V級圍巖隧道施工初期支護變形控制研究

唐敏程

（四川路橋橋梁工程有限責任公司 四川成都 610072）

V級圍巖隧道施工初期支護變形控制研究

唐敏程

（四川路橋橋梁工程有限責任公司 四川成都 610072）

本文以某公路隧道工程施工情況為切入點，就其Ⅴ級圍巖隧道初期支護變形問題成因，以及針對性的變形預防與治理方法，進行細致的探討研究，期望為有效管控Ⅴ級圍巖隧道初期支護變形問題，提升公路隧道項目建設質量安全，提供有益的參考。

Ⅴ級圍巖；隧道施工；初期支護；變形控制

公路隧道工程施工時因其所面臨的地質條件狀況較為多變與復雜，容易因施工掘進至淺埋段，出現(xiàn)滑坡斷層、土體塑性變形等影響隧道圍巖穩(wěn)定性的現(xiàn)象。進而產生塌方、混凝土開裂、鋼拱架變形等問題，極大影響隧道工程施工的初期支護安全性與整體項目作業(yè)效率質量，不利于項目通行安全的保障與施工單位經濟利益的提升。所以本文以具體公路隧道工程為切入點，就施工初期支護變形問題及具體的控制措施，做詳細的探究分析。

一、公路隧道工程概況分析

某高速公路工程所建隧道為分離式隧道結構，項目左行線長度為 2085m，右行線長度為 2065m。隧道進口位置使用端墻式洞門設計，而相應出口位置則設計為削竹式洞門結構。隧道所通行道路規(guī)劃為雙向四車道高速公路，其中道路的通行負荷等級為公路-Ⅰ級，而規(guī)劃通車速度為100km/h左右，整個公路隧道凈寬度為10.75m，而凈高度則為5.0m左右。對隧道建設運用新奧法進行施工作業(yè)，而初期支護方式采取復合式襯砌，即運用錨網(wǎng)噴混凝土與鋼拱架，在隧道地質條件相對較差的部位進行超前支護，同時支護作業(yè)中二次襯砌所用混凝土多為模筑混凝土結構。

而公路隧道工程所處區(qū)域特別是進口位置，地形多為低緩坡地，并且在地面表層多為第四系坡殘積粉質粘土層，以及全風化頁巖層。此類巖層屬于松軟巖性質，相應存在節(jié)理裂隙發(fā)育特點與碎裂結構，圍巖的穩(wěn)定性不佳。隧道圍巖等位多為Ⅴ級，此等級圍巖相對容易發(fā)生松動、變形問題，進而給隧道工程作業(yè)帶來嚴重的塌方威脅與安全隱患。

二、Ⅴ級圍巖隧道施工初期支護變形問題與成因研究

（一）工程施工初期變形現(xiàn)象研究

公路隧道工程在施工建設時運用預留核心土、拱部分步挖掘的方式進行。在建設進程中發(fā)現(xiàn)當暗道掘進至15m左右位置后，隧道拱頂發(fā)生較大程度位移情況，并且其位移速率大幅超過施工安全所規(guī)定的范圍。工程初期支護套拱出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，并且裂縫的發(fā)育速度較快。此外項目山頂截水溝位置也陸續(xù)出現(xiàn)裂縫問題，使得整個山體在隧道掘進進程中產生位移情況。施工單位在對上臺階挖掘斷面與拱頂下沉數(shù)據(jù)做檢測后發(fā)現(xiàn)存在初支結構下沉現(xiàn)象，較為嚴重的部位鋼拱架甚至已部分侵入二襯2cm到3cm深度位置。

（二）施工初期變形問題成因探究

經施工單位調查研究發(fā)現(xiàn)，在隧道掘進與支護進程中，錨桿施工的作業(yè)方式不夠規(guī)范，相應鉆孔的位置與深度并不滿足隧道施工需求。并且施工人員缺乏對建設質量安全做維護、保障的責任意識。所安裝的拱架拱腳的支墊存在不穩(wěn)固等問題，并且缺少對各個設置拱架拱腳的嚴格質量缺陷排查與檢驗作業(yè)。同時施工人員在進行鉆孔作業(yè)時隨意性較大，并未及時檢測孔洞的成孔狀況。工程施工所用的碎石等原材料質量存在不統(tǒng)一問題。而施工人員所用混凝土噴射手段并未嚴格依照技術規(guī)范要求予以操作，混凝土水灰比也未做嚴格管控，導致濕噴混凝土的施工成效不佳。綜合來看，Ⅴ級圍巖隧道施工初期支護產生較大的變形問題，一方面就是因圍巖自身穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)松動、開裂現(xiàn)象，其土體塑性變形程度較大，使得巖土壓力會迅速釋放，帶來土方坍塌的安全隱患。另一方面就是因項目初期支護作業(yè)技術工藝運用不夠規(guī)范，各類技術環(huán)節(jié)存在操作不合理等問題。

