趙玉輝

(遼寧省水利廳， 遼寧 沈陽(yáng) 110003)

隧洞圍巖蠕動(dòng)變形侵限處理施工技術(shù)

趙玉輝

(遼寧省水利廳， 遼寧 沈陽(yáng) 110003)

隧洞施工中如支護(hù)變形過(guò)大，往往會(huì)造成侵限斷面或者初期支護(hù)發(fā)生變形破壞，二次襯砌時(shí)需要對(duì)侵限部位處理，增加了施工難度和施工風(fēng)險(xiǎn)，若處理不當(dāng)，極易發(fā)生安全事故，存在安全隱患。本文敘述了處理遼寧省大伙房輸水隧洞一期工程初期支護(hù)脫落、底板開(kāi)裂隆起等隧洞開(kāi)挖后侵占隧洞襯砌斷面問(wèn)題的施工技術(shù)，為類似施工提供參考。

隧洞蠕變； 侵限處理； 固結(jié)灌漿

1 工程概況

遼寧省大伙房水庫(kù)輸水一期工程地下輸水隧洞全長(zhǎng)86km，在樁號(hào)24+700～24+736段發(fā)現(xiàn)底板開(kāi)裂、底板混凝土向上隆起，邊墻以下部位噴混凝土開(kāi)裂。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量證實(shí)該段邊墻以下部位初期支護(hù)存在不同程度的侵限情況，最大處為40cm，底板隆起10～15cm。二次襯砌前需要處理，存在一定程度的安全隱患。

2 侵限原因分析

2.1 地質(zhì)條件

圍巖類別為Ⅴ類，埋深約為230m，圍巖揭露為新太古代斷層碎裂巖、斷層泥和斷層角礫巖組成，巖石灰白色—灰黑色，主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英、黑云母等，碎裂構(gòu)造，巖體中風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化，為較軟巖—中硬巖。巖體完整性差—較破碎。節(jié)理發(fā)育，主要呈微張狀，部分為張開(kāi)狀，巖屑充填或泥質(zhì)充填，起伏光滑或平直光滑。在24+740處掌子面發(fā)育一條陡傾角斷層，斷層上盤(pán)為碎裂巖，下盤(pán)為混合花崗巖，產(chǎn)狀為165°∠75°，壓扭性，斷層上盤(pán)巖體較破碎，為較軟巖。在24+734掌子面發(fā)育一條斷層，產(chǎn)狀為173°∠75°，壓扭性，巖體破碎，為軟巖，樁號(hào)24+734掌子面現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖用挖掘機(jī)開(kāi)挖。在24+719左壁發(fā)育一條斷層，經(jīng)過(guò)拱頂，延伸至右壁消失產(chǎn)狀為345°∠82°，壓性，泥質(zhì)充填。在84+300左壁發(fā)育一條斷層，經(jīng)過(guò)拱頂，延伸至右壁消失，產(chǎn)狀為356°∠85°，壓性，張開(kāi)度為8～12mm，泥質(zhì)充填。

2.2 開(kāi)挖支護(hù)

該段為Ⅴ類圍巖，由于巖石強(qiáng)度低且破碎，現(xiàn)場(chǎng)采用先施做超前支護(hù)，再以人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行全斷面預(yù)留核心土法開(kāi)挖，嚴(yán)格按照“管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”等要求，平均每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.6m左右。

主要支護(hù)參數(shù)見(jiàn)圖1，HW150型型鋼(@=0.6m)；超前鋼管(φ32×3.5mm，L=3.0m)按拱頂120°范圍施做，環(huán)向間距0.4m；錨桿(φ25，L=3.5m)按拱頂240°范圍，1.05m×1.05m(環(huán)向×縱向)梅花形布設(shè)；鋼筋網(wǎng)片(φ8,網(wǎng)格150mm×150mm)按拱頂240°范圍鋪設(shè)；C30噴射混凝土，厚度t=15cm。

圖1 隧洞支護(hù)斷面

2.3 監(jiān)控量測(cè)

隧洞開(kāi)挖后，分別在樁號(hào)24+702、24+720、24+739等斷面處布設(shè)了收斂觀測(cè)斷面，具體情況見(jiàn)右表。

圍巖收斂數(shù)據(jù)情況表

經(jīng)過(guò)分析，隧洞變形的原因?yàn)樗矶撮_(kāi)挖后由于未能及時(shí)進(jìn)行二次襯砌，隧洞初期支護(hù)長(zhǎng)期發(fā)生蠕變導(dǎo)致隧洞初期支護(hù)破壞，巖體侵占隧洞襯砌斷面。

3 蠕動(dòng)變形侵限處理技術(shù)

3.1 更換拱架

首先施做超前錨桿，后從兩側(cè)相對(duì)交錯(cuò)更換拱架，更換5m后進(jìn)行底板開(kāi)挖，焊接拱腿及橫撐，澆筑底板混凝土，拱架安裝預(yù)留15cm變形量。

a.施做超前錨桿。初支鑿除前先施作超前錨桿，超前錨桿采用φ25長(zhǎng)度4.5m環(huán)向間距30cm，外插角10°。兩排超前錨桿搭接長(zhǎng)度不小于100cm，尾端與型鋼支撐焊接。

b.拆除原初期支護(hù)混凝土。用破碎錘挖機(jī)及人工風(fēng)鎬配合鑿除噴射混凝土，用氣割切割連接筋及鑿除鋼拱架逐榀進(jìn)行更換；鑿除時(shí)臺(tái)架上搭設(shè)防護(hù)網(wǎng)以保障車輛及人員安全。

