初期支护变形侵限处理

杨洪希 刘 义

（中交第三航务工程局有限公司交建分公司，山东 青岛 266500）

初期支护变形侵限处理

杨洪希 刘 义

（中交第三航务工程局有限公司交建分公司，山东 青岛 266500）

不良地质灾害往往造成隧道初期支护的喷射混凝土面出现开裂、剥落、掉块；拱架出现严重扭曲、弯折、剪断等变形现象。导致初期支护断面侵入二衬甚至侵入净空。文章讨论了如何在隧道施工中对已经变形的初支断面进行加固。以有效克服隧道变形影响，使洞身施工满足设计要求。保证隧道洞身施工质量和安全。

隧道初期；支护变形；处理措施

山区隧道施工因地形、地质条件复杂多变极易发生不良地质灾害，导致隧道初期支护发生变形，会不同程度地对隧道稳定性产生威胁，严重的无法满足设计衬砌断面要求，影响隧道安全施工。

1 隧道初期支护变形现象描述

隧道变形主要体现在初期支护的喷射混凝土面和型钢拱架上。由于隧道受地质条件的复杂性、多样性影响。如严重偏压、超浅埋、地下水活动频繁、地质构造复杂、围岩状况差等。使地层应力释放，一般是在洞身的某一段落出现初期支护的混凝土面出现破裂、剥落、掉块，型钢拱架出现下沉、呈压屈状态，并伴有压弯、扭曲、甚至剪断等不良现象。严重的会使隧道初期支护主体受力结构受到损毁，无法满足设计要求。给隧道洞身质量和施工安全带来极大的隐患。

2 工程实例分析

2.1 轿顶山隧道工程概况

轿顶山隧道起讫里程为 DK203+155～DK205+385，全长 2230m；隧道区属低山丘陵区，坡度约20°～45°，植被发育，毛竹林次之，交通不便；地质情况表层为第四系坡残积层, 粉质黏土,黄褐色，硬塑；下为全风化～弱风化砂岩，褐灰色，灰白、青灰色，节理裂隙较发育；地下水主要为孔隙潜水、基岩裂隙水，较发育：隧道中部断层破碎带及其影响带的地下水为构造裂隙水。

轿顶山隧道施工图纸显示DK204+270～DK204+510为III级围岩，支护参数为Ⅲb，根据图纸描述，此段围岩节理裂隙较发育，岩体较完整，地下水主要为基岩裂隙水，不发育。

2.2 轿顶山隧道初期支护变形情况简介

轿顶山隧道出口 DK204+505～+473段经现场揭示此段围岩整体性较差，裂隙水发育，比设计描述的围岩差（于2012年12月17日经现场勘查会商由原设计Ⅲb变更为Ⅳa），开挖断面为144.89m2。2012年12月11日到12月13日下台阶施作后，围岩应力释放，导致拱顶拱架变形，混凝土开裂。且此段监控量测点施工过程中碰损，致使量测数据不能真实反映变形及累计变形情况，现场没有引起足够重视，没能及时加密监控量测点，未积极重视和分析情况。

后经现场检查过程中发现，DK204+505～+473段在拱顶出现一条纵向裂缝，并且裂缝处有滴状渗水，有21榀拱架在拱顶处出现变形。为确保隧道安全及后续施工，立即停止掌子面掘进，对山体和隧道稳定状况进行了研究，并积极采取应对措施，连夜对 DK204+505～+473段初期支护断面进行量测，经过量测显示，初期支护在变形处侵限5～23cm，加上预留沉降量10cm,初期支护变形累计15～33cm。

3 处理措施

针对侵限产生的原因及初期支护量测数据确定了初支变形处理方案。并按照方案进行先加固后拆换侵限部位钢架，施作防排水，二次衬砌，并经建设设计监理施工单位四方现场勘查会商后决定在二次衬砌中设钢筋加强。

3.1 施工方案

（1）停止上中下及仰拱各掌子面施工。避免开挖过程中爆破对围岩的扰动，使变形持续恶化。

（2）根据测量数据，决定在DK204+505～+473段设置全环背拱，对初期支护进行锁定，防止变形进一步加大。背拱采用I20a型钢制作，拱架制作弧度根据测量断面数据确定，施做间距2米/榀，并将钢拱架与原初支面用钢楔楔紧，并用C30喷射混凝土将拱架喷护起来，以确保背拱与初期支护面紧密接触，背拱各连接处用锚杆或锁脚锚管固定。

（3）背拱施工完毕后开始对此段布设Φ42注浆小导管径向注浆加固，小导管长度4m/根，采用钢花管，布设间距1.2*1.2m（环*纵），梅花型布设，注浆采用水泥浆，浆液配比为1：1，注浆压力为0.3～0.5MPa。在注浆过程中做好注浆记录，并加强监控量测，发现变形较大时应停止施工，待初支稳定后方可在进行注浆施工，变形较小时可采用调整注浆顺序的方法确保施工安全。

