韓 興 文

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000)

1 工程背景

1.1 工程概況

長(zhǎng)治市國道環(huán)線改擴(kuò)建工程G207長(zhǎng)治過境段比干嶺隧道位于潞城市境內(nèi)微子鎮(zhèn)比干嶺村，左右分離式隧道，全長(zhǎng)1 020 m。隧址區(qū)位于太行山脈南段的剝蝕堆積低山丘陵區(qū)，地形起伏較大，山脊被黃土覆蓋，以中緩坡為主，兩側(cè)為黃土沖溝，次級(jí)沖溝發(fā)育。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件及初支下沉狀況

在2017年7月26日～7月27日，受連續(xù)降雨及地表不明陷穴影響，導(dǎo)致右洞K1162+172～K1162+193段洞頂出現(xiàn)裂縫，裂縫長(zhǎng)3 m～6 m不等，洞內(nèi)初期支護(hù)下沉、變形侵入二襯斷面范圍，出現(xiàn)嚴(yán)重安全隱患被迫停工。

2 初期支護(hù)下沉原因

比干嶺隧道右洞K1162+172～K1162+193段埋深較淺，開挖過程中揭露圍巖為土質(zhì)，同時(shí)連日降雨造成洞頂濕陷，土質(zhì)含水量大導(dǎo)致掌子面特別是拱腳位置圍巖軟弱不穩(wěn)定。根據(jù)開裂段落開挖圍巖情況以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，該開裂下沉段初期支護(hù)設(shè)計(jì)類型已經(jīng)屬于較強(qiáng)支護(hù)類型，支護(hù)強(qiáng)度不能抵抗拱頂土體壓力造成開裂下沉的可能性不大。對(duì)上臺(tái)階鋼拱架拱腳進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)拱腳支墊下沉，鎖腳錨桿無法觀察到變形情況。經(jīng)專家會(huì)分析認(rèn)為已施作的鎖腳錨桿為φ25中空注漿錨桿，因圍巖太軟弱，無法起到有效的支撐和鎖定作用；連日降雨導(dǎo)致裂隙水對(duì)該段圍巖體長(zhǎng)時(shí)間浸泡造成該段圍巖自穩(wěn)能力差，上臺(tái)階初期支護(hù)出現(xiàn)整體下沉，沉降不均勻?qū)е鲁跗谥ёo(hù)開裂變形。

3 處置方案

3.1 臨時(shí)措施

在確定初期支護(hù)開裂下沉的原因后，首先在保證施工人員安全的前提下，立即用C25噴射混凝土封閉掌子面，停止掌子面施工，及時(shí)撤離作業(yè)人員和設(shè)備，并加強(qiáng)對(duì)開裂段初期支護(hù)的監(jiān)控量測(cè)和臨時(shí)加固。同時(shí)在現(xiàn)有方木臨時(shí)支撐的兩側(cè)增設(shè)鋼木支撐，在現(xiàn)有未沉降段盡快施工二襯，在未變形段擴(kuò)挖設(shè)管棚工作室；管棚工作室設(shè)在二次襯砌施工完成段落和方木臨時(shí)支撐之間的輕微變形段落。

3.2 處置原則

穩(wěn)打穩(wěn)扎，安全可靠；鑒于洞頂下沉段及前后段落上覆土較薄、穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，處置采取強(qiáng)有力的超前支護(hù)措施；嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行操作，保證初期支護(hù)有足夠的剛度和強(qiáng)度，并及時(shí)封閉成環(huán)。

3.3 處置方法

1)在變形沉降段設(shè)φ108的管棚，有效長(zhǎng)度45 m，灌注水泥砂漿，以增加管棚的剛度。管棚的傾角為1°～2°，施工過程中應(yīng)考慮路線縱坡及施工時(shí)管棚因重力下垂的影響。

2)管棚施作薄弱處，需增設(shè)φ42超前小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3)換拱采用Ⅰ20a工字鋼，縱向間距50 cm，鋼架連接處縱向設(shè)Ⅰ14型工字鋼以加強(qiáng)鋼架縱向連接，縱向連接筋采用φ25螺紋鋼。

4)在鋼拱架連接處設(shè)2根鎖腳錨桿，采用5 m長(zhǎng)φ42小導(dǎo)管，灌注水泥砂漿。

5)在鋼架拱腳處設(shè)[27a型縱向槽鋼，以加強(qiáng)鋼架落腳穩(wěn)定，并提高縱向受力的穩(wěn)定性。

6)拱圈換拱完成后，盡快施作仰拱初期支護(hù)，以盡早封閉成環(huán)。

7)對(duì)換拱后的初支進(jìn)行掃描，檢查拱架背后有無空洞，必要時(shí)采取泵送混凝土、注漿加固填充等處理措施。

8)處置施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，確保換拱施工安全。

9)施工時(shí)，要保證工字鋼拱架支撐與圍巖緊密相貼，讓工字鋼及時(shí)發(fā)揮抑制圍巖沉降及收斂變形的作用。

10)管棚工作室Ⅰ20a工字鋼臨時(shí)支撐落腳處施作混凝土或鋼的擴(kuò)大基礎(chǔ)，保證臨時(shí)支撐穩(wěn)定。

4 施工注意事項(xiàng)及相關(guān)安全技術(shù)措施

1)不得將支承立柱置于廢渣或活動(dòng)的石頭上，軟弱圍巖地段的立柱應(yīng)架設(shè)墊梁，并架木楔塞緊；臨時(shí)支撐采用木支承時(shí)選用松、柏、杉等堅(jiān)硬且富有彈性的木材，其梢徑不得小于20 cm，跨度大于4 m時(shí)，其梢徑不得小于25 cm;木支承宜采用簡(jiǎn)單、直立、易于拆、立的框架結(jié)構(gòu)，并保證坑道運(yùn)輸凈空。

