公路隧道軟巖大變形施工處理技術研究

劉俊峰

(山西路橋第五工程有限公司，山西 太原 030006)

1 工程概況

某隧道工程左線開挖到ZK150+527處、仰拱開挖到ZK150+513處、二襯開挖到ZK150+466處后，發(fā)現初支產生明顯的沉降收斂，已經可以看到裂縫和掉塊，通過檢查確認工字鋼產生彎曲變形，侵限已經達到8.7 cm。將右線開挖到K150+486～K150+500后，同樣發(fā)現了該問題，但侵限比左線小。

2 變形產生原因

為保證軟巖變形實際處理效果，應確定問題具體產生原因。組織相關技術人員進行調查，并根據調查結果確定產生原因，主要和施工位置地質條件有主要關系。根據勘察資料，產生軟巖大變形的位置，其上方有一條河流。另外，圍巖裂隙發(fā)育，巖石的主要成分為凝灰?guī)r。因區(qū)域地下水豐富，巖石處于松散破碎的狀態(tài)，受震動與荷載作用后，極易產生掉塊。隧道開挖施工中，巖石變?yōu)槟酀{，流動性顯著增強，導致承載力大幅減弱，使之前完成施工的初支產生明顯變形，進而引發(fā)上述問題。

3 施工處理技術

3.1 對二襯崩裂進行的施工處理

通過現場人員的深入勘察和確認，二襯開裂的主要段落是左幅ZK150+791～ZK150+800和右幅K150+874～K150+885，實際開裂情況比較嚴重。通過進一步研討，決定采取下列措施。

(1)為確保施工順利開展，設置臨時性支撐，并檢查其穩(wěn)定性，在穩(wěn)定性合格的情況下做好現場處治。

(2)通過小導管注漿實現加固處理，采用42 mm直徑導管，壁厚4 mm，管長4 500 mm，提前準備好注漿所需材料，即按照1∶1的比例混合攪拌水泥和水。

(3)在二襯兩側拱腳處設置兩排鋼管樁，鋼管直徑108 mm，壁厚6 mm，整體長4 500 mm，縱向間隔距離為100 cm，之后采用注漿設備開始注漿，注漿的初始和終止壓力分別按照1.0 MPa、2.0 MPa控制，連接好注漿設備和鋼管，以持續(xù)不斷的壓力確保裂隙被泥漿完全充滿，實現對拱腳處的有效加固。

(4)注漿結束后，通過監(jiān)測確定是否達到穩(wěn)定，確定達到穩(wěn)定后拆除二襯開裂較為嚴重的部分，并對侵限處實施換拱，重新進行初支與二襯的施工。

針對局部輕微裂縫，若通過分析確定對結構承載力并不會造成太大影響后，應繼續(xù)做好監(jiān)測，在裂縫達到穩(wěn)定后，通過灌漿有效處理。

3.2 對仰拱開裂進行的施工處理

針對該隧道工程產生的仰拱開裂，需要以裂縫所在位置與產生原因為依據，制定相應的處治方案。

(1)基底注漿加固

經調查可知，仰拱底部由于地下水豐富，導致承載力無法達到設計要求，產生了一定程度的沉降，致使仰拱產生若干裂縫。此外，經監(jiān)測可知，由于受到外部荷載持續(xù)作用，沉降伴隨時間不斷推移而加重，使裂縫不斷發(fā)育。對此，可采用基底注漿加固的方法處理。于仰拱基底插入若干鋼花管，按照梅花形布置，鋼管直徑108 mm，壁厚6 mm，管長4 500 mm。在鋼花管之間連接的部位通過焊接固定。漿液采用水和水泥按照1∶1的比例混合而成的漿液，注漿初始和終止壓力法分別為1.0 MPa、2.0 MPa，結束注漿后，做好后續(xù)監(jiān)測。

(2)拱腳注漿加固

經調查發(fā)現拱腳由于在水中長時間浸泡產生了大量虛渣，導致拱腳承載力無法達到要求，引起沉降，致使仰拱開裂。通過對拱腳開裂實施的檢測，發(fā)現裂縫有明顯的發(fā)展趨勢。對此，可采用拱腳注漿的方法來處理。于隧道二襯拱腳處每側分別布置鋼花管，直徑108 mm，壁厚6 mm，整長4 500 mm，縱向間距按照120 cm控制。經檢查確認鋼花管的布置達到牢固后，方可開始注漿，注漿所用材料和參數同上。另外，對于拱腳長時間被水浸泡的問題，應采取有效的防滲和降水措施。開挖拱腳周圍含水率相對較高的土，然后用混凝土進行填充，這樣除了能提高強度，還能起到防止?jié)B水的作用。在今后的監(jiān)測工作中，發(fā)現經過上述處理的拱腳沒有發(fā)生沉降，仰拱處的開裂也得到了很好的解決。

(3)在仰拱的填充層處增設鋼筋網

對于仰拱部分位置產生的輕微開裂，通過連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現這些裂縫并沒有連續(xù)擴張的趨勢，而且并不會對隧道整體結構的安全性和穩(wěn)定性造成明顯影響，針對這些裂縫，可以在填充層處增設鋼筋網來處理。采用該方案進行施工處理的過程中，需高度重視的要點包括。

①在施工處理開始前應對開裂處進行全面清理，將裂縫中和兩側存在的松動碎石全部清理干凈。

②以裂縫的尺寸大小為依據，確定適宜的鋼筋網片。每個鋼筋網片都是采用10 mm直徑鋼筋通過焊接形成的，其橫、縱向的間隔距離均為20 cm。鋼筋網片的主要設置位置為仰拱上填充層和找平層之間。

③將鋼筋網片設置到指定位置并檢查確認合格后，要對其進行固定，使其達到穩(wěn)定和牢固，避免在混凝土澆筑過程中產生位移，影響加固后的效果。

④完成對鋼筋網片的設置與加固處理后，將事先制備完成的泥漿均勻灌注至開裂處。待泥漿和鋼筋之間的結合達到緊密后，檢查抗拉力和強度是否達到要求，若抗拉力和強度都有良好的表現，則能從根本上提高仰拱整體穩(wěn)定性。

3.3 施工注意事項

軟弱圍巖勢必影響隧道施工質量和安全，若處理不到位，將嚴重威脅現場施工人員自身安全。在高隧道工程施工過程中，遇到很多軟巖段，盡管在前期施工過程中采取了與歐曉措施進行支護，但地質條件十分復雜，尤其是在地下水豐富的部位，可能由于泡水等原因，使拱腳或基底產生沉降，導致仰拱及二襯裂縫。對此，施工人員應在查明其產生原因的基礎上，制定科學合理的處治方案。在實際工作中，要把軟巖變形監(jiān)測視作一項常態(tài)化工作，并貫穿到整個開挖施工過程當中。確定最大變形速率，若實際監(jiān)測結果超出這一最大值，應立即告警。此時現場人員應在第一時間對變形產生原因進行分析，然后采取有效加固措施。此外，在選擇具體加固方式時，也要加強管理。只有選擇合理的方法進行處理，才能有效降低軟巖變形可能造成的負面影響，使隧道施工安全、快速且順利完成。

4 結 語

綜上所述，軟巖大變形是當前很多隧道施工中可能遇到的問題，目前，該隧道的軟巖大變形處理已經順利完成，所用施工處理技術均合理可行，值得類似隧道工程參考借鑒，不斷積累相關經驗。