不良地質隧道初期支護變形的處理措施

馬銀川

(貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

現代社會呈現快速發展的態勢，人們的生活和生產均處在提速階段，地鐵、輕軌、高速公路均是人們出行時重要的交通方式，因此，與這幾種交通方式相關的建設越來越多，尤其是高速公路的建設更多，并且需要進行很多隧道的施工。但是，隧道施工涉及非常多的方面，需要進行支護施工，如果支護不穩定，影響施工進度，也影響施工人員的安全。為此，必須認真研究隧道初期的支護，尤其是不良地質條件下，隧道初期支護變形的問題和應對措施，進而為現實的施工做好預防變形的工作，并采取相應的處理。

1 不良地質條件下，隧道初期支護變形的原因

1.1 地質性因素造成初期支護的變形

圍巖變形導致支護變形，因為巖體破碎松散，各個巖層之間缺少緊密的結合，則容易在巖體的洞室開挖的時候，受到重力的作用，導致圍巖變形，進而出現支護變形。隧道穿過斷層、擠壓破碎帶、松散堆積體、節理裂隙發育地層、軟弱夾層時，開挖后由于應力釋放，圍巖失穩而極易造成坍塌，以及軟弱圍巖在地下水的加速作用下極易加劇巖體的失穩和坍塌，導致出現支護變形。

另外，則會受到隧道區域內的地下水影響，如果施工區域周圍的地下水非常豐富，并且隧道所在地段的頁巖和泥巖比較豐富，有著很高的雨水崩解性，也就容易受到地下水的作用，出現崩解問題，從而破壞圍巖，支護變形可能出現。

1.2 支護設計因素造成初期支護的變形

支護設計不滿足施工區域地質條件的要求，引發初期支護變形。也就是從地質層面去分析，在隧道開挖之后，實際遇到的巖體，要不前期勘察時勘察部分更破碎，原有設計不能抵抗更嚴重的體質變形，這時的支護就可能出現變形的問題，影響到后期的施工。

1.3 施工問題因素造成初期支護的變形

其一，施工方法選擇不當，或工序銜接安排不合理。各工序間距拉得較長，巖層暴露時間過長，引起圍巖松動、風化而導致塌方的發生。其二，噴錨不及時，或噴混凝土質量、厚度不符合要求。其三，采用鋼支撐時，支撐架設質量欠佳，支撐與圍巖不密貼，兩者間的空隙填塞不密實，或聯結不夠牢固，不能滿足圍巖壓力所需要的強度要求。其四，抽換支撐操作不當，或者當支撐已出現受力過大的現象而未及時加固。其五，施工的過程中，監測和收集的信息不能及時反饋，使得在前期對變形可控制的階段，為能及時地采取加固措施進行加固，導致初期支護變形出現，這就容易引發較大的塌方問題。

2 不良地質隧道初期支護變形的處理措施

2.1 支護變形的預防處理措施

做好超前地質預報工作：尤其是施工開挖接近設計探明的富水、裂縫及破碎帶時，要認真及時地分析和觀察開挖工作面巖性變化，遇有探孔突水、涌泥、滲水增大和整體性變差等現象，及時改變施工方案。加強圍巖量測工作：通過對量測數據分析處理，按照時間-位移曲線規律，及時調整和加強初期支護，同時重視混凝土襯砌及時施作。短開挖，弱爆破：嚴格控制開挖進尺，需爆破時少裝藥或改用人工開挖，盡量減小對軟弱破碎圍巖的擾動。保證施工質量：超前預報注漿固結止水，鋼架制作、初期支護和混凝土襯砌質量必須符合設計及驗標要求。嚴格控制開挖工序，尤其是一次開挖進尺，杜絕各種違章施工。強支護，快襯砌：根據受力情況，確保支護結構有足夠的剛度，襯砌緊跟開挖工作面，使襯砌盡快成環。做好排水工作：在施工前和施工中采取相應的防排水措施，盡可能將坑道外之水截于坑道之外。預防準備：施工期間，洞口應常備一定數量的坍方搶險材料，如方木、型鋼鋼架等，以備急用。有下述現象發生時，包括圍巖量測所反映的圍巖變形速度急劇加快、圍巖面不斷掉塊剝落、初期支護噴混凝土表面龜裂、裂縫或脫皮掉塊、拱架嚴重變形。應先撤出工作面上的施工人員和機械設備，指定專人觀察和進行加固處理。