（4）待背拱混凝土强度达到设计强度 100%时，注浆浆液凝固并达到一定强度后，进行侵限部位的拆除工作，每次凿除不超过 1榀格栅钢架初期支护，割除侵限部位格栅钢架钢筋网片、连接筋，按设计开挖轮廓线人工修出欠挖部分围岩土，按设计要求挂设钢筋网，换上新加工的格栅钢架并进行可靠连接，然后喷射混凝土，完成一个循环。

（5）背拱C30喷射混凝土施工完毕后及时布设监控量测点，并加大该段量测频率，每天3次，对量测数据及时处理，以指导施工，确保施工安全。

3.2 背拱施工

（1）立拱架前先标出拱架位置，并设置双排锚杆以便于固定拱架，锚杆环向间距为1m。

（2）用挂布台车作为工作台架，立拱架过程要有专人指挥。

（3）拱架纵向连接用Φ22筋，间距1m，钢拱架与原初支面用钢楔楔紧。（4）背拱用C30喷射混凝土喷护。

3.3 注浆加固

背拱施工完毕后开始对此段布设Φ42注浆小导管径向注浆加固，注浆过程中,若压力突然升高,应停止注浆,检查后,再行注浆; 注浆过程中,注意观察初期支护的变形情况,准备好加固措施。

3.4 清除开裂位置不稳定块

清除时必须在工作台架上进行，用长柄工具，清除时至少两人，一人观察，一人清理不稳定块，清除完成后及时补喷混凝土。

3.5 拆除侵限初期支护施工

（1）通过监控量测得知初支变形稳定后，拆除背拱，注意不能一次全部拆除，只在换拱位置处拆除。

（2）破碎锤凿除喷射混凝土之前，必须先把喷射混凝土的凿除部分与不凿除部分在分界处切开分离，以防对不凿除部分混凝土有损伤。

（3）不能大面积拆除初期支护，防止塌方及冒顶。拆除过程严禁爆破。

（4）拆除后必须及时初喷。

3.6 更换侵限22@160格栅钢架

侵限混凝土凿除后，确定侵限钢架长度，割除钢架，人工清除欠挖围岩土，初喷4cm混凝土，安装钢筋网后按设计要求安装钢架。

3.6.1 换钢架施工方法

（1）根据断面测量结果凿除侵限喷射混凝土，喷射混凝土凿除时钢架切割处需多凿除50～60cm，换拱前预先在每榀钢架切割位置下方50cm处，每处左右两侧各打设2根锁脚锚管，锁脚锚管采用φ50，长度为5m。

（2）在钢架上确定侵限范围，量好切割拱架内弦长（即两点直线长度），沿半径方向切割钢架。

（3）先按Ⅳ级围岩钢架设计要求制作好22@160格栅钢架，计算好下料长度，沿半径方向裁制已做好的钢架，备好焊接用连接钢板。

（4）把焊好的钢架运至作业平台上拼装钢架，就位调整后定位。

（5）换上的钢架与原钢架对接后用Φ22钢筋帮条焊接牢固后分别在格栅钢架上贴焊连接角钢，接头采用螺栓连接。

在钢架与围岩的空隙处加设混凝土垫块，楔紧钢架。（6）按设计要求焊纵向连接筋。

（7）及时喷射混凝土。然后进入下一循环。

4 监控量测及分析

4.1 测点布置

在轿顶山出口加固处理过程中，监控量测严格进行拱顶下沉量测、水平净空收敛量测二项量测。

4.2 量测整理及分析

轿顶山隧道出口变形侵限段经过上述施工方案施工完成后，拱顶下沉最大0.04mm/d，净空收敛最大为 0.06mm/d。在初期支护施作后的两周内监控量测数据分析，变形段的围岩已经稳定。

5 结语

轿顶山隧道初期支护变形后及时分析原因，制定出临时加固及永久加固施工工艺，保证了隧道施工质量和安全。实践证明了本文的可行性，对同类隧道的施工具有指导和借鉴意义。

[1]章翠华 龙门隧道初期支护变形处理【J】，公路隧道2002（4）

[2]李少利 郑家湾二号隧道初期支护变形后的治理技术【J】，隧道建设2001（2）

[3]张振强 不良地质隧道初期支护变形的处理，科技创业月刊2010,23（6）

[4]张树才 桃花铺二号隧道支护变形侵限处理技术 石家庄铁道学院报2004,17

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1007-6344（2015）07-0086-02

杨洪希（1983—），男，汉族，籍贯：山东日照，单位：中交三航局交建分公司。

作者简介：刘义（1986—），男，汉族，籍贯：山东菏泽，单位：中交三航局交建分公司。