c.錨桿加固。拱架切割處需從原有180℃支護(hù)向上多鑿除60cm噴射混凝土，換拱前預(yù)先在每榀拱架切割位置上方50cm處，左右兩側(cè)各施作2根固定錨桿，錨桿采用φ25鋼筋，長(zhǎng)度4.5m/根。

d.初噴。鑿除完成后立即進(jìn)行初噴，噴層厚度5cm。

e.拱架制作。制作HW150鋼拱架，計(jì)算好下料長(zhǎng)度，沿半徑方向裁制已做好的拱架，備好焊接用連接鋼板。

f.拱架、網(wǎng)片切割及安裝。拱架沿半徑方向進(jìn)行切割，割除侵限部分拱架、網(wǎng)片和連接筋；掛網(wǎng)φ8@150×150(全斷面)；把預(yù)先制作好的拱架，運(yùn)至作業(yè)平臺(tái)上拼裝，就位調(diào)整后定位；換上的拱架與原拱架對(duì)接焊好后在腹板上貼板加強(qiáng)焊接，焊縫高度8mm；拱架背后用混凝土墊塊楔緊；焊接縱向連接筋。

g.邊頂拱范圍內(nèi)施做系統(tǒng)錨桿，錨桿采用φ25@1050×1050，長(zhǎng)度3.5m。

h.拱腳50cm范圍內(nèi)兩側(cè)各施做2根4.5m長(zhǎng)φ25固定錨桿。

i.噴射C30W10混凝土，噴層厚度15cm。

3.2 鑿除底板墊層

鑿除底板墊層，并開(kāi)挖至新鮮基巖面或基礎(chǔ)底面下1.5m(超挖部分采用C30混凝土回填至基礎(chǔ)底面)，延伸拱腳，錨噴支護(hù)。

a.鑿除底板墊層。用人工配合破碎錘鑿除單側(cè)底板墊層(每次不超過(guò)5m)，用挖機(jī)清至新鮮基巖面或基礎(chǔ)底面下1.5m處(開(kāi)挖寬度不超過(guò)2m，首次開(kāi)挖長(zhǎng)度不超過(guò)3m，后逐榀開(kāi)挖)。

b.延伸拱腳，錨噴支護(hù)，橫向用HW150型鋼支撐(間距60cm，橫向拱架支撐位于底板混凝土頂面以下50cm)，使拱架封閉成環(huán)，并立即進(jìn)行錨噴，噴層厚度15cm。

3.3 回填混凝土

支護(hù)完成12m后，進(jìn)行該段超挖回填混凝土澆筑。

3.4 墊層混凝土澆筑

進(jìn)行墊層混凝土澆筑。

3.5 固結(jié)灌漿

隧洞開(kāi)挖后對(duì)該段進(jìn)行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔排距為3.0m，灌漿孔每環(huán)按45°范圍垂直均布在隧洞初期支護(hù)斷面上，灌漿孔每環(huán)間隔3.0m梅花形布置，灌漿孔深為3.5m，灌漿孔孔徑為φ42mm，在灌漿區(qū)用千分表進(jìn)行變形觀測(cè)，鉆孔及注漿過(guò)程中無(wú)異常情況發(fā)生。

3.6 收斂觀測(cè)

經(jīng)收斂觀測(cè)，圍巖變形滿足二次襯砌的施做條件，及時(shí)進(jìn)行該段的邊頂拱襯砌。

隧洞侵限處理流程見(jiàn)圖2。

圖2 侵限處理流程

4 處理結(jié)果

隧洞經(jīng)過(guò)換拱和加固處理后，隧洞初期支護(hù)停止變形開(kāi)裂，經(jīng)過(guò)處理后的隧洞初期支護(hù)不侵占襯砌斷面，滿足二次襯砌的要求。

5 結(jié) 論

隧洞穿越不良地質(zhì)圍巖地段時(shí),隧洞初期支護(hù)在圍巖的巨大壓力下，容易發(fā)生蠕動(dòng)變形而超限，甚至失穩(wěn)破壞，從而影響二次襯砌施工。大伙房水庫(kù)輸水一期工程輸水隧洞24+700～24+736段，在初期支護(hù)侵限處理施工過(guò)程中，采用換拱、固結(jié)灌漿、回填混凝土處理之后，隧洞變形趨于穩(wěn)定，滿足了二次襯砌支護(hù)的條件，確保了施工安全，對(duì)其他隧洞的侵限處理具有指導(dǎo)和借鑒意義。

[1] 宋立海.隧道初期支護(hù)侵限處理施工技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2014(4).

[2] 連新奇.文尖嶺隧道拱墻侵限處理施工技術(shù)[J].山西建筑，2009,35(25):340-341.

[3] 張建.黃果樹(shù)隧道初期支護(hù)侵限處理技術(shù)[J].山西建筑，2007,33(25)：326-327.

[4] 關(guān)寶樹(shù).隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2006.

Construction technology of creep deformation clearance-intrusion treatment in tunnel surrounding rock

ZHAO Yuhui

(LiaoningProvincialWaterResourcesDepartment,Shenyang110003,China)

Large support deformation during tunnel construction always lead to deformation and damage in clearance-intrusion cross section or initial support. The clearance-intrusion part should be handled during secondary lining, thereby increasing the construction difficulty and construction risk. Safety accident can be produced easily with safety hidden danger due to improper treatment. In the paper, the construction technology of treatment to the problems of initial support peeling in Dahuofang Diversion Tunnel first-stage project in Liaoning, bottom plate cracking and protrusion on the occupied lining cross section after tunnel excavation are described, which can provide reference for similar constructions.

tunnel creep; clearance-intrusion treatment; consolidation grouting

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.005

TV554

B

1005-4774(2017)03- 0016- 03