浅谈Ⅴ级围岩隧道施工初期支护变形控制措施.doc

浅谈级围岩隧道施工初期支护变形控制措施 摘 要文章结合隧道新奥法施工初期支护特点，分析了隧道施工采取临时加固控制支护变形的方法措施，并评述了该隧道治理支护变形的效果，对今后类似的隧道工程防此初期支护变形和下沉具有一定的参考价值。 关键词隧道 支付变形 控制措施 中图分类号：TU745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0434-02 0、引言 公路隧道由于地质情况复杂多变，在施工中容易遇到浅埋段，滑坡断层、土体朔性变形等围岩自稳能力较差的情况，造成塌方、初支喷射混凝土开裂，钢拱架变形和下沉，导致二村厚度不够，换拱处理，工期延误等多方面的问题，严重影响到隧道的安全性和经济性。因此，加强初期支护，预防支护变形对隧道施工十分重要。 一、工程概况 来宾至马山高速公路三分部，小明山隧道为分离式隧道，左行线长2085m；右行线长2065m。进口采用端墙式洞门，出口采用削竹式洞门。隧道道路设计等级为双向四车道高速公路；汽车荷载等级：公路-级；设计行车速度：100km/h；隧道净宽10.75m，净高5.0m；隧道采用新奥法施工，复合式衬砌，即初期支护采用锚网喷混凝土和钢拱架，在地质条件较差段辅以不同型式的超前支护，二次衬砌为模筑混凝土或钢筋混凝土。 二、地质资料设计说明 小明山隧道进口段，地处低缓坡地，顶部覆盖层为第四系坡残积粉质粘土及全风化、强风化页岩。风化基岩，属软岩，节理裂隙发育，碎裂结构，自稳性较差。围岩级别以1级为主，易出现松动变形，可发生大型塌方。 三、现场施工情况调查 施工过程中采用预留核心土，拱部分布开挖法。在施工过程中发现暗洞掘进15米后，拱顶出现较大位移，速率严重超出允许范围，初期支护与管棚套拱产生裂缝，裂缝发育较快，山顶截水沟也发生开裂现象，山体开挖过程中已经发生位移，对上台阶开挖断面尺寸和拱顶下沉进行监控量测数据显示初支下沉，严重处钢拱架局部侵入二衬2-3cm。项目部先后采取了钢拱架纵向连接成一体，用工字钢横向连接形成临时仰拱防止拱顶下沉的措施。 当发现小明山隧道进口端右洞出现拱顶下沉后，经专家研究决定采取以上两种措施，先采用工字钢纵向连接使从暗洞进口至掌子面的拱架整体受力，若沉降速率还是不满足要求则采取第二道措施，在加纵向支撑的基础上加横向支撑。 四、原因分析 为了确保结构的强度、稳定性，首先对型钢拱架方案实施中的强度和稳定性影响因素进行了分析。发现锚杆施工不规范，钻孔的方位、孔深不符合要求；工人责任心不强，拱架拱脚支垫不稳，对安装好的每榀拱架的拱脚未进行认真的检查；工人随意钻孔，没有检查成孔情况。碎石、机制砂原材料质量不稳定；喷射方法不正确，水灰比控制不严，湿喷射砼结合不好；工人工艺不熟练、施工不规范，锁脚锚杆位置在施工中有偏差；下台阶开挖进尺过长，下台阶每次进尺超过两榀拱架。 五、隧道初期支护变形产生的机理 隧道初期支护变形的产生机理：一是围岩自稳能力差，土体朔性变形较大，土压力迅速释放；二是初期支护工艺控制不严，施工工序不严谨，技术人员经验不足。 六、隧道初期支护变形的预防与治理 6.1 隧道初期支护变形的预防措施 （1）隧道施工前组织技术人员熟悉图纸和技术规范及施工组织方案学习，进行全面技术交底；选择工艺熟、技能好的作业工人负责施实。 （2）对砂石、水泥、钢材等原材料进行严格检验，合格后方能进入施工现场。 （3）洞口进尺前要具备有地质超前预报和监控量测报告，否侧不得掘进。 （4）严格控制施工工艺和工序，总体满足隧道短进尺、早支护、勤量测的施工原则。开挖进尺每次由技术人员确定进尺长度，V级围岩开挖长度控制在不大于1.2米，完成开挖作业后及时锚喷支护，做到施工全过程监控量测。 （5）加强对钢拱架连接处焊接检查；每道焊缝合格后方可施作；锚喷混凝土严格按设计配合比控制，确保混凝土强度；超前小导管必须注满浆，索脚锚杆严格按设计要求施工；每道工序施工完毕，必须经质检人员检测合格后方可进行下一道工序。 6.2 隧道初期支护变形的治理措施 由于隧道支付多为动态设计，施工时经常会遇到设计地质情况与实际超前地质预报资料围岩级别等级及地质构造形状区别较大；在施工技术人员经验不足，设计方案与实际不相符，又未事先组织专家或有经验的技术人员进行现场研讨方案，在隧道施工易发生初期支护变形的情况。以小明山隧道施工为例，当遇到初期支护变形下沉时采取如下有效治理措施。 实施一：监控量测人员在地表加密埋设观测点，每天进行不定时的监控地表沉降，洞内初期支护的变形情况，并及时反馈量测资料；发现量测资料数据异常，超过隧道施工技术规范规定的下沉和收敛值时，先采用I20a型钢纵向连接上台阶初期支护拱架，防止拱顶下沉。但着重注意纵向型钢与拱架焊接处的焊缝牢固效果，不合格的焊缝需重新焊接，合格后进行洞内初期支护监控量测。 实施二：当采取纵向连接后，初期支护的沉降速率仍超过规范规定，纵向连接型钢发生扭曲变形时，需要继续提高初期支护的强度和稳定性。我们采取快速开挖下台阶，并施工临时仰拱（采用I20a型钢进行横向支撑）措施减少横向收敛，增强初期支护刚度， 防止拱顶下沉过大。下台阶开挖时需严格控制长度：每次开挖不得超过两榀拱架（，每次只能开挖一侧，不得两侧同时开挖，且开挖一榀支护一榀。当下台阶开挖完毕后，准确量测得到下台阶拱脚之间的距离，在钢筋加工厂准确加工相应长度I20a型钢拱架，立即施工临时仰拱将两拱脚处焊接牢固。重点检查两个拱脚处的焊接缝以及临时仰拱型钢之间的接长处的焊接质量，临时仰拱工字钢接长要用10cm10cm1cm的钢板进行双面连接。临时仰拱施工长度达到4米后，开始施做仰拱，按每两米长度一循环进行施工，逐个由内向外拆除临时仰拱后施作仰拱。 实施三：在开挖下台阶过程中，监控量测人员要求全过程监控，在现场每隔半小时量测一次以监控开挖过程中初期支护的变形情况，若出现变形较大且没有停止现象的，应当马上停止开挖，采取加密拱架，压浆固结等措施。 七、效果检查 通过采取用工字钢纵、横向形成支撑成临时仰拱闭合成环的加固措施，对预防与治来马路三分部小明山隧道进洞口初期支护变形和下沉的防治取得了显著的效果。当纵向施工完临时仰拱至设计仰拱后，支护变形量都在可控范围内，初期支护结构稳定。 八、结语 隧道进口通常会遇到地形复杂及地质条件差等情况，在施工时易发生初期支付变形下沉，导致进洞失败后返工处理或从另一端进洞。造成进度缓慢，成本提升，同时增添了安全风险。为保证隧道顺利施工，首先要制定出一种可行的防止隧道施工发生初期支付变形下沉的应急预案；其次要提高现场技术人员的管理水平，按隧道施工工艺和预案要求加强过程管理并精心施工，才能避免不利情况的发生。 参考文献 1 JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范 2 中