隧道初期支护变形问题及其措施

黎育文

（萍乡市上栗公路事业发展中心，江西 萍乡 337001）

0 引言

部分隧道工程项目所处地质环境相对复杂，再加上工艺流程较多，在施工建设期间容易受到工程地质以及施工管理等因素影响，而出现施工质量风险问题，如围岩结构变形问题。结合围岩结构变形特征来看，围岩结构变形问题过于严重时，会直接引发钢拱架扭曲变形、初期支护混凝土喷射开裂等质量风险问题，不利于保障隧道工程项目建设的质量安全。近些年来，大多数施工单位已经深刻意识到隧道施工初期支护变形问题的危害性。为确保隧道初期支护施工操作安全开展，施工单位必须主动结合工程地质条件以及初期支护的施工需求，采取科学合理的工艺方法以及质量控制措施，加强对风险问题的识别管理。

1 工程概况及重难点施工问题分析

某隧道工程长290m，两端为V 级围岩，中间段为IV 围岩。隧道最大埋深为52m，最小埋深为6m。结合场地环境条件，设计为连拱隧道结构形式。因该隧道具备软弱围岩及浅埋连拱隧道地质特征，施工建设涉及的风险隐患数量较多且施工工艺相对复杂。根据公路工程施工安全技术规范来看，该隧道可以确定为超过一定规模的危大工程项目。结合现场施工情况来看，再加上隧道区软弱围岩数量较多，导致施工整体建设难度较大，且施工进度相对缓慢[1]。

最重要的是，软弱围岩段初期支护施工很容易受到工程地质条件以及施工操作等因素影响而出现变形或者其他施工风险问题。为确保隧道初期支护施工始终处于安全稳定的工作状态，施工单位必须针对隧道工程施工的重难点问题进行重点强调与部署，并主动结合隧道初期支护变形隐患表现及成因特点，采取科学合理的质量控制措施加以应对管理。

2 隧道初期支护变形隐患的表现及成因分析

因该隧道工程地质条件相对复杂且施工工艺较多，在现场施工期间，容易受到扰动因素的影响而出现结构变形等一系列质量缺陷问题。如果施工人员不能及时应对管理，就很容易引发施工风险问题，最终导致施工安全事故。结合现场施工实况来看，初期支护施工操作不久之后，主体结构出现了变形问题，变形速率以及变形量远远超过规定的允许范围。与此同时，在喷射混凝土过程中，出现明显的掉块问题、钢拱架扭曲变形问题，在拱顶以及边墙等重要位置发生了不同程度的扭曲变形问题，对现场施工进度造成了滞后性影响[2]。

从问题成因来看，主要是受到地质构造、围岩性质以及现场施工操作等因素影响引发的变形问题；从地质构造来看，受到断裂影响，断裂带及其附近岩体破碎问题十分严重，再加上围岩等级相对较低，稳定性表现较差，致使水位动态变化比较明显；从围岩性质来看，隧道开挖施工之后，围岩结构表现出的自稳能力比较低，容易引发初期支护变形问题甚至大变形问题；从现场施工操作来看，初期支护强度不足，引发边墙钢拱架折断等变形问题，进一步加剧施工风险的严重程度。此外，施工人员并未完全遵照相关技术规程要求进行施工操作，且质量安全意识不足，容易诱发施工风险问题。

3 隧道初期支护的工艺方法及要点分析

为了减少隧道工程初期支护变形问题，施工单位必须严格按照设计图纸以及施工专项方案的部署要求，加强对隧道初期支护工艺落实过程的重点管理。在管理过程中，应该针对隧道初期支护施工操作涉及的重难点问题进行妥善处理，确保各项工艺质量管控效果达到预期，减少施工风险问题。

3.1 初喷混凝土封闭岩面

在正式喷射混凝土之前，施工人员应该对岩面危石进行处理。重点检查开挖断面的净空尺寸，当受喷面存在涌水或者渗水等问题时，施工人员应该规范安装半圆软管进行引排处理。在此基础上，喷射混凝土进行覆盖操作。

