隧道初期支护开裂变形施工处理技术要点.pdf

140 Academic Papers学术交流影 响 有 影 响 的 人 隧道初期支护开裂变形施工处理技术要点肖周阳，张秀娟（江西省天驰高速科技发展有限公司，江西 南昌 330006）摘要：为解决隧道工程施工中的初支开裂变形问题，结合某隧道工程实际情况，在介绍其初支开裂变形状况的基础上，提出相应的施工处理方法和要点，以期为相关人员提供参考。关键词：隧道施工；初支开裂变形；开裂变形处理中图分类号：U455.7 文献标识码：B 文章编号：1673-8098（2023）03-0140-020 引言初期支护对保证隧道围岩稳定性和安全性有重要作用，但在施工中由于受到扰动等因素的影响，可能使隧道初期支护产生一定程度的开裂变形，如果未进行及时有效的处理，将导致开裂变形不断发展，造成更严重的破坏。因此应根据隧道初期支护开裂变形实际情况，制定行之有效的解决方案。1 工程概况某隧道进、出口里程分别为 DK44+065 和 DK44+542，总长约 477m，明、暗段长度分别为 49m 和 428m，明挖段里程为DK44+065DK44+072。整条隧道均处在直线段上，经前期地质勘探，进口段处在浅埋偏压段，裂隙发育且无法确定，岩土破碎程度大，地下裂隙水相对发育，有微弱的岩溶发育，整条隧道的风险等级为重度复杂。2 隧道初支开裂变形状况该隧道在施工中的降雨总天数达到 47d，某日上午降雨时安全员于 DK44+072 处的左侧仰坡发现裂缝，之后立即组织相关人员对隧道周边实施排查，经排查发现：裂缝从隧道中向左40连接板再向下 1.5mm 处仰坡坡口线不断发展，坡口处裂缝和隧道中心之间的距离为 21.3m，处于仰坡的裂缝，其宽度在2cm 左右。裂缝走向和隧道走向大致平行，长度为 40m 左右。除此之外，于 DK44+090 处从中向左 17.5m 的位置又发生一条长度为 5m 左右、宽度为 1cm 左右的裂缝。发现裂缝当日下午实施观测点布置，各测点的实测数据如表 1 所示。从裂缝实时监测开始，变化最大处为 DK44+090 左侧32.25m 裂缝，从测点布置开始到第 6 日增加到 50mm，若加上测点布置前裂缝张开的宽度，则裂缝总宽可达 100mm，尤其是在第 4 日夜间降大雨后变形量就增加了 25mm。从开挖开始至此时，DK44+080DK44+110 段的左侧就产生了明显的收敛，根据典型断面实测结果可知隧道左侧拱肩的最大变形量向洞身发生了 45.5cm 的收敛，若扣除掉之前预留的变形量，还有 30.5cm的侵入量，而右侧拱腰处的最大变形量为 21.6cm，若扣除掉之前预留的变形量，已经向外扩张 6.6cm。通过观测可知，从第 7日开始到现在，变形现象已经趋于稳定1。3 隧道初支开裂变形施工处理3.1 处理方案（1）为使初期支护变形保持稳定，采用在洞内设置临时仰拱和临时型钢支撑的方法进行加固，以现场量测结果与初支变形情况为依据，主要分成以下三种形式：在 DK44+072DK44+078、DK44+079.2DK44+100.2、表 1 各测点实测数据结果（单位：mm）序号测点位置第 2日第 3日第 4日第 5日第 6日上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午1DK44+085布点5555151515152DK44+090布点510152045505003DK44+095布点000055554DK44+100布点00000000141NO.3/JUNE.2023交通建设与管理 影响有影响的人 DK44+100.2DK44+114 段设置临时支架，架体由 I22a 工字钢构成，按照 1.2m 的纵向间隔距离布置成米字形。在 DK44+078DK44+079.2 段设置临时支架，架体由I22a 工字钢构成，按照 0.6m 的纵向间隔距离布置成环形+十字形，和原初支钢架之间采用焊接的方法相连。在 DK44+072DK44+100.2 段设置临时仰拱与支撑，以此为换拱创造良好条件，仰拱由 I22a 工字钢构成，按照 0.6m的纵向间隔距离布置，环向间距按 1.2m 控制，并采用 C30 混凝土进行喷射封闭，最后采用 C20 混凝土进行填充。