土质围岩隧道浅埋段初支侵限处理措施

土质围岩隧道浅埋段初支侵限处理措施

本文主要介绍了合福铁路客专某隧道出口浅埋段因地质、降水原因造成拱部沉降超限，初支侵限，针对初支侵限采取的措施和施工情况，对今后土质围岩隧道初支侵限处理具有一定的参考和借鉴价值。

标签：土质隧道侵限措施

1 概述

随着我国铁路建设的不断发展，土质围岩大断面铁路客专隧道施工越来越多，由于土质、地表、降水造成的隧道沉降、初支侵限等问题时有发生，处理措施的正确与否对隧道施工安全、质量、进度控制影响较大，特别要确保安全。

2 工程概况

2.1 工程设计及地质概况

某隧道位于福建省南平市，总长为315m。隧道平面设计位于圆曲线和缓和曲线上，圆曲线半径为8000m，隧道纵坡为：-7‰的下坡。

隧道出口段地质：表层为Qel+dl粉质粘土，黄褐色，硬塑；下伏Pt2s云母石英岩，黄褐色，全风化；地下水为孔隙潜水，较发育。云母石英片岩全风化层遇水易松散垮塌。出口段设计采用HW175型钢钢架加强支护，间距0.6m/榀，洞口长管棚超前预支护，Vc型衬砌类型。

2.2 初支侵限情况

2012年6月1日，隧道出口上台阶贯通，贯通后及时施作了初支。贯通前后连日阴雨天气，至6月5日左右地表出现裂缝，出洞口向内15m范围上台阶拱顶初支变形加大，至7月30日，初支最大侵限50.3cm，单日最大沉降速率达30mm。如下图所示：

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3 原因分析

从进洞开始至今，开挖揭示该隧道总体围岩地质条件较差，上台阶以全风化云母石英岩为主，岩石风化呈土状夹少量碎石，结构松散，差异风化严重，围岩稳定性差；加之最近连续降雨，雨水下渗导致土体强度降低；出口段洞口浅埋、偏压较为严重，初支变形段最大埋深仅7m。以上均是造成这次初支侵限的主要原因。

4 处理措施

4.1 加固上台阶初支钢架

立即暂停初支侵限段中台阶开挖，已开挖段中、上台阶钢拱架底部加设φ50锁脚钢管，保证每榀拱架底部不少于4根，锁脚钢管长度5m，对锁脚钢管进行注浆；每台阶单侧按照台阶实际长度用等长I22工字钢纵向联通钢架底部，并与锁脚钢管焊接，保证已施作钢架形成整体。

4.2 地表裂缝封闭

立即将洞口处地表开裂处挂设钢筋网片并用喷射混凝土封闭，并对洞顶已开挖好截水沟施作混凝土，防止雨水渗入土层。

4.3 洞口浅埋土体加强

对出口初支侵限段15m范围上台阶范围进行径向注浆，注浆孔深度2～4m，其中出洞口向内5m范围段注浆深度1～2m，剩余初支侵限10m段注浆深度2～4m。孔口环向间距1.2m，孔底环向间距1.2m，纵向间距每1.2m一环。注浆孔采用风钻开孔，注浆孔孔口管采用Φ42mm无缝钢管，如成孔效果较好，孔口管长度1m；如果成孔效果差，采用4m长的小导管（管身开孔）。注浆采用水灰比1：1（重量比）水泥浆液，自下而上按照梅花形顺序进行注浆，注浆压力控制在0.8～1.0Mpa。

径向注浆管每隔两榀间距，即1.2m布置一环注浆管，梅花形布置，径向注浆管应规划好位置，避免后续施作超前小导管时相互冲突，径向注浆管应避让超前小导管位置。注浆管应靠近需拆换钢架附近，即避免注浆管侵入凿除初支范围，又能保证需拆换钢拱架背后松散土体的注浆效果。注浆管施作位置同时应注意避免影响钢拱架拆换。

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4.4 施作拱部小导管支护

为保证拆换钢架时施工安全，拆换钢架前采用3.5mΦ42mm超前小导管对初支侵限15m进行超前支护，超前小导管按纵向间距1.2m一环，环向间距0.4m，超前小导管施作角度15～20°，应保证超前小导管均匀布置。第一环超前小导管在拆换钢架前施作，此后每拆换两榀钢架施作一环超前小导管。施作超前小导管应与新支立的钢拱架焊接稳固，且从钢拱架腹部预留孔穿过。

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4.5 监控量测及更换拱架、施作初支

将仰拱、二衬施工至侵限段开始位置，并在上述施工到位及连续3～5天沉降观测无变形的情况下，从隧道暗洞向洞口方向沿原有两榀钢架间开槽，重新安装A单元。然后再拆除后方已经变形的A单元，并立即进行喷护。为防止A单元拱脚下沉，增加锁脚钢管加强。拆换钢架采用逐榀拆换的方式。在重新安装A 单元后，挂设钢筋网片，喷射砼，施作系统锚杆及锁脚锚杆，施工时按设计长度及间距施工（隧道支护设计钢架为全环HW175型钢钢架，间距0.6m，并挂φ6钢筋网片，网格间距20×20cm；边墙设Φ22砂浆锚杆，长4m/根，环向纵向间距均为1.2m。

4.6 更换拱架、施作初支加强措施

原有初支根据测量结果，按照下表进行控制：

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4.6.1 初支凿除施工以人工配合机械施工，严禁采用爆破作业；从暗洞向洞口方向逐榀先立后拆，先施做单层超前小导管，后拱顶钢架拆换；严禁围岩长时间暴露，凿除初支完成后应初喷混凝土，然后再支立钢拱架，挂网喷射混凝土，切槽槽壁应初喷射混凝土5～8cm，防止围岩暴露而产生滑塌。

4.6.2 每榀钢拱架于每侧拱脚处打设5m长φ50锁脚锚管4根，每台阶共8根。锁脚钢管应严格按设计要求施工，保证锁脚钢管施作角度，并采用“U”型卡焊接牢固。

4.6.3 对洞口向内6m上台阶拆换拱架后应在上台阶加设I18临时仰拱，对剩余9m段中、上台阶拆换拱架后，在中台阶加设临时仰拱。上台阶临时仰拱设置在A单元及B单元接头上30cm处，使A单元及临时仰拱成环。临时仰拱采用I18型钢加工制作，临时仰拱支撑安装后，及时喷射0.2m厚的C25砼封闭。施工时，重新安装的钢架与临时仰拱同步进行。该段后续中下台阶开挖时在拱脚增设扩大拱脚或拱脚垫槽钢，以防止初支下沉。

4.6.4 A单元拆换长度达到5米以上时，开始开挖B单元钢架位置，B单元开挖每次不得超过一榀，且左右错开5m以上。安装拆换B单元时，左右两侧采用“马口”开挖，开挖宽度以满足工作面使用需要即可，严禁挖除核心土，严禁同时开挖、拆除、安装同一榀钢架上的B单元。

4.6.5 同一榀钢架的B单元全部安装后，才可拆除本榀钢架位置上台阶临时仰拱及挖除中部核心土。施工时仰拱必须紧跟下台阶，C单元落底后及时制作钢筋网片、喷射砼、锚杆，并及时施作暗洞仰拱支护封闭成环，仰拱每次开挖不得大于3m，并在8h内完成支护工作，仰拱混凝土需及时浇筑。仰拱可3m浇注一次，浇注前底部虚碴、积水、杂物必须清除干净。

4.6.6 换拱完成后进行下台阶、仰拱的施工，二衬在不影响槽道施工的情况下可以调整为一板6m，衬砌达到100%强度方可拆模。