山區(qū)隧道支護(hù)施工中的安全管控措施分析

李紅旗

文章結(jié)合三家村隧道工程實(shí)際，通過隧道洞身穩(wěn)定性評價(jià)，分析了隧道初期支護(hù)施工工藝，并提出了隧道支護(hù)施工中的安全管控措施。

隧道支護(hù);支護(hù)安全管控;安全管控措施

U458-A-27-094-3

0?引言

隧道施工在各項(xiàng)工程項(xiàng)目當(dāng)中屬于較危險(xiǎn)的一類，是施工安全管理中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，在施工過程中，支護(hù)施工不能馬虎。本文結(jié)合三家村隧道工程實(shí)際，分析隧道支護(hù)施工中的安全管控以及實(shí)施措施。

1?工程概況

三家村隧道位于云南省保山市昌寧縣境內(nèi)，是昌保高速公路的重點(diǎn)控制性工程。洞門形式為端墻式，邊仰坡均采用錨噴防護(hù)，縱坡2.3%。本隧道屬越嶺隧道，隧址區(qū)地質(zhì)為殘坡積碎石土、強(qiáng)-中風(fēng)化變質(zhì)砂巖夾片巖、中風(fēng)化灰?guī)r夾變質(zhì)砂巖、中風(fēng)化礫巖夾砂巖，穿越3處斷層破裂帶。隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕侵蝕中山地貌單元，斜穿近南北向山體，穿越區(qū)為相對較高山峰，坡面沖溝發(fā)育，山坡地形較陡，地形起伏較大，山頂渾圓，高程在1 979.0～2 038.0 m，谷底標(biāo)高為1 470.0 m，山坡自然坡度在30°～45°左右，植被相對較密。隧址區(qū)地表水不發(fā)育，僅在隧道進(jìn)洞口段穿越一小型溪流，比隧道軸線標(biāo)高略低6～8 m，其余地表水主要為雨季暫時(shí)性坡面片流、漫流，匯于坡面凹溝或沖溝向低洼溝谷地帶排泄，其自然排泄通道順暢。

2?隧道洞身穩(wěn)定性評價(jià)

隧道穿越丘陵山脊山谷，隧道兩端丘谷發(fā)育明顯，自隧道向地表由坡殘積層所覆蓋，以經(jīng)濟(jì)林木為主，包括雜樹、桉樹等。受到巖性特征以及強(qiáng)度等因素的影響，隧道洞身圍巖穩(wěn)定性必然會受到影響，不僅如此，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜度、地下水活動等條件所產(chǎn)生的影響也比較強(qiáng)烈。就隧道圍巖來看，其主要由殘坡積碎石土及強(qiáng)-中風(fēng)化變質(zhì)砂巖所構(gòu)成，極易出現(xiàn)坍塌情況。圍巖是隧洞的主要承載物，支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用在于能夠?qū)鷰r承載能力進(jìn)行保護(hù)。基于靜力學(xué)理論，隧道結(jié)構(gòu)為圓筒結(jié)構(gòu)，主要由巖體承載環(huán)和支護(hù)襯砌組成，

承載環(huán)閉合作用的發(fā)揮，能夠提升圍巖和襯砌的整體化，確保襯砌環(huán)的穩(wěn)定性與完整性，因而初期支護(hù)為重大風(fēng)險(xiǎn)源。

3?初期支護(hù)施工工藝

3.1?施工順序和方法

一般初期支護(hù)的施工順序：

在測量放樣之后，鉆眼，安裝管棚或小導(dǎo)管支護(hù)，注漿后開挖，及時(shí)初噴。再次測量放樣后將進(jìn)行拱架架設(shè)，鉆錨桿眼，安裝錨桿并注漿，掛鋼筋網(wǎng)，分層噴混凝土，檢驗(yàn)之后及時(shí)養(yǎng)生，方可進(jìn)入下一道工序。

根據(jù)工程實(shí)際，洞口段采用小導(dǎo)管或管棚超前支護(hù)后再開挖，并在洞口處施作護(hù)拱。隧道暗洞均采用新奧法施工，具體方法如下：

（1）對Ⅴ級圍巖段，施工開挖應(yīng)先做好超前支護(hù)，隧道采用CD工法開挖，左右斷面間距控制在1～2倍洞徑左右，間距不宜過短或過長。

（2）對于Ⅳ級圍巖段，需做好超前支護(hù)，通過微臺階弧形導(dǎo)坑留核心土方法的運(yùn)用，保證隧道施工開挖的規(guī)范化，對上下斷面間距進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般為1～2倍洞徑尺寸。

