膨胀性围岩隧道支护施工技术探讨

尹利军

在隧道施工过程中，有时会遇到膨胀性围岩，为保证施工过程顺利安全进行，只有熟悉膨胀性围岩的基本特征，掌握其施工支护原则，才能科学制定施工支护方案，确定其施工支护技术。

一、膨胀性围岩隧道施工支护原则

1.明确膨胀机制，施工措施要有针对性;

2.开挖后，尽快封闭围岩，加强初期支护，减小围岩变形，减少围岩吸水膨胀，防止崩坍;

3.施工尽可能避免产生大范围松弛区（卸载区），以减少裂缝的产生和扩展;

4.设置柔性变形层，允许围岩有一定变形量;

5.衬砌采用钢筋混凝土结构，保证衬砌有足够的承载能力;

6.施工过程中，加强施工用水管理，及时抽排隧道内的渗水及施工废水;

7.加强对围岩压力及流变调查和量测。

二、泥质膨胀性围岩隧道施工支护技术

掘进时采用环形开挖留核心土法施工。。环形导坑开挖后，立即对开挖面初喷厚2～3cm的C20钢纤维混凝土封闭，之后架设型钢钢架，多次复喷混凝土达设计厚度。开挖不超过30m，即开始进行仰拱施工，使支护结构及时成环。仰拱采用全幅施工，控制每次施工长度约3m，施工顺序如图1所示。

施工程序：Ⅰ—拱部超前支护施工;Ⅱ—开挖环形导坑;Ⅲ—支护结构施工，架设型钢钢架，布设系统锚杆，喷射钢纤维混凝土;Ⅳ—开挖核心土;Ⅴ—开挖仰拱土;Ⅵ—仰拱支护施工，支设型钢钢架，布置系统锚管，喷射钢纤维混凝土;Ⅶ—绑扎仰拱钢筋，浇筑仰拱混凝土;Ⅷ—绑扎拱墙钢筋，台车就位，浇筑拱墙混凝土。

三、膨胀土围岩隧道施工支护技术

1.超前深孔围幕注浆

对于膨胀土围岩，首先采用超前小导管进行深孔预注浆加固围岩，注浆后即可形成较大范围的子状封闭加固区，称为超前深孔围幕注浆。

深孔预注浆一般可超前开挖面30m～50m，可以形成有相当厚度的和较长区段的筒状加固区，从而使得堵水的效果更好，防止膨胀土吸水而膨胀，其注浆形式如图2示。

图2  深孔围幕注浆图

如果洞室埋深较浅，则注浆作业可在地面进行;对于深埋长大洞室可利用辅助平行导坑对正洞进行预注浆，这样都可以避免与正洞施工的干扰，缩短施工工期。

2.锚网喷钢拱架支护

为防止膨胀土围岩的过度变形和承受部分松弛荷载，就必须使用锚网喷钢拱架联合支护。钢拱架可以采用型钢、工字钢、钢管或钢筋制成。现场采用以钢筋制作的格栅钢架较多，如图3所示，其施工要点为：

（1）钢拱架应架设在洞室横向竖直平面内，其垂直度允许误差为±2°。

（2）钢拱架的拱脚应有一定的埋置深度，以保证拱架脚的稳定（少沉降、少挤入）。一般可以采取的措施有垫石、垫板、纵向托梁、锁脚锚杆等。

（3）钢拱架的安设应在开挖后的2h内完成。

（4）钢拱架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护效应。

（5）可縮性钢拱架的可缩性节点不宜过早喷射混凝土。应待其收缩合拢后，再补喷射混凝土。

（6）喷射混凝土时，应注意将钢拱架与岩面之间的间隙喷射密实。

（7）喷射混凝土应分层分次喷射完成，初喷混凝土应尽早进行，复喷混凝土应在量测指导下进行，以保证其适时、有效。