V级围岩隧道施工初期支护变形控制研究

2017-04-11唐敏程

四川水泥 2017年2期

关键词：施工单位围岩工程施工

唐敏程

（四川路桥桥梁工程有限责任公司四川成都 610072）

V级围岩隧道施工初期支护变形控制研究

唐敏程

（四川路桥桥梁工程有限责任公司四川成都 610072）

本文以某公路隧道工程施工情况为切入点，就其Ⅴ级围岩隧道初期支护变形问题成因，以及针对性的变形预防与治理方法，进行细致的探讨研究，期望为有效管控Ⅴ级围岩隧道初期支护变形问题，提升公路隧道项目建设质量安全，提供有益的参考。

Ⅴ级围岩；隧道施工；初期支护；变形控制

公路隧道工程施工时因其所面临的地质条件状况较为多变与复杂，容易因施工掘进至浅埋段，出现滑坡断层、土体塑性变形等影响隧道围岩稳定性的现象。进而产生塌方、混凝土开裂、钢拱架变形等问题，极大影响隧道工程施工的初期支护安全性与整体项目作业效率质量，不利于项目通行安全的保障与施工单位经济利益的提升。所以本文以具体公路隧道工程为切入点，就施工初期支护变形问题及具体的控制措施，做详细的探究分析。

一、公路隧道工程概况分析

某高速公路工程所建隧道为分离式隧道结构，项目左行线长度为 2085m，右行线长度为 2065m。隧道进口位置使用端墙式洞门设计，而相应出口位置则设计为削竹式洞门结构。隧道所通行道路规划为双向四车道高速公路，其中道路的通行负荷等级为公路-Ⅰ级，而规划通车速度为100km/h左右，整个公路隧道净宽度为10.75m，而净高度则为5.0m左右。对隧道建设运用新奥法进行施工作业，而初期支护方式采取复合式衬砌，即运用锚网喷混凝土与钢拱架，在隧道地质条件相对较差的部位进行超前支护，同时支护作业中二次衬砌所用混凝土多为模筑混凝土结构。

而公路隧道工程所处区域特别是进口位置，地形多为低缓坡地，并且在地面表层多为第四系坡残积粉质粘土层，以及全风化页岩层。此类岩层属于松软岩性质，相应存在节理裂隙发育特点与碎裂结构，围岩的稳定性不佳。隧道围岩等位多为Ⅴ级，此等级围岩相对容易发生松动、变形问题，进而给隧道工程作业带来严重的塌方威胁与安全隐患。

二、Ⅴ级围岩隧道施工初期支护变形问题与成因研究

（一）工程施工初期变形现象研究

公路隧道工程在施工建设时运用预留核心土、拱部分步挖掘的方式进行。在建设进程中发现当暗道掘进至15m左右位置后，隧道拱顶发生较大程度位移情况，并且其位移速率大幅超过施工安全所规定的范围。工程初期支护套拱出现开裂现象，并且裂缝的发育速度较快。此外项目山顶截水沟位置也陆续出现裂缝问题，使得整个山体在隧道掘进进程中产生位移情况。施工单位在对上台阶挖掘断面与拱顶下沉数据做检测后发现存在初支结构下沉现象，较为严重的部位钢拱架甚至已部分侵入二衬2cm到3cm深度位置。

（二）施工初期变形问题成因探究

经施工单位调查研究发现，在隧道掘进与支护进程中，锚杆施工的作业方式不够规范，相应钻孔的位置与深度并不满足隧道施工需求。并且施工人员缺乏对建设质量安全做维护、保障的责任意识。所安装的拱架拱脚的支垫存在不稳固等问题，并且缺少对各个设置拱架拱脚的严格质量缺陷排查与检验作业。同时施工人员在进行钻孔作业时随意性较大，并未及时检测孔洞的成孔状况。工程施工所用的碎石等原材料质量存在不统一问题。而施工人员所用混凝土喷射手段并未严格依照技术规范要求予以操作，混凝土水灰比也未做严格管控，导致湿喷混凝土的施工成效不佳。综合来看，Ⅴ级围岩隧道施工初期支护产生较大的变形问题，一方面就是因围岩自身稳定性较差，容易出现松动、开裂现象，其土体塑性变形程度较大，使得岩土压力会迅速释放，带来土方坍塌的安全隐患。另一方面就是因项目初期支护作业技术工艺运用不够规范，各类技术环节存在操作不合理等问题。