（3）Ⅲ級圍巖段施工中，可對上下斷面正臺階法加以科學(xué)應(yīng)用，確保上下臺階之間間距滿足機(jī)具作業(yè)需求。若頂部存在破碎圍巖，施工支護(hù)階段必須要合理延長，減少施工干擾，通過拉中槽分部開挖的方式來對上臺階進(jìn)行開挖。

初期支護(hù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用噴錨、掛網(wǎng)、架立型鋼拱架等方法。結(jié)合圍巖穩(wěn)定情況，對開挖方法進(jìn)行優(yōu)化，保證噴混凝土封閉與出渣順序的合理性，一般先噴混凝土封閉再出渣，確保復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求。

3.1.1?一般要求

軟弱圍巖地段施工必須堅(jiān)持“重地質(zhì)、管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的施工原則，初期支護(hù)緊跟掌子面。

噴射混凝土不得采用干噴工藝，必須采用濕噴工藝。

隧道開挖后及時(shí)初噴。硬巖地段復(fù)噴作業(yè)距離掌子面應(yīng)≤50 m。

3.1.2?超前小導(dǎo)管施工（見圖1）

小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)見圖2。

材料：采用外徑42 mm、厚4 mm的熱軋無縫鋼管，長度控制在4.5 m。鋼管前端需做成錐頭，尾部焊接8 mm加勁箍，便于超前小導(dǎo)管插入圍巖內(nèi)。管壁四周鉆8 mm壓漿孔，尾部1 m不設(shè)壓漿孔。

間距：鋼管環(huán)向間距為40 cm，第一層與第二層錯開20 cm。

搭接長度≥1m。

外插腳：第一排15°～20°，第二排7°～10°。

注漿參數(shù)：

水泥漿液水灰比為1∶1（重量比）;

注漿壓力為0.5～1.0 MPa;

注漿效果為開挖后拱部基本無滲漏水、無坍塌。

3.1.3?濕噴混凝土施工（見圖3）

3.1.4?格柵、工字鋼拱架施工（見圖4）

工字鋼拱架各單元由工字鋼、連接鋼板等焊接成型，接頭處焊縫高度hf=7 mm。單元之間以螺栓連接，拱腳、邊墻角處墊槽鋼、鋼板將鋼架連成整體。相鄰鋼架間用縱向鋼筋連接，環(huán)向間距為1 m，沿鋼架內(nèi)外側(cè)縱向上交叉布置。

工字鋼拱架在初噴約4 cm混凝土后架設(shè)，架設(shè)之后再噴混凝土，厚度≥2 cm。

施工中各鋼架利用徑向定位鋼筋進(jìn)行定位，以確保鋼架的安裝質(zhì)量。

邊墻及拱部鋼架尺寸按5 cm施工誤差和預(yù)留變形的一半計(jì)算，仰拱僅考慮5 cm施工誤差。

鋼架與初噴混凝土間務(wù)求緊密接觸，空隙處采用墊塊嵌緊。

工字鋼鋼架的連接方式是主要應(yīng)用A3連接鋼板和4個(gè)20螺栓進(jìn)行連接。

3.2?初支安全技術(shù)準(zhǔn)備工作

（1）6臺空壓機(jī)設(shè)備經(jīng)特種設(shè)備檢測單位按有關(guān)的國家壓力容器檢測的規(guī)定檢測合格，并報(bào)當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局進(jìn)行備案。

（2）挖機(jī)、裝載機(jī)等特種設(shè)備操作人員、爆破員、爆破安全員、電工、電焊工等須經(jīng)相關(guān)單位培訓(xùn)合格并持證上崗，同時(shí)應(yīng)對所有員工進(jìn)行三級安全教育培訓(xùn)。

（3）爆破方案已通過評估，炸藥審批手續(xù)已辦理。

（4）隧道洞頂?shù)牡乇沓两怠⑽灰朴^察點(diǎn)已埋設(shè)好，施工中將按照有關(guān)設(shè)計(jì)、規(guī)范的要求對洞口周圍的建筑物進(jìn)行沉降、位移方面的密切觀測，以便監(jiān)測隧道開挖對洞口周圍建筑物的影響。

