某隧道围岩坍方施工及方案的比选

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摘要：文章对某隧道软弱围岩的坍方施工及施工方案的比选进行了简要的论述。为今后类似工程参考借鉴。

关键词：隧道施工；坍方处理；软弱围岩

1工程简介

该隧道起讫里程为DK222+201～DK231+190，全长8,989m，隧道洞身分别从进口DK224+025里程开始大量出现炭质片岩地质段，共计3525m。炭质片岩岩体的抗剪强度低呈粉末状且对振动影响敏感，岩体扭曲、揉皱现象明显，节理发育，岩体节理面滑亮泽，往往夹杂有石英岩脉侵入体，并伴有地下水渗流。质片岩开挖后一旦形成临空面，自稳能力很差，围岩变形率大且周期长，初期支护钢架扭曲、混凝土剥落时有发生，衬未施作前变形已经侵限。施工过程中处理变形稍有不慎，易发生坍方。该隧道进口DK224+944～+944.5 段进行初支护变形侵限拆换处理。从松动爆破到初喷结束不到2小时，DK224+940～+943 段线路左侧中上台阶位置处初期支砼出现裂缝，喷射砼很快出现掉块现象，现场施工人员和备撤离4 分钟后围岩失稳，DK224+943～+950 段初期支及其背后围岩发生坍塌，塌方渣体呈块状，岩体发亮，塌体外露坡面成45°～60°。塌方造成挖掘机大臂和施工易台架被掩埋，无人员伤亡发生。

2施工方案比选

坍方前施工采用三台阶法开挖，月进尺1.2m，从开挖到施作二衬不超过一个月，但塌方位置距二衬仍有5m 距离。台阶长度已经控制在15m 范围内，掌子面距二衬端头仅有33m，远远低于现行的步距要求，已没有压缩台阶长度的空间。然而此施工方法依旧不能完全控制变形。DK224+943～+950 段围岩大部已成松散的堆积体，根本没有自持力，开挖后对围岩进行二次扰动，原有设计支护方案已远远不能满足坍方通过段要求，因此，结合施工实际情况提出了三种方案进行比选。

2．1 DK224+940～+950 坍方段开挖管棚施工区。第一循环管棚施工里程为DZK225+940，上台阶拱部按180°布设，间距@40cm。根据现场作业空间，外插角应控制在10°以内，管棚长8m（沿开挖红线布设）。第二循环管棚搭接3m，外插角应控制在5°以内，管棚长8m。第三循环应根据开挖后实际围岩情况变化确定施作。阶开挖前顺接左侧管棚60°至阶底，循环安排参照上台阶。正式开挖按超短三台阶法施工，3.5m 小导管超前支护，初期支护为Ⅰ25 工字钢，2 榀/m，喷射砼32cm。管棚布设见图1。

图1 管棚施作横断面 （单位厘米）

2．2 塌方段DZK224+940～+968 采用加密小导管超前支护（@20cm），初期支护为Ⅰ25 工字钢，2 榀/m，喷射砼32cm，超短三台阶法施工，上、阶施作型钢混凝土临时仰拱，台阶高度及步距见图2。

图2 三台阶法施工工序

2．3 塌方段DZK224+940～+968 采用加密小导管超前支护（@20cm），初期支护为Ⅰ25 工字钢，2 榀/m，喷射砼32cm。采用上台阶超前施工穿过坍方段。上台阶施作型钢混凝土临时仰拱，并在左侧额外采取加强措施。下部台阶左右侧错开推进。高度及步距见图3。因为衬砌紧邻坍方段，前方初支不同程度变形，打设管棚必须扩拱，管棚施作后部空间长度要求至少6m，坍方段未探明长度估计仅有10m 左右，管棚施工则作为备选方案；三台阶法将断面分割成三个，每个断面均闭合成环，安全程度高，但受台阶高度限制，除人工倒运翻碴；二台阶法的上台阶超前可提前探明地质，下台阶高度满足机械化施工要求，可根据实际情况对中、下台阶两侧采取加固措；因此，施工中首选二台阶法，并根据现场实际情况在三台阶法和二台阶法中进行调整。

图3 二台阶法施工工序

3施工方法

塌方段采用形成三台阶施工法，上台阶设临时仰拱，中、下台阶在临时仰拱下施工，初期支护钢架落底后，逐榀拆除上台阶临时仰拱。初期支护及临时仰拱在开挖后及时施作，尽快封闭成环。上台阶人工翻碴，中、下台阶挖掘机配合自卸车出碴。二衬紧跟仰拱施工。

① 超前支护。施工中超前小导管每环钢架施作一次，长度3.5m，间距20cm，外插角不大于10°，小导管尾部与钢拱架牢固焊接，注浆饱满。注浆设备型号KBY50-70-11，注浆参数采用单液浆水灰比1：1加速凝剂，注浆压力控制在0.6MPa 内。

② 初期支护。上台阶钢架脚部连接处设不少于4 根锁脚锚杆，钢架脚底架立在牢固的基础上。上台阶左侧每榀拱架加打2根φ25 自进式中空锚杆，提高左侧软弱段的承载能力。

③ 临时仰拱。临时仰拱采用Ⅰ22 型钢混凝土，间距50cm，与初期支护型钢牢固链接；型钢下设Φ8 的钢筋网；网格间距20*20cm，并与型钢点焊链接；纵向设Φ22 螺丝钢接，间距50cm；喷射混凝土灌注。

④ 边墙加固。坍方段是从线路左侧拱架开始失稳，后部围岩较为松散。左侧下接L2，L3 钢架时，打设超前小导管护帮，间距30cm，外插角不大于10°。环向打设系统注浆导管进行注浆，喷射10cm 混凝土封闭开挖面。

4几点结论

1）软弱围岩隧道的坍方处理，普通系统锚杆2.5m 的加固已不能满足围岩松散圈，应根据的松动圈要求采用小导管注浆加固，以与初期支护形成整体，逐环推进。

2）采用上述方法顺利的通过了炭质片岩塌方段，整个施工过程中上台阶成环有效的保证下部开挖的安全进行，水平收敛值在炭质片岩隧道数据中控制的非常理想，最大累计值仅为65mm，表明该隧道的坍方处理是成功的，可供同类工程施工参考。

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