2)鋼架支護(hù)安裝時(shí)要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，鋼支護(hù)構(gòu)件要綁扎牢固，以防整體構(gòu)件或鏈接構(gòu)件滑落傷人，損傷機(jī)械；安裝時(shí)應(yīng)采用縱向連接桿件將相鄰鋼支護(hù)連接牢，防止鋼支護(hù)傾覆、扭轉(zhuǎn)、變形等情況發(fā)生，鋼支護(hù)腳部應(yīng)設(shè)鎖腳錨桿，防止鋼支護(hù)下沉及水平收斂，鋼支護(hù)安裝，宜選用小型機(jī)具進(jìn)行吊裝，并嚴(yán)格遵守起重吊裝的有關(guān)規(guī)定。

3)噴錨支護(hù)時(shí)，危石應(yīng)清除，腳手架應(yīng)牢固可靠，噴射手應(yīng)佩戴防護(hù)用品，機(jī)械各部位應(yīng)完好正常；在處理管路堵塞時(shí)，噴頭應(yīng)有專人看護(hù)，防止堵塞后，噴頭擺動(dòng)傷人。注漿管噴嘴嚴(yán)禁對(duì)人放置。

4)應(yīng)定期對(duì)錨桿抗拔力進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)防止錨桿滑落造成事故，當(dāng)發(fā)現(xiàn)已噴錨區(qū)段的圍巖有較大變形或錨桿失效時(shí)，應(yīng)立即在該區(qū)段增設(shè)加強(qiáng)錨桿，其長(zhǎng)度不小于原錨桿長(zhǎng)度的1.5倍，如錨噴后發(fā)現(xiàn)圍巖突變或圍巖變形量超過設(shè)計(jì)允許值時(shí)，宜用鋼架支護(hù)。

5)當(dāng)發(fā)現(xiàn)量測(cè)數(shù)據(jù)有不正常變化或突變，洞內(nèi)或地表位移大于允許位移值時(shí)，洞內(nèi)或地面出現(xiàn)裂縫以及噴層出現(xiàn)異常裂縫時(shí)，均視為危險(xiǎn)信號(hào)，人員必須立即撤離現(xiàn)場(chǎng)，將處理達(dá)到安全作業(yè)條件后方可繼續(xù)施工。

5 軟弱圍巖初期支護(hù)下沉預(yù)防措施

1)軟弱圍巖初期支護(hù)施工時(shí)，拱腳應(yīng)采取措施對(duì)鋼拱架拱腳做出強(qiáng)力鎖定和支撐。對(duì)地表加強(qiáng)沉降觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)地表下沉、開裂時(shí)應(yīng)分析成因并制定相應(yīng)的處治措施。一旦地表出現(xiàn)陷穴應(yīng)立即停止施工，在探明原因并采取相應(yīng)的加固措施后方可施工。

2)在軟弱圍巖拱架無法采取有效的支墊，常規(guī)的鎖腳錨桿不能穩(wěn)固的鎖定的情況下，采用較長(zhǎng)鎖腳錨桿并注漿能夠起到良好的鎖定和懸挑作用，并配合在拱架拱腳位置支墊擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大受力面積可以給予上臺(tái)階拱架強(qiáng)力支撐。

3)施工中的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)是施工安全的保障，隧道軟弱圍巖下沉處置地段將地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)作為工序引入作業(yè)循環(huán)，測(cè)量后及時(shí)反饋處理量測(cè)數(shù)據(jù)，并與掌子面開挖掘進(jìn)情況相結(jié)合，及時(shí)作出評(píng)價(jià)，優(yōu)化開挖段初期支護(hù)參數(shù)，實(shí)施動(dòng)態(tài)管理。

4)施工中嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則，穩(wěn)打穩(wěn)扎，堅(jiān)持“不坍塌就是進(jìn)度和效益”的施工思想。

5)軟弱圍巖初期支護(hù)下沉在管棚超前支護(hù)完成后，才能開始換拱。換拱時(shí)，嚴(yán)格施設(shè)鎖腳錨桿，待錨桿錨固穩(wěn)定后，再環(huán)向逐段縱向逐榀進(jìn)行更換。

6)施工過程中要及時(shí)處治圍巖裂隙滲水，防止圍巖裂隙滲水對(duì)圍巖造成進(jìn)一步軟化。

6 結(jié)語

長(zhǎng)治市國道環(huán)線改擴(kuò)建工程G207長(zhǎng)治過境段比干嶺隧道右洞K1162+172～K1162+193段初期支護(hù)下沉段按照以上處置施工完成后，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示處于穩(wěn)定狀態(tài)，拱頂下沉、圍巖收斂等技術(shù)指標(biāo)均在允許范圍內(nèi)，治理效果良好，治理方案有效的保證了施工安全和施工質(zhì)量。同時(shí)根據(jù)處置方案對(duì)軟弱圍巖地段采取預(yù)防措施，為同類軟弱圍巖初期支護(hù)下沉處治提供了直觀可靠的施工參考。