3.3?初支作業(yè)安全技術(shù)措施

（1）使用壓漿機(jī)之前要進(jìn)行嚴(yán)格檢查，及時(shí)試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保壓力正常。

（2）操作噴、壓漿嘴人員必須要佩戴好防護(hù)設(shè)備，控制好噴嘴，切不可脫落傷人。

（3）噴射面5 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁有人，為了避免傷人不可將噴頭對人。

（4）若噴射作業(yè)過程中出現(xiàn)突然斷水或斷料的情況，需立即將噴頭噴射面移開，不可對未終凝的混凝土面進(jìn)行高壓風(fēng)、水沖擊。

（5）高處作業(yè)階段必須搭設(shè)牢固的腳手架，操作人員必須系牢安全帶。

（6）鋼拱架安裝過程中，安排專門人員進(jìn)行指揮，施工人員需積極配合，確保操作安全。

（7）要加強(qiáng)對噴層異常裂縫的觀察與檢查，將其作為施工危險(xiǎn)信號并加以高度重視。

（8）鋼架支撐安裝過程中，必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)則，吊裝作業(yè)建議采用小型機(jī)具。

（9）施工人員依照規(guī)定佩戴好防護(hù)用品，方可開展噴混凝土及注漿作業(yè)。

3.4?隧道初支安全作業(yè)制度和防護(hù)措施

（1）重視控制測量

要明確控制測量復(fù)核程序，對輪廓線和隧道中線、標(biāo)高控制點(diǎn)進(jìn)行控制，保證其精確度與穩(wěn)定性，使檢驗(yàn)測量頻率得到保證。在開挖過程中，必須要重視施工誤差，對圍巖變形進(jìn)行合理預(yù)留，控制拱頂沉降等要素，優(yōu)化設(shè)計(jì)輪廓線，保證尺寸合理性。一般情況下，襯砌輪廓線在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上徑向加大5 cm。

（2）提升超前支護(hù)鉆孔質(zhì)量

對于超前支護(hù)鉆孔來說，以干鉆比較常見，在允許范圍內(nèi)，鉆孔外插腳需適宜，不可過小，否則極易在孔眼后端出現(xiàn)土體剝落的情況。

（3）噴錨支護(hù)，避免隧道局部坍塌

隧道局部坍塌的出現(xiàn)，與超欠挖存在一定關(guān)系，導(dǎo)致這一情況的原因在于圍巖地質(zhì)較差，掉塊、脫皮等情況的出現(xiàn)，會影響圍巖穩(wěn)定性，甚至造成局部塌方。因此塌方段應(yīng)回填密實(shí)，否則極易存在質(zhì)量隱患。在施工過程中必須要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，保證支護(hù)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。針對軟弱土體地段，要在開挖過程中將循環(huán)進(jìn)尺縮短，以避免局部塌陷。

3.5?洞內(nèi)加強(qiáng)措施

（1）根據(jù)未失穩(wěn)段的初支穩(wěn)定情況著手清理洞內(nèi)因塌方而涌入隧道內(nèi)的土方，隨即在塌方體表面噴一層厚30 cm的C25噴射混凝土防止塌方體繼續(xù)涌入隧道內(nèi)，起到穩(wěn)定掌子面的作用。

（2）根據(jù)現(xiàn)場觀測，洞內(nèi)初支未失穩(wěn)段落可繼續(xù)跟進(jìn)一板二襯施工。洞內(nèi)塌方陷穴小里程端因拱頂覆蓋層較厚，交界處形成一個(gè)較大的不穩(wěn)定臨空面，

是洞內(nèi)初襯的危險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)加快二次襯砌施工的速度，必要時(shí)將襯砌臺車抵近塌方區(qū)進(jìn)行二襯施工，快速逼近塌方區(qū)并及時(shí)完成塌方區(qū)的鎖口工作以確保洞內(nèi)施工安全。

4?結(jié)語

本文針對隧道初期支護(hù)施工過程中存在的主要安全生產(chǎn)問題，結(jié)合施工危險(xiǎn)源的現(xiàn)場實(shí)際情況，在重點(diǎn)施工工藝的控制上以安全管理為基礎(chǔ)，對重點(diǎn)施工及危險(xiǎn)源采取了相應(yīng)的控制措施，以有效地提升隧道施工安全管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮俊明.隧道施工危險(xiǎn)源辨識及其控制[J/OL].基層建設(shè)，2018（6）.

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