拱墙处的临时钢架采用螺纹钢相连，连接筋长度为 1.5m，以横向和竖向钢架作为主要连接部位，在钢架之间的节点部位应采用角钢进行焊接加固。（2）在 DK44+123.4DK44+114.5 段按照实测结果将初支部位的混凝土凿除后，最大侵入量为 4cm，对此采用设置钢格栅骨架的方法处理，然后再进行二衬施工，钢格栅的间隔距离为 0.6cm。将钢格栅制作完成后，对没有侵限的部分进行二衬施工。（3）在 DK44+114DK44+072 段沿大里程方向逐环开始以先墙后拱的原则为所有初支侵限拱架实施拆除与置换，施工中应注意每次只可以更换一榀架2。（4）上台阶换拱进行到6m后将该段临时设置的仰拱拆除，然后开始实施下一段台阶的初期支护，待下台阶的初支施作 6m后，开始仰拱初期支护施工与二衬施工，以此尽快封闭成环。在换拱、下台阶初期支护、仰拱初期支护和二次衬砌完成台车的长度后，开始对拱墙的二次衬砌进行封闭。3.2 技术要点（1）换拱施工工艺流程为：施工准备拆除套拱与钢支撑凿除换拱处喷射混凝土切除连接筋与钢筋网片拆除原拱架凿除侵限处围岩安设拱架并施作初期支护拆除临时仰拱下台阶开挖与支护仰拱与二次衬砌跟进施作。（2）最大限度利用台车自身长度，严格按照先墙后拱的顺序进行开挖，同时每次只能施工一榀，具体的开挖方式为由人工使用风镐进行开挖，尽可能减少对围岩造成的扰动。对于开挖预留变形，从最初的 15cm 提高至 25cm。（3）对于换拱部位的初期支护参数，按照 30cm 的厚度喷射混凝土，采用I22a工字钢按照0.6m的纵向间隔距离布置钢架，并在钢架的每端脚部设置 6 根长度为 4m 的锁脚锚管。（4）在拆除侵限的初期支护时，应注意以下要点：采用风镐对喷射的混凝土进行凿除前，应对凿除和不凿除部位进行分离，以免凿除对不凿除的部分造成破坏；不能对初期支护进行大面积拆除，一般每循环拆除 0.6m，避免塌方与冒顶；如果在凿除混凝土的过程中锚杆垫板遭到破坏，应立即按照设计要求进行更换；完成拆除后立即进行初喷3。（5）钢架施工工艺流程为：割除侵限钢架清除欠挖初喷定位锚杆施工中线标高测量钢架加工与质量验收钢架预拼和定位锚杆焊接定位台架上安装钢架增设鞍形垫块安装纵向连接筋隐蔽工程检查验收喷射混凝土。（6）将混凝土凿除完成后对钢架进行拆除，由人工将欠挖的部分清除，在初喷 4cm 厚混凝土后设置定位锚杆，并设置钢筋网片。将加工完成的钢架运输到平台上进行拼装，就位后适当调整进行定位，在钢架和围岩之间的空隙处设置混凝土垫块，将钢架楔紧，然后按照设计要求对纵向连接钢筋进行焊接。完成以上步骤后开始初喷混凝土。钢架施工完成后，其偏差应满足规范要求，钢架应与隧道中线保持垂直，位置偏差不能超过 5cm，倾斜度不能超过 2。（7）在下台阶与仰拱及其二次衬砌施工中应注意以下几点：将上台阶的换拱施工到 6m 后将这一段落的临时仰拱拆除，此时可采用机械进行；将临时仰拱拆除完毕后，开始下台阶初支施工，下台阶的两侧应错开施工，注意错开距离应达到 3m 以上，在下台阶的开挖和支护过程中，循环进尺应控制在 1.2m 以内；下台阶初支施工达到 6m 后，应立即进行仰拱初支和二衬施工，以此尽快封闭成环。仰拱浇筑时，每循环长度按照不超过 6m 控制；待换拱、下台阶初期支护、仰拱初期支护和二次衬砌施工完成台车长度后，立即对拱墙的二次衬砌实施封闭。4 结语综上所述，在隧道施工中，初期支护结构在各方面因素的综合影响下可能产生变形和开裂，对此应根据实际的裂缝和开裂情况，编制针对性处理方案，并明确各项处理技术要点，保证开裂和变形处理的有效性。参考文献1 游涛，张涛，李树生，等.杨给隧道地表开裂及洞内初期支护下沉开裂处治技术 J.建筑技术，2018（8）：832-835.2 路立娜.南山隧道地面开裂、初支变形侵蚀等地质病害的原因和处理方案 J.中国新技术新产品，2017（14）：85-86.3 刘灿，杜永强，鲍广政，等.红粘土隧道初期支护结构沉陷开裂机理分析与处治对策 J.现代隧道技术，2016（3）：207-211.