2.2 合理設定初期支護方案

針對隧道的地質情況和施工現場的情況，確定出初期加固措施的支護參數，制定合適的施工技術方案，然后開始加固洞室的施工。以某高速公路為例，初支采用I22b型鋼拱架縱向間距50 cm、C25噴混凝土30 cm厚和雙層Φ8鋼筋網@20 cm×20 cm聯合加強支護。中間巖柱部分布設5 m的中空注漿錨桿，其余拱部位置布設長度為4 m中空注漿錨桿，間距為@50 cm×120 cm；洞口段超前支護為超前管棚支護。導洞支護采用I18型鋼間距50 cm、20 cm厚C25噴射混凝土，@20 cm×20 cm的Ф8鋼筋網和2 m長的Φ25中空注漿錨桿錨桿，間距為@5 cm×120 cm。這種初期的支護從隧道地質條件和水文條件出發，確定了科學的支護參數，才能更好地避免支護變形，維護施工人員的生面安全。

2.3 臨時性加固的措施

臨時性的加固措施運用給予強大支撐力的方式，支撐著支護，避免存在變形的支護繼續變形。通常會采用鋼護拱的假設，這樣就能構成雙層的拱架受力，提高支護承受能力。還可以在設置鋼護拱之前，架設門式的拱架，這樣就能增加受力的點，從而減少已經損壞初期支護的承受的壓力，進而預防和應對支護變形，保護施工人員安全，促使施工順利進行。并且在進行臨時加固的時候，一定要重視支護材質的質量和數量，材料質量達到標準，還要保證數量充足。例如，在高速公路的隧道施工中，開挖屬于V級圍巖時，對此進行了臨時支護，使用的材料分別是：C25噴射混凝土4.12 m3；Φ8鋼筋網20 cm×20 cm需要81.37 Kg；Φ25中空注漿錨桿需要52 m、26根；Φ42×4注漿鋼花管20 m、8根；注水泥漿0.5 m3；I18型鋼鋼架995.2 kg；鋼架連接鋼材73.44 kg；C20連接鋼筋59.2 kg。

2.4 永久性加固的措施

針對不良地質隧道的支護變形問題，可以運用永久性的加固措施。比如，超前預注漿的加固措施，超前預注漿施工，借助超前地質預報、超前物探及超前鉆孔等方法探明地下水、巖溶裂隙水的發育情況，超前鉆孔應在距離預測突水位置前5～10 m進行，每個斷面2～3個超前探孔，注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，將大量的地下水盡可能地封堵在圍巖內，防止突水造成支護變形的出現。還要采用中空注漿錨桿施工結合隧道噴射混凝土的施工技術，其中噴射混凝土在洞外采用噴射混凝土拌合站集中拌制，由混凝土汽車運至噴射點，由濕噴射機施噴。施工按初噴和復噴進行，開挖后即進行初噴，安裝好錨桿、鋼筋網和鋼拱架后，再進行復噴，直至滿足達到設計厚度要求，濕噴混凝土施工工藝流程見圖1，以不斷提高支護的強度。

圖1 濕噴混凝土施工工藝流程圖

3 結束語

綜上所述，針對隧道初期支護變形問題，必須詳細進行隧道地質條件和水文條件的勘查，完善初期支護方案的設計，并采用一些永久性的加固措施，例如超前預注漿；還有臨時支護措施，比如鋼拱架的假設，從而預防和應對支護變形，保證施工進度，也能保護施工人員的安全。