与此同时，施工人员需要利用高压风水完成对受喷面的冲洗处理[3]。在此期间，施工人员还需要对锚杆尾部进行标记，以便控制混凝土的喷射厚度。在喷射混凝土时，施工人员应该严格按照分段、分片以及分层的施工要求进行操作。在喷射顺序上，应该按照由下而上的顺序。需要注意的是，在初喷混凝土时，施工人员必须保证一次喷射到位。

3.2 钢拱架施工工艺重点

施工人员需要提前在洞外的加工场地按照设计尺寸加工钢拱架。以双面焊接的方式，在每节钢拱架的两端焊上连接钢板，并用螺栓进行连接。需要注意的是，在加工的过程中，施工人员必须严格按照设计尺寸标准进行规范操作，以切实保证加工的精度效果。加工成型的钢拱架必须分类堆放，并做好防腐工作。在现场施工期间，施工人员需要将钢拱架垂直于隧道中线位置，并且保障平面不错位以及不扭曲。在偏差控制上，必须满足上下左右允许偏差±50mm 的要求。钢拱架安装就位之后，施工人员可采取喷射混凝土的方式对钢拱架与围岩之间的间隙进行填充密实处理。在喷射方式的选择上，可以采取由两侧拱脚向上对称喷射[4]。

3.3 钢筋网片施工操作

该工程项目在钢筋网片的钢筋选择上，以φ8 钢筋为主，网格尺寸为20cm×20cm。在施工期间，施工人员需要严格按照设计图纸的要求合理挂设钢筋网片。在正式安装期间，网片与围岩面必须保持3～5cm 左右的距离，避免网片过于密贴岩面。

需要注意的是，为避免复喷混凝土时网片出现晃动的问题，施工人员必须对网片进行牢固绑扎或者焊接操作处理。在正式喷射时，施工人员可通过适当缩短喷嘴至受喷面的距离，以确保钢筋网背面混凝土的密实程度达到预期效果。必要时，可通过适当调整喷射角度，进一步增强钢筋网背面混凝土的密实效果[5]。

3.4 复喷混凝土施工

该工程项目在喷射混凝土方式的选择上，主要采用湿喷机进行施工操作。在现场施工期间，施工人员可利用电子设备对喷射臂的喷射位置以及喷嘴的角度进行合理调整。在现场施工方法的优化上，初期支护喷射混凝土主要采取湿喷工艺。在初喷混凝土施工期间，施工人员必须尽早封闭暴露岩面，避免石块剥落问题。在复喷混凝土施工期间，施工人员需要在锚杆以及钢筋网片安装完成之后立即开展施工，以防止围岩结构出现变形问题。需要注意的是，为确保复喷混凝土施工的质量达到预期效果，施工人员必须严格按照专项施工方案的部署要求，加强对施工重难点问题的妥善处理。

在喷射混凝土施工期间，施工人员必须保证喷嘴与受喷面始终保持90°的夹角，避免喷射夹角过小，增加混凝土的回弹率。与此同时，施工人员还需要对喷嘴的角度以及距离进行适当调整，确保喷射的均匀性与合理性。必须来回喷射2～3 次之后，再喷射下一部位。如果喷射混凝土期间出现堵管问题，施工人员必须停止操作并关闭喷射机械以及高压风管。通过适当敲打软管，对其内部存留的混凝土进行有效清除，在此基础上加水冲洗软管，管道畅通之后，再次进行喷射施工操作[6]。

3.5 锚杆施工要点

锚杆施工基本上可以视为隧道工程初期支护施工的重中之重，要求施工人员必须严格规范个人的操作行为，以防止出现施工风险问题。结合该工程项目实况来看，为保障拱部锚杆的施工质量，施工单位采取专门的锚杆机设备处理拱部锚杆施工问题。在正式施工之前，施工人员必须规范安装垫板，保障垫板与喷射混凝土紧密接触。对于V 级围岩系统的锚杆，可以在复喷工作结束之后安装垫板，以便于锚杆质量的检测。同时，施工人员需要按照设计图纸的要求确定锚杆的间距，并用油漆标注眼位。在钻孔施工操作期间，施工人员必须确保钻杆垂直于岩面或者层理面。

