某引水工程施工支洞軟巖變形控制工程實(shí)例

畢桉靖 李春雁

摘? 要：某引水工程施工支洞軟巖洞段開挖施工中，出現(xiàn)不同程度中等及輕微變形，根據(jù)圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整初期支護(hù)方案、適時(shí)進(jìn)行二襯施工，最終將變形量控制在1cm～2cm，控制效果良好，對(duì)后續(xù)主洞施工及其他工程具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：軟巖;變形控制;監(jiān)測;鋼支撐

中圖分類號(hào)：U455? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0139-02

Abstract： During the excavation of the soft rock section of the branch tunnel of a water diversion project， different degrees of moderate and slight deformation occurred. According to the surrounding rock deformation monitoring data， the initial support scheme was dynamically adjusted and the second lining construction was carried out timely. Finally， the deformation is controlled at 1～2cm， and the control effect is good， which can be used as a reference for the follow-up main tunnel construction and other projects.

Keywords： soft rock; deformation control; monitoring; steel support

1 工程概述

某引水工程施工支洞長660m，支洞傾角23.4°，為斜井支洞，采用鉆爆法施工、四線雙車道有軌運(yùn)輸。支洞斷面為圓拱直墻型，斷面尺寸6.5m×6.0m（寬×高），采用50cm厚C25鋼筋混凝土襯砌。支洞斷面布置見圖1：

本支洞自進(jìn)口0+000m至0+100m樁號(hào)處，洞身埋深約7～110m，圍巖物質(zhì)成分以D1l弱風(fēng)化鈣質(zhì)砂巖夾強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r為主，飽和抗壓強(qiáng)度Rb=8～15MPa，局部發(fā)育泥化夾層，呈碎裂結(jié)構(gòu);全洞段巖體處于地下水位以下，洞頂及洞壁有面狀滴水，局部有線狀水流，洞頂及洞壁穩(wěn)定性差，綜合評(píng)判整體為Ⅴ類圍巖，屬特殊不良地質(zhì)軟巖洞段[1]。

該洞段原初期支護(hù)方案如下：超前小導(dǎo)管L=4.5m，φ42@30cm+鋼支撐I20a型@60cm+縱向Φ25鋼筋@100cm+掛網(wǎng)噴C20混凝土厚20cm+L=4.5m、Φ25系統(tǒng)中空注漿錨桿2.0×0.6m+工字鋼底腳及起拱處每側(cè)各2根Φ25、L=4.5m普通砂漿鎖腳錨桿，斷面見圖2。

2 變形情況

施工支洞軟巖段開挖過程中，現(xiàn)場按間隔約5m布置了安全監(jiān)測斷面進(jìn)行圍巖收斂監(jiān)測，各斷面監(jiān)測頻次為埋設(shè)后一周以內(nèi)監(jiān)測2次/天，一周后監(jiān)測1次/天，待變形基本穩(wěn)定后監(jiān)測頻次為3天一次。本施工支洞開挖至0+060m樁號(hào)時(shí)，根據(jù)0+025m～0+055m段變形監(jiān)測成果，顯示該洞段存在中等及輕微變形問題，各監(jiān)測斷面變形主要發(fā)生在開挖初支后的10日內(nèi)，之后趨于收斂。沉降變形量一般2cm～7cm，收斂變形一般2cm～5cm，最大變形量發(fā)生在0+025斷面，頂拱豎向最大沉降量為14cm，兩側(cè)邊墻內(nèi)縮4cm。變形后對(duì)實(shí)際凈空斷面進(jìn)行了測量，0+025m、0+030m斷面下沉變形后均侵入襯砌凈空2cm～14cm不等，與監(jiān)測數(shù)據(jù)基本一致。

3 變形控制措施

3.1 已開挖洞段變形控制

根據(jù)變形監(jiān)測成果，為控制變形速率及變形量，已開挖洞段在原初期支護(hù)的基礎(chǔ)上采取以下措施：（1）在變形最大處鋼支撐及前后各兩榀鋼支撐底腳增加橫向鋼支撐，共五榀。（2）鋼支撐底腳采取塊石換填處理。（3）及時(shí)澆筑已開挖洞段二襯混凝土底板襯砌，并盡快完成邊頂拱混凝土襯砌。

