圍內兩側各施做2根4.5m長φ25固定錨桿。

i.噴射C30W10混凝土，噴層厚度15cm。

3.2 鑿除底板墊層

鑿除底板墊層，并開挖至新鮮基巖面或基礎底面下1.5m(超挖部分采用C30混凝土回填至基礎底面)，延伸拱腳，錨噴支護。

a.鑿除底板墊層。用人工配合破碎錘鑿除單側底板墊層(每次不超過5m)，用挖機清至新鮮基巖面或基礎底面下1.5m處(開挖寬度不超過2m，首次開挖長度不超過3m，后逐榀開挖)。

b.延伸拱腳，錨噴支護，橫向用HW150型鋼支撐(間距60cm，橫向拱架支撐位于底板混凝土頂面以下50cm)，使拱架封閉成環，并立即進行錨噴，噴層厚度15cm。

3.3 回填混凝土

支護完成12m后，進行該段超挖回填混凝土澆筑。

3.4 墊層混凝土澆筑

進行墊層混凝土澆筑。

3.5 固結灌漿

隧洞開挖后對該段進行固結灌漿。固結灌漿孔排距為3.0m，灌漿孔每環按45°范圍垂直均布在隧洞初期支護斷面上，灌漿孔每環間隔3.0m梅花形布置，灌漿孔深為3.5m，灌漿孔孔徑為φ42mm，在灌漿區用千分表進行變形觀測，鉆孔及注漿過程中無異常情況發生。

3.6 收斂觀測

經收斂觀測，圍巖變形滿足二次襯砌的施做條件，及時進行該段的邊頂拱襯砌。

隧洞侵限處理流程見圖2。

圖2 侵限處理流程

4 處理結果

隧洞經過換拱和加固處理后，隧洞初期支護停止變形開裂，經過處理后的隧洞初期支護不侵占襯砌斷面，滿足二次襯砌的要求。

5 結 論

隧洞穿越不良地質圍巖地段時,隧洞初期支護在圍巖的巨大壓力下，容易發生蠕動變形而超限，甚至失穩破壞，從而影響二次襯砌施工。大伙房水庫輸水一期工程輸水隧洞24+700～24+736段，在初期支護侵限處理施工過程中，采用換拱、固結灌漿、回填混凝土處理之后，隧洞變形趨于穩定，滿足了二次襯砌支護的條件，確保了施工安全，對其他隧洞的侵限處理具有指導和借鑒意義。

[1] 宋立海.隧道初期支護侵限處理施工技術[J].國防交通工程與技術，2014(4).

[2] 連新奇.文尖嶺隧道拱墻侵限處理施工技術[J].山西建筑，2009,35(25):340-341.

[3] 張建.黃果樹隧道初期支護侵限處理技術[J].山西建筑，2007,33(25)：326-327.

[4] 關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2006.

Construction technology of creep deformation clearance-intrusion treatment in tunnel surrounding rock

ZHAO Yuhui

(LiaoningProvincialWaterResourcesDepartment,Shenyang110003,China)

Large support deformation during tunnel construction always lead to deformation and damage in clearance-intrusion cross section or initial support. The clearance-intrusion part should be handled during secondary lining, thereby increasing the construction difficulty and construction risk. Safety accident can be produced easily with safety hidden danger due to improper treatment. In the paper, the construction technology of treatment to the problems of initial support peeling in Dahuofang Diversion Tunnel first-stage project in Liaoning, bottom plate cracking and protrusion on the occupied lining cross section after tunnel excavation are described, which can provide reference for similar constructions.

tunnel creep; clearance-intrusion treatment; consolidation grouting

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.005

TV554

B

1005-4774(2017)03- 0016- 03