山嶺重丘區高應力軟巖大變形隧道施工技術

唐江虎

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

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山嶺重丘區高應力軟巖大變形隧道施工技術

唐江虎

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

以貴州某高速公路隧道為例進行分析，該隧道施工中出現了多處大變形，造成了高風險施工，加大施工難度。在通過支護參數的調整、變形預留量的加大和微臺階施工工藝等措施進行處理以后，大變形現象得到了有效控制。

山嶺重丘區高應力；軟巖；大變形；隧道施工

1 工程概況

某隧道工程全長4 875.78 m，起訖里程為DK356+080～DK385+089，其中的V級軟巖為3 856.44 m。隧道洞身穿過地層位于云貴高原西部特提斯構造域和東部瀕太平洋構造域的交接地帶，主要為幾種板巖，第一是灰巖；第二是志留系中；第三是炭質千枚巖夾板巖；第四是上千枚巖夾板巖。在實際工程中，大變形發生在了初期支護時，其為580 mm以上的變形量，下沉最大拱頂為783 mm，而最大水平收斂為793.82 mm。同時，長大段的支護拆換多次出現在斜井工區和進口，導致單口施工進度不到55 m，給工程施工帶來了很大難度。

2 圍巖特點和變形特征

該隧道圍巖為兩種顏色的炭質千枚巖，第一是深灰色；第二是黑色，其具有光澤的表面，手感光滑，觸摸后會留下污痕。在挖開之后發現，其渣土大多屬于呈碎塊狀，風化速度較快。同時，開挖面具有較大收斂變形，在拱頂和開挖面有坍塌掉塊情況發生。通過分析發現，其支護具有很明顯的擠壓性變形情況，皮薄和開裂的情況不同程度的產生在支護混凝土表面，更有一定的變形扭曲情況出現在鋼架上。

在我國隧道施工中，山嶺重丘區高應力軟巖大變形隧道相對多見，其施工技術方面也有很多值得探索的地方。根據相關資料可知，隧道進口距離大約為DK356+785～DK356+815的施工段中，其洞內水平收斂量和拱頂下沉數據如表1所示，其中包括幾個方面的內容，第一是該段最大沉降速率為85.3 mm/d；第二是最大收斂速率為52.31 mm/d；第三是累計最大拱頂下沉量為586.7 mm；第四是累計最大水平收斂量為482.5 mm。通過對隧道水平收斂和縱向累計沉降量的分析可以說明，其區段變形相對較大。同時，其中還具有較大的收斂波動，可能與地下水的實際情況、巖層的產狀和支護參數有直接關系，但其并不受下沉的影響。

通常情況下，掌子面開挖后下沉比較大的是最初幾天，隨后逐漸變小；加大最為明顯的是開挖中下臺階時；變形量在仰拱開挖之前，其每天產生的差別很小；下沉速度較快的是仰拱開挖時；仰拱封閉以后呈減小趨勢，但下沉并沒有完全終止。同時，收斂變形和下沉有很大相似度，在初期支護封閉以前，下沉和收斂平均每天為16～28 mm之間。在中下臺階開挖以后，鋼架接長懸空狀況長時間形成，其每天還會產生25～38 mm左右的變形；在仰拱開挖時，懸空狀態再次出現在鋼架接長，變形也會再一次較大產生；當仰拱封閉成環后，變形的減緩情況很明顯產生，但并未完全終止。另外，當二次襯砌實施到一些地段以后，開裂變形現象也常有發生。在經過對該隧道的變形情況進行分析以后，發現其具有幾個明顯的特征，第一是變形量大；第二是變形速率高；第三是變形持續時間長。

表1 DK356+785～DK356+815段量測結果

3 變形控制技術

3.1 支護參數的優化

首先，合理調整支護參數，并將120b型鋼的原設計進行適當調整，一般選擇為H175型鋼，其間距仍然保持為50 cm；其次，將原計劃中的鎖腳錨桿改為自進式錨桿，其長度大約為6 m。

3.2 變形量的加大預留

根據工程需求，預留變形量的最初設計為30 cm,經過多方面的分析以后，決定將其調整至45 cm，而局部滲水地段要加大到85 cm。

3.3 調整施工工藝

在原計劃中，準備使用平行作業法進行三臺階開挖，但基于每個臺階相對較長的情況，使得從掌子面開挖到仰拱封閉大約需要32～36 m，并且，需要持續的時間為52 d左右。而從開挖到二次襯砌澆筑混凝土的時間來看，其大約需要63 d。同時，基于并未完全終止收斂和下沉，且發展還在持續中，其會導致變形量超出標準范圍內的預留量，會直接影響到二次襯砌范圍，必須合理拆換支護，以保證施工過程的安全性。在經過施工單位的相關調查和分析以后，施工人員決定使用單工序作業方式，先合理縮短臺階的長度，并壓縮仰拱封閉的時間，控制在22 d以內最佳，仰拱到開挖面的距離也進行了相應的縮短，由原來的32～36 m，縮短到22～26 m以內。

3.4 自進式長錨桿鎖腳

基于該段斷面較大、圍巖軟弱的情況，如果使用普通鎖腳錨管，隧道拱角的穩定性可能會無法有效保證。因此，可以采用自進式錨桿錨進行替換，選擇長度為6 m的規格，其應用效果將會明顯提高。

3.5 施工工藝質量控制

為了確保施工的順利進行，各個施工工藝的質量保證是必須嚴格強調的，其主要包括幾個方面的內容，第一是鋼架的安裝；第二是接長質量的有效保證；第三是錨桿的鎖腳工序；第四是鎖固錨桿的質量保證；第五是鋼架底腳的處理；第六是注漿質量；第七是混凝土澆筑的厚度；第八是混凝土強度等，必須確保每個環節的施工質量。基于該段施工的變形特點，在支護參數優化和施工工藝調整以后，對后續進行了相應時間段的觀察。其中，收斂和下沉已經受到了有效的控制，解決了拆換拱的情況，且明顯加快了施工進度。

4 結束語

總而言之，在本文的隧道工程中，大變形情況出現在了初期支護，并產生了一系列的后續情況，如鋼架扭曲和鋼架拆換頻繁的問題，對施工進度造成了嚴重影響。在經過對施工實際情況的分析以后，對支護形式、參數，以及施工工藝進行了有效調整，并應用微臺階施工技術，對仰拱封閉時間和距離進行了有效控制，控制了大變形現象。

[1] 劉臻.劉家溝隧道山嶺重丘區高應力軟巖大變形施工控制技術[J].交通世界(中旬刊),2016,(11):68-69.

[2] 劉文剛.新蓮隧道山嶺重丘區高應力軟巖大變形施工技術研究[J].建筑工程技術與設計,2016,(5):373-373,598.

2017-04-28

唐江虎(1974-)，男，湖南岳陽人，高級工程師，研究方向：高速公路道路與橋梁施工技術管理。

U455

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1008-3383(2017)05-0151-02