三、Ⅴ級圍巖隧道施工初期支護變形的控制措施探究

（一）隧道初期支護變形問題的預防方法

（1）施工單位應在隧道工程建設之前，先行組織施工技術人員對本工程方案圖紙、技術規(guī)范與工藝運用組織進行系統(tǒng)性培訓和學習，開展技術人員之間的經驗交流與互助，并從中選取技術能力過硬、工藝操作熟練的工人參與隧道工程的施工作業(yè)。

（2）隧道工程項目所用的砂石、水泥等原材料應嚴格選取優(yōu)質的供應渠道與市場信譽好的供應企業(yè)，以保證項目作業(yè)原材料的質量水品。同時還應在材料入場時做嚴格的檢查，保證其質量合格后方準許進入工程建設現(xiàn)場。

（3）對隧道工程施工與初期支護的工藝與工序做精準把控，項目工藝運用應秉持達到公路隧道短進尺、早支護與勤量測的作業(yè)準則。在每次挖掘進尺施工時應指派技術人員對每一階段的進尺長度做精確測算與確定。同時針對Ⅴ級圍巖隧道的松軟與易變性特點，應將單次挖掘長度管控在不超出1.2m范圍標準以內，同時在圍巖每次挖掘施工后及時進行錨噴支護處理，并指派專人對整個圍巖隧道建設進程做數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控測量。

（4）施工單位也應在初期支護作業(yè)中細致檢查鋼拱架連接位置的焊接情況，并保證每道焊縫均安全合格方能進行后續(xù)施工作業(yè)。而錨噴混凝土的水灰比也應作合理配制，確保水灰比比例滿足混凝土質量需求，提升其強度性能。而對于超前小導管則必須在施工中保證漿液的注滿程度，并對索腳錨桿依照施工方案標準進行精準作業(yè)。而在每道初期支護作業(yè)環(huán)節(jié)完成后，施工單位還應指派質檢人員對本環(huán)節(jié)施工質量與情況做嚴格排查檢驗，在保證工藝施工質量合格后方能進行下一環(huán)節(jié)的施工建設與技術運用。

（二）隧道初期支護變形問題的治理手段

（1）指派監(jiān)測人員對工程地表加密埋設若干觀測點，以方便進行每天不間斷的項目地表沉降情況，以及隧道內部初期支護變形程度的監(jiān)測觀察工作，并將所監(jiān)測、收集的數(shù)據(jù)資料做及時反饋與分析。依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)所反映出的隧道初期支護變形異常情況，在其沉降量與收斂值超出本工程設定的技術標準時，就可運用120a型鋼，對上臺階初期支護拱架做縱向連接，以避免隧道拱頂?shù)倪M一步下沉問題。但在型鋼和拱架做連接時應關注其焊接位置的施工質量，確保連接處的焊接牢固成效，一旦發(fā)現(xiàn)存在不符合要求的焊縫應做重新焊接處理，在保證其焊接質量合格后繼續(xù)對隧道初期支護情況做監(jiān)測檢查。

（2）如果施工單位采用縱向型鋼連接拱架的方式依然無法有效減少支護的下沉速率，并進而導致型鋼產生扭曲、變形等問題時，就需要施工單位對初期支護結構的強度與穩(wěn)定性做改進、優(yōu)化處理。本工程施工進程中，相應選擇快速挖掘下臺階，并對施工的臨時仰拱減少橫向收斂的方式，提升初期支護的剛度水平，并進而阻止仰拱沉降過大等問題。而在下臺階挖掘進程中需要嚴格管控其挖掘長度，保證每次挖掘應不超出兩拱架范圍，并且每次挖掘作業(yè)只允許開挖一側位置，以便進行一側挖掘一側支護處理。同時在下臺階施工完成后，施工人員應及時測量其與下臺階拱腳之間的間隔，并細致檢驗拱腳位置的焊接質量，以及臨時仰拱所用型鋼的連接處焊接穩(wěn)固程度。

結束語：

由于公路隧道工程因地質圍巖條件與施工作業(yè)手段等關系，極易在建設中出現(xiàn)初期支護變形問題，需要施工單位針對其產生原因，采取有效的預防治理措施做管控處理。

[1]郭建,毛永強.隧道過淺埋段Ⅴ級圍巖超前支護、初期支護施工過程控制[J].江西建材,2015,(18):144-145.

[2]孟祥馬.隧道軟弱圍巖施工初期支護變形的處理與認識[J].交通世界(建養(yǎng).機械),2014,(10):112-113.

[3]許可.軟弱圍巖隧道施工初期支護變形處理控制措施[J].中華民居(下旬刊),2014,(05):359-360.

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1007-6344（2017）02-0072-01