隧道初期支護空洞造成的危害和隱患分析

傅飛越

(江西眾聯建設工程咨詢有限公司，江西 上饒 334600)

0 引 言

在隧道工程項目開展的過程中，隧道初期支護空洞問題存在不僅會影響到施工安全同時也會影響施工進度。結合相關施工資料分析可知，影響隧道初期支護空洞因素很多，故而在實踐環節，需要加強技術措施研究，為隧道項目實施奠定基礎。

1 隧道初期支護空洞造成原因

(1)有很多施工單位認為拱架脫空并不是嚴重的問題，而實際上這么小的問題卻能導致嚴重的問題，造成巨大的安全事故，產生的危害是難以估量的。初期支護是隧道項目施工極為重要的工序，提高初期支護的施工質量水平，可以防止發生坍塌、人員傷亡的事故問題，但是如果操作不當或者規范性不足，或者沒有執行施工工藝方案，造成嚴重的質量缺陷，危害性難以預估。隧道開挖環節選擇的施工方法不同，應用初期支護的施工工藝可以保證隧道地質圍巖等級較差的部分恢復性能，拱頂開挖結束后立即支護噴混，此時的拱架底部存在基礎超挖或者清渣不足的情況，造成拱架在上部出現懸空或者處于廢渣上，而每一榀拱架都是由拱頂、上導、下導、仰拱形成的閉環，在拱架分段施工的過程中，相關的錨桿系統固定方式主要以鎖腳錨桿固定方式進行處理。混凝土噴射之后的錨桿承受力與抗把力在一定的程度上與區域的強度變化有一定的聯系。那么在一旦發現錨桿受力不合格的現象，就很容易出現變形問題，豎直度不合格，造成安全事故的發生。

(2)在隧道項目開展階段，倘若拱架未閉合形成整體的時候。那么各個掌子面爆破就會產生很大的沖擊波與振動力，產生較大的破壞力，還就是在淺埋施工環節的爆破開挖影響或者降雨有雨水滲出等等，造成拱架結構發生下沉變化，圍巖就會出現乳便或者是受到人為因素的影響，導致拱架底部以及超挖初期支護背后發生脫空的現象，就會引起初期支護下沉、開裂、坍塌等病害問題。在空架以及預留洞發生質量問題之后，就會影響到后續工程的開展，嚴重的還會出現各種安全施工質量問題。因為一榀工程在混凝土噴射工序完畢以后，仰拱的結構沒有能夠形成一個閉環問題，結構的自重也在不斷的增加，以圍巖為Vb的隧道工程開展分析，一榀工字鋼拱架相關結構的體重均在1.5 t左右，這種重量不僅包含有錨桿系統、鋼筋網系統同時還有初期支護噴射的混凝土重量，沒有形成閉環前會將全部重量集中在一起，尤其是在施工中按照拱頂開挖、上導開挖、下導開挖的施工順序， 最后施工環節才是仰拱開挖，這種操作方式就會導致施工過程的開發量增加，并且在后期支付噴射混凝土的時候，所承受的爆震動以及氣流的沖擊影響比較大，這就引發出上島以及下島拱頂的施工系統受到影響。這個環節在處理的階段中，沒有能夠做好全面性的檢查，也會導致監測效果下降，繼而引發開裂位于沉降等情況，同時在處理的階段中沒有對圍巖的蠕變以及沖擊進行全面分析，這種情況就會引起不利影響。雖然設計以及規范都要求各個斷面觀測，但是現場施工時很多單位都沒有加強沉降方面的觀測，或者沒有及時的監測沉降量信息，加上施工現場的管理因素，沉降觀測的效果并不能達到設計以及規范標準，現場施工不斷深入之下，每一榀拱架錨桿數量都處于增多的趨勢下，但是現場卻因為人員不到位、工藝不合理等多方面因素造成拱架的豎直度難以滿足要求，和設計方案的規定存在著較大的差異，包含了按照結構是否結實，是否建設在廢渣位置，這種情況往往會造成影響。

(3)人工打錨桿的現場，角度因素的影響比較大，受到風槍自生重量的影響，且相關的錨桿孔洞的系數均為15°施工，而在1.2 m及以下才會選擇平行或者稍微上抬15°的方式施工，這樣就會導致錨桿現場施工時，只有少數的桿件受到抗剪力的影響，多數都是受到抗拔力的影響，這就導致初期支護下沉環節錨桿受力條件不當，導致在初期支護下沉的環節被拉出或者拔出，結構施工效果受到較大的影響，施工質量也難以滿足要求。此外，由于拱架底部松散或是結構不穩定也是影響結構下沉等問題出現的原因。對于此類問題來說，一旦出現了下沉那么就會導致閉環結構的質量下降，整體的脫空面積會增加，危險系數在不斷的提升。初期支護發生下沉的問題極易造成縮頸情況發生，其會產生侵限問題而引發厚度變薄，同時在受到初期支護下沉等問題的影響，一榀拱架閉環以后相關的二次襯砌沒有能夠形成一個完整的結構，加上外力的影響那么就會出現損壞引發安全問題。特別是在一些壓力大的區域，很容易出現漏水、滲水、下沉、位移等情況，造成隧道坍塌。