3.2 后續(xù)軟巖洞段變形控制

（1）在掌子面掘進(jìn)前，采用超前注漿小導(dǎo)管超前注漿對(duì)軟巖地層進(jìn)行超前支護(hù)[2]。（2）采用錨、噴、鋼筋網(wǎng)及鋼拱架聯(lián)合支護(hù)的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)緊跟開挖面進(jìn)行施工，使變形量控制在允許范圍內(nèi)。（3）鋼支撐底腳增設(shè)30cm×30cm×30cm（長×寬×高）C20預(yù)制混凝土墊塊墊腳，必要時(shí)底腳工字鋼增加橫撐進(jìn)行加固。（4）將L=4.5m、Φ25普通砂漿鎖腳錨桿調(diào)整為L=4.5m、φ42鎖腳錨管，管內(nèi)注漿填實(shí)。加強(qiáng)支護(hù)后，斷面見圖3。（5）根據(jù)圍巖變形量、變形速率控制允許值[3]，確定以下施工支洞軟巖段施工期間變形監(jiān)測預(yù)警值：a.當(dāng)支洞埋深小于50m時(shí)，支洞單日變形量達(dá)12mm或累計(jì)變形量達(dá)60mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警。b. 當(dāng)支洞埋深大于50m時(shí)，支洞單日變形量達(dá)24mm或累計(jì)變形量達(dá)120mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警。

通過以上加強(qiáng)初期支護(hù)措施盡量控制變形速率及累計(jì)變形量在允許值（預(yù)警值）范圍內(nèi)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，如采取上述初期支護(hù)加強(qiáng)措施后的監(jiān)測斷面，其變形速率逼近日變形量允許值或累計(jì)變形量已逼近允許值且變形速率無收斂趨勢時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，停止開挖，在原有支護(hù)體系下，迅速設(shè)置剪刀撐、腰部橫向支撐等臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，在確保安全的基礎(chǔ)上，立即組織澆筑底板襯砌，并盡快完成邊頂拱襯砌。

4 效果評(píng)價(jià)

已開挖的軟巖段洞段在采取變形控制加強(qiáng)措施后，結(jié)合變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)啄_橫撐施工完成后，變形得到很大的遏制，當(dāng)?shù)装邃摻罨炷潦┕ね瓿珊?，變形已逐漸趨于穩(wěn)定，變形控制效果顯著。

后續(xù)軟巖段開挖施工中，根據(jù)鄰近掌子面的變形監(jiān)測成果，合理選用變形控制支護(hù)措施，及時(shí)調(diào)整支護(hù)施工工藝，通過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，充分掌握隧洞圍巖穩(wěn)定狀態(tài)，參照不同變形監(jiān)測預(yù)警值，適時(shí)進(jìn)行二次襯砌施工。根據(jù)對(duì)采用了軟巖變形控制措施洞段實(shí)際初期支護(hù)凈空斷面進(jìn)行測量，圍巖變形量基本控制在了1cm～2cm，較好的解決了圍巖變形過大影響支洞交通通行，甚至危及隧洞施工安全的問題。

5 結(jié)束語

（1）軟巖段隧洞掌子面鉆爆開挖施工前，應(yīng)進(jìn)行超前支護(hù)，在超前支護(hù)的保護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，初期支護(hù)務(wù)必緊跟開挖面進(jìn)行施工，及時(shí)支護(hù)。（2）結(jié)合前期地質(zhì)勘探成果，具備產(chǎn)生軟巖變形條件、易發(fā)生軟巖變形的洞段，應(yīng)從掌子面附近具備收斂測點(diǎn)埋設(shè)條件開始進(jìn)行圍巖收斂安全監(jiān)測，以期盡快獲得當(dāng)前支護(hù)參數(shù)下隧洞變形觀測數(shù)據(jù)。在變形速率高、累積變形量大的洞段應(yīng)酌情增加觀測點(diǎn)和觀測次數(shù)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)并加強(qiáng)支護(hù)，將變形速率及累計(jì)變形量控制在允許值范圍內(nèi)，當(dāng)變形長期不收斂、變形速率或累計(jì)變形量逼近預(yù)警值時(shí)，應(yīng)立即采取加固措施，在確保安全前提下，適時(shí)進(jìn)行二次襯砌。

參考文獻(xiàn)：

[1]SL279-2016.水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]SL378-2007.水工建筑物地下開挖工程施工規(guī)范[S].

[3]SL377-2007.水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].