三、Ⅴ级围岩隧道施工初期支护变形的控制措施探究

（一）隧道初期支护变形问题的预防方法

（1）施工单位应在隧道工程建设之前，先行组织施工技术人员对本工程方案图纸、技术规范与工艺运用组织进行系统性培训和学习，开展技术人员之间的经验交流与互助，并从中选取技术能力过硬、工艺操作熟练的工人参与隧道工程的施工作业。

（2）隧道工程项目所用的砂石、水泥等原材料应严格选取优质的供应渠道与市场信誉好的供应企业，以保证项目作业原材料的质量水品。同时还应在材料入场时做严格的检查，保证其质量合格后方准许进入工程建设现场。

（3）对隧道工程施工与初期支护的工艺与工序做精准把控，项目工艺运用应秉持达到公路隧道短进尺、早支护与勤量测的作业准则。在每次挖掘进尺施工时应指派技术人员对每一阶段的进尺长度做精确测算与确定。同时针对Ⅴ级围岩隧道的松软与易变性特点，应将单次挖掘长度管控在不超出1.2m范围标准以内，同时在围岩每次挖掘施工后及时进行锚喷支护处理，并指派专人对整个围岩隧道建设进程做数据记录与监控测量。

（4）施工单位也应在初期支护作业中细致检查钢拱架连接位置的焊接情况，并保证每道焊缝均安全合格方能进行后续施工作业。而锚喷混凝土的水灰比也应作合理配制，确保水灰比比例满足混凝土质量需求，提升其强度性能。而对于超前小导管则必须在施工中保证浆液的注满程度，并对索脚锚杆依照施工方案标准进行精准作业。而在每道初期支护作业环节完成后，施工单位还应指派质检人员对本环节施工质量与情况做严格排查检验，在保证工艺施工质量合格后方能进行下一环节的施工建设与技术运用。

（二）隧道初期支护变形问题的治理手段

（1）指派监测人员对工程地表加密埋设若干观测点，以方便进行每天不间断的项目地表沉降情况，以及隧道内部初期支护变形程度的监测观察工作，并将所监测、收集的数据资料做及时反馈与分析。依据监测数据所反映出的隧道初期支护变形异常情况，在其沉降量与收敛值超出本工程设定的技术标准时，就可运用120a型钢，对上台阶初期支护拱架做纵向连接，以避免隧道拱顶的进一步下沉问题。但在型钢和拱架做连接时应关注其焊接位置的施工质量，确保连接处的焊接牢固成效，一旦发现存在不符合要求的焊缝应做重新焊接处理，在保证其焊接质量合格后继续对隧道初期支护情况做监测检查。

（2）如果施工单位采用纵向型钢连接拱架的方式依然无法有效减少支护的下沉速率，并进而导致型钢产生扭曲、变形等问题时，就需要施工单位对初期支护结构的强度与稳定性做改进、优化处理。本工程施工进程中，相应选择快速挖掘下台阶，并对施工的临时仰拱减少横向收敛的方式，提升初期支护的刚度水平，并进而阻止仰拱沉降过大等问题。而在下台阶挖掘进程中需要严格管控其挖掘长度，保证每次挖掘应不超出两拱架范围，并且每次挖掘作业只允许开挖一侧位置，以便进行一侧挖掘一侧支护处理。同时在下台阶施工完成后，施工人员应及时测量其与下台阶拱脚之间的间隔，并细致检验拱脚位置的焊接质量，以及临时仰拱所用型钢的连接处焊接稳固程度。