(4)除開上述的原因以外，初期支護與二次襯砌壽命縮短也是主要的因素。按照我國的公路隧道設計規范的要求，規定隧道初期支護要結合項目特點展開分析，并采取合理有效的應對措施，其設計初期就要考慮到受力條件，并且在山體圍巖受到擾動、蠕變后逐步穩定不影響二次襯砌可以正常施工，二次襯砌前期不參與到受力運行，如果二次襯砌混凝土沒有達到標準強度而受到外部作用力影響，造成二次襯砌混凝土出現開裂、滲水、滲漏等情況，甚至發生坍塌事故。而在投入運營后，隨著運營時間的延長，地質地殼發生變化，給二次襯砌造成較大作用力影響，此時的二次襯砌結構強度已經比較高，即使受到外部作用力依然可以保持整體性能，避免受到影響。但是就目前的實際情況分析，很多工程的質量存在問題，不能達到設計規范以及國家標準的要求，造成二次襯砌的前期就受到較大外部作用力的影響，使用年限大幅縮短，難以滿足工程質量的標準，且隨著時間的推移，結構損壞問題變得嚴重，也會爆發出更加安全的工程質量問題，事故危害性增加。

(5)由于初期支護存在平整度不足、下沉侵限以及二次襯砌厚度不達標等問題。隨著時間的不斷推移，二次襯砌結構逐步的穩定，這時是比較安全的，但是前提條件是并未受到過大的外部作用力影響而損壞，理論角度分析，只要結構穩定后就不會有問題。從外界破壞力分析，首先引起影響的因素在于支護下沉背后的孔洞得不到及時的填補，且在初期支護背后的孔洞會形成一個銳角，雖然在初掌子面爆破施做了控制，但是由于環境影響同樣也存在擾動，加上時間的推移，在受到爆破振動的影響，很容易導致支護頂部的巖石脫落。而巖石脫落的兩遍銳角的差距較大，在受到聲波與振動影響之下側壓力也會不斷增加。結美國相關教授分析可知，在地表水比較豐富的條件下，會導致水溶度較高的基巖慢慢地被侵蝕溶解而隨著水流移動，久而久之就形成了更大的沉洞或導致隧道淺埋段和地質特別差的地段地表塌陷而引發更大的質量、安全事故和隱患，這種情況多發于我國多雨的南方。

(6)由于淺埋段與地表水之間關系密切，且相關的圍巖等級比較差，車輛在通過的時候也會給混凝土結構造成振動波，同時因為車流速度過快而給隧道內形成聲波傳導或者氣流會形成較大振動，按照我國的國家標準，在通行速度過快的情況下， 車輛在通過的過程當中，就會在一定的程度上給隧道內形成一定的順風以及逆風的風振，而這種情況它主要就像在發生血崩位置上出現爆破或者是大聲呼喊而引起血崩的一種情況。而從某項研究中顯示，與振源相關的因素主要是車輛的重量、通行速度、通過頻率等， 也就是說車輛自身比重比較大，行駛的速度比較快，在頻率以及各種參數變化的情況下，那么就會給初期支護背后的空洞造成一定的振動。同時加上二次襯砌的厚度比較單薄，也會出現破壞力受到影響的情況。車輛在通行的過程當中振動的傳遞范圍是如何變化的呢？就像我們在施工階段針對樁機進行處理小應變檢測一樣。車輛在經過的時候就會給周圍造成一定的波動影響，從而實現振動力的提升，此外還會受到橫向波表面波各種參數的影響，導致振動傳遞速度下降。另外由于隧道屬于一個封閉的狀態，在地面振動的時候就會給鋼筋混凝土整體結構造成傳播振動力，振動力傳輸到初期支付系統之后，就會面臨著一系列的病害問題。

2 結 語

綜合以上分析，在隧道施工的過程中拱架脫空造成的危害是非常大的，不僅會給工程的進度造成影響。同時也會給施工安全造成一定的威脅。所以在隧道施工階段對于拱架脫空問題要加大重視要不斷的更新技術措施管理方法來避免危害和隱患問題的存在，從而推動項目的有序開展。