浅谈隧道初期支护变形侵限处理及预防措施

浅谈隧道初期支护变形侵限处理及预防措施

中铁十一局集团第二工程有限公司 湖北 十堰 442013

摘要 结合增建阳安二线铁路沙婆沟隧道初期支护变形侵限问题，浅谈隧道初期支护变形侵限成因，处理措施以及预防措施。

关键词 隧道初期支护变形侵限；成因；处理措施；预防措施

1 工程概况

增建阳安二线铁路沙婆沟隧道全长1540m，起讫里程GDzK36+147～GDzK37+687，为单线无砟道床隧道。洞身最大埋深113m，最浅埋深33m。洞身穿越地层以上统片岩夹千枚岩、变质凝灰岩为主。隧道地表水不发育，四处较大冲沟常年流水，水量较小，随季节略有变化。地下水主要为基岩裂隙水，赋存于片岩夹千枚岩节理、裂隙中，地下水接受大气降水的季节性补给条件较好[1]。

设计初期支护参数：拱墙设置格栅钢架，每榀间距1.2m，喷射20cm厚 C25混凝土；拱部设Φ22组合中空锚杆，边墙设Φ22砂浆锚杆，长2.5m，间距1.2m×1.2m（环×纵）；拱墙设Φ6.5钢筋网，间距20×20cm。初期支护预留变形量最大10cm。超前支护拱部设Φ42小导管加固地层，单根长3.5m，环向间距0.5m，每2.4m一环。

2 初期支护变形情况

隧道出口GDzK37+240～GDzK37+235段开挖仰拱时，线路右侧位置出现轻微裂缝，经测量在小边墙处已经侵限，厚度不符合设计要求。随即对已完初期支护采用断面仪扫描，在GDzK37+219～GDzK37+259段线路右侧拱墙部位出现不同程度的侵入二衬净空，局部最大侵入二衬达15cm，变形造成多处边墙喷射混凝土面开裂、掉块，钢架扭曲变形。将围岩监控量测点加密至每1m设一个断面，量测结果显示，2天后围岩已基本稳定，变形速率0.1mm/h。

3 初期支护变形侵限原因分析

3.1 地质条件差

GDzK37+219～GDzK37+259段围岩为片岩夹千枚岩，处于变质凝灰岩与片岩夹千枚岩地质变化区域，此千枚岩是具有千枚状构造低级变质岩石，通过黏土岩及凝灰岩变质而成，岩性松软，遇水易泥化、软化，变形量大。施工中渗水量比较大，加上近期降雨量偏大，基岩裂隙水富集，对千枚岩浸泡造成围岩泥化、软化，对初期支护形成较大挤压力，导致初期支护变形加大。

3.2 初期支护施工不规范

格栅钢架各单元连接螺栓未满上；上台阶开挖过高，钢架拱脚悬空，未支垫到位；锁脚锚管长度及注浆、L型钢筋与钢架焊接不符合设计等原因导致初期支护变形加大。

3.3 圍岩监控量测不到位

未严格按照要求频次进行量测指导施工，导致不能及时发现支护变形加大，尽早采取加固措施，变形持续加大侵限。

4 初期支护变形侵限拆换拱处理措施

4.1 增设锁脚锚管

对施工完成段落钢架单元连接处，增加两根锁脚锚管，每根长度4m，下倾角度10°～20°，采用φ22L型鋼筋与钢架焊接牢固，严格按照设计要求进行注浆，防止变形范围扩大。

4.2 增设临时横撑

对已发生变形段落，在上中台阶和中下台阶连接处加2排I16工字钢临时横撑，横撑纵向间距1.2m。临时横撑及格栅钢架上预焊接钢板，采用螺栓连接。纵向设Ф22连接筋以增强整体性，间距1m。

4.3 初期支护背后注浆加固

对变形范围进行径向Φ42小导管注浆加固，小导管长3.5m，梅花形布置，间距1m×1m。注水泥单液浆，水灰比1：1，注浆时从下排至上排进行，注浆压力控制在0.5MPa～0.8MPa之间，当压力达到终压值后稳压2min停止注浆，注浆结束6～8小时后进行换拱施工。

4.4 围岩监控量测

拆换钢架时，量测断面加密按1m设一个断面，增加量测频次，确保准确掌握变形情况。已拆换段重新布点，3m设一个断面，重新观测。

4.5 钢架拆换

每次拆换钢架不超过1榀，用风镐或破碎锤凿除喷射混凝土层，凿除宽度为一榀，深度为喷层厚度。变形拱架凿除后，立即对暴露围岩进行初喷，初喷后采用新钢架对拆除部位进行支护，未全环更换部位采用螺栓与前期支护钢架连接牢固，钢架单元连接处增设为4根Φ42锁脚锚管，其余支护参数严格按设计施工。

5 隧道初期支护变形预防措施

（1）施工管理严格落实《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设[2010]120号文）的要求，遵循“短进尺、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则进行，将围岩监控量测和超前地质预报纳入工序管理，监控量测数据及时观测、分析、反馈，采取有效加固措施控制变形量加大，岩性和水文地质变化时，及时调整施工方法和支护参数。

（2）加快工序转换时间，减少围岩空气中暴露时间。下台阶开挖后边墙及时初喷4cm厚混凝土封闭，立即安设下部钢架，严禁拱脚长时间悬空，坚决杜绝同一榀钢架拱脚同时悬空，严防施工机具钩碰钢架拱脚。仰拱一次施工不大于3m，封闭成环后方可进行下一步开挖，初支仰拱应于8小时内分别完成开挖、架设钢架、喷射混凝土作业，确保初支仰拱开挖、快支、快速封闭、坚决杜绝积水浸泡隧底。

（3）重视千枚岩地质施工防排水管理，围岩渗水段应集中引排，不能造成散流，流水槽不能设在边墙附近，槽下应铺设防水材料，防止下渗软化岩体。严格控制施工用水，采用湿喷工艺，拌合用水在拌和站控制，喷射砼养护采用喷雾养护代替洒水养护，防止积水浸泡拱脚、边墙和基底。

（4）严格注浆加固地层，提高围岩自承载能力，控制变形量加大。在超前小导管、锁脚锚管、系统锚杆施工时严格按设计工艺要求进行注浆，并增加锁脚锚管长度和数量。

6 结束语

针对该隧道片岩夹千枚岩地质遇水易软化，变形量大的特性，在后续施工中严格落实了围岩监控量测、超前地质预报工序管理，按规范及设计要求控制开挖支护质量，减少围岩暴露时间，加强施工防排水、注浆加固地层等措施管控，有效控制了初期支护变形侵限，施工进度和安全质量均得到保证，取得了较好效果，对今后同类工程施工起到了良好借鉴作用。

参考文献

[1] 石双强.基于案例的隧道变形侵限段处理方案探讨[J].门窗，

2013，（11）：314-315.