在钻孔施工操作期间，施工人员应该加强对施工安全问题的重视。结合以往的施工经验来看，如果钻孔施工期间存在技术操作不当的问题，可能对围岩结构的稳定性造成影响，严重时可能引发结构变形甚至坍塌问题。对此，施工人员必须规范个人的技术操作，按照专项施工方案的部署要求，精准开展钻孔施工作业。除此之外，施工人员应该对垫板安装以及螺帽紧固等细节问题予以高度重视，避免出现施工风险问题[7]。

4 隧道初期支护变形问题的质量控制措施及建议分析

4.1 明确隧道初期支护施工的注意事项，减少变形问题出现

为防止隧道初期支护期间出现结构变形问题，施工单位必须精准把握隧道初期支护施工的注意事项，确保隧道初期支护施工的操作安全。在具体实施过程中，初期支护施工应该配合开挖作业及时进行，以切实增强围岩结构的稳定性与安全性。同时，施工人员必须保证台架的牢固性与可靠性，可结合场地实况合理设置安全围栏。在现场施工期间，施工人员必须始终坚持强支护、短进尺的施工原则，初期支护必须紧跟掌子面。对于V 级围岩的初期支护施工，施工人员必须保障其尽早封闭成环。

在隧道支护期间，施工人员需要重点关注施工监测问题，可利用智能化监测技术对隧道支护全过程涉及的参数信息进行监测分析。根据数据分析的结果，及时调整支护措施以及相关参数。需要注意的是，为避免围岩结构出现变形问题，施工人员应该提前做好地质描述工作，根据围岩条件变化采取针对性的措施。除此之外，参与隧道施工建设的全体人员必须配备安全防护用具以及服装，增强施工安全管理效能，防止意外出现。

4.2 渗入精细化管理理念，减少施工风险问题出现

一方面，管理人员可以按照精细化管理理念，加强对隧道初期支护施工各阶段工艺流程的质量管控。例如，在前期施工准备期间，施工单位应该指派专业勘察人员深入施工场地，对隧道工程的地质条件进行精准勘察分析，根据反馈的结果，对施工方案以及设计图纸内容进行适当的调整优化，加强对风险问题的合理管控。另一方面，现场管理人员应该加强对隧道初期支护施工安全风险防范问题的重视程度。

在管理过程中，管理人员可以利用HSE 风险管理方法，对施工危险区域进行提前识别，并对施工危险区域存在的扰动因素进行防控管理。除此之外，管理人员应该始终秉持因地制宜的施工原则，对施工现场涉及的工艺流程以及重难点问题进行提前优化处理。例如，在该工程项目中，喷射混凝土应该优先采取湿喷工艺进行操作施工。在液体速凝剂的选择上，应该优先使用环保无碱速凝剂，以确保现场施工符合绿色施工标准。

4.3 坚持贯彻质量优先、安全治理的原则理念，保障初期支护施工的质量安全

为确保隧道初期支护施工的质量安全，施工单位必须严格把守隧道支护材料的质量大关。在正式施工之前，施工单位的相关负责人员应该对原材料进行严格的质量管控，可采取试验检测方法，加强对原材料质量的精准分析与严格把控。与此同时，施工单位应该对入场使用的机械设备进行调试管理，避免机械设备在使用过程中出现安全风险问题。需要注意的是，因初期支护施工作业流程相对复杂，施工单位应该提前明确隧道初期支护施工的操作难点以及重点问题，并结合场地环境特征，寻找隧道初期支护施工操作存在的缺陷以及漏洞。通过改进优化施工操作方案以及相关流程，保障隧道初期支护效果得以全面加强[8]。

5 结语

总而言之，为确保隧道工程初期支护施工效果达到预期，施工单位应该主动结合工程地质条件以及隧道工程初期支护的施工需求，从多个层面针对隧道初期支护施工方案的内容进行健全完善。在此基础上，施工管理人员应该深入施工场地对初期支护施工的落实情况以及技术重难点问题进行动态管理，避免施工作业期间出现安全风险问题。除此之外，施工人员应该严格规范个人的技术操作，坚持按照设计图纸以及专项施工方案的部署要求，加强对施工重难点问题的妥善处理，以期从根本上夯实隧道工程初期支护的施工效果。