朱 永

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程簡(jiǎn)介

華亭隧道位于甘肅省華亭縣西華鎮(zhèn)，穿越方堡子山梁，隧道全長(zhǎng)左線1480m，起訖樁號(hào)：ZK56+390～ZK57+870；右線全長(zhǎng)1564m，起訖樁號(hào)：YK56+386～YK57+950。該隧道作為本項(xiàng)目中唯一1座長(zhǎng)隧道，是本項(xiàng)目控制工期的重點(diǎn)項(xiàng)目。該隧道為分離式長(zhǎng)隧道，最大埋深約93m。左右幅隧道進(jìn)口段均為上坡，縱坡坡度均為+1.7%。設(shè)計(jì)行車(chē)速度80km/h。隧道限界：凈寬10.25m（單洞），凈高5.0m。地震設(shè)防烈度為Ⅷ度。

隧道穿越方堡子山梁，屬構(gòu)造剝蝕低中山地貌，地勢(shì)起伏較大，相對(duì)高差約85m。地表多覆蓋坡積粉質(zhì)粘土，厚2～8m，下伏基巖為新近系砂質(zhì)基巖；隧道平?jīng)龆硕纯谖挥跊_溝左岸山坡上，地形較平緩，坡度20°～30°；天水端洞口段坡度較緩，自然坡度一般為15°～25°。

本項(xiàng)目地處內(nèi)陸，屬半干旱、半濕潤(rùn)的大陸性氣候。在全省氣候區(qū)劃中，屬于涇渭和冷溫帶亞潤(rùn)區(qū)，六盤(pán)山—關(guān)山山地屬半濕潤(rùn)溫冷氣候區(qū)。

本隧道主要工程材料用量見(jiàn)表1。

華亭隧道進(jìn)出口段都位于Ⅴ級(jí)圍巖段中，洞身主要圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)圍巖，經(jīng)過(guò)多方面比較，選擇采用雙層初期支護(hù)的施工方法，取得了良好的效果。

2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)圍巖監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，繪制外層拱架時(shí)間收斂曲線，同時(shí)根據(jù)內(nèi)層拱架施工間隔合理選擇預(yù)留變形量，根據(jù)選定的預(yù)留變形量重新修正選用的PS格構(gòu)梁設(shè)計(jì)參數(shù)及噴射混凝土厚度，根據(jù)實(shí)際施工效果驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，如達(dá)不到預(yù)定效果，需重復(fù)以上過(guò)程，直至滿(mǎn)足要求為止[1]，力求在外層初期支護(hù)達(dá)到設(shè)定的預(yù)留變形量前，完成內(nèi)層初期支護(hù)的施做。最終做到內(nèi)、外層初期支護(hù)同時(shí)承受?chē)鷰r壓力，將圍巖收斂速度控制在合理范圍內(nèi)，為襯砌等后續(xù)的施工爭(zhēng)取時(shí)間，二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外層拱采用大型PS格構(gòu)梁，利用PS格構(gòu)梁在較大變形下不發(fā)生破壞的特性，可延長(zhǎng)外層拱架達(dá)到屈服強(qiáng)度的時(shí)間，內(nèi)層采用重型鋼拱架，利用其剛度，控制圍巖收斂的發(fā)展，同時(shí)能夠使兩層初支緊密相貼，從而形成雙層初期支護(hù)同時(shí)受力，以達(dá)到以強(qiáng)支護(hù)控制初支收斂的目的。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

雙層初期支護(hù)施工工藝流程如圖1所示。

3.2 操作要點(diǎn)

（1） 保證拱架制作質(zhì)量。

① PS格構(gòu)梁制作過(guò)程中涉及多處焊接施工，必須保證制作過(guò)程中焊接長(zhǎng)度及焊縫質(zhì)量，且焊條標(biāo)號(hào)須滿(mǎn)足規(guī)范要求[2]；

② PS格構(gòu)梁整榀進(jìn)行預(yù)制校正，并采用油漆進(jìn)行標(biāo)記，明確拱架編號(hào)及各段拱架安設(shè)位置；

③ 鋼拱架制作要求參照PS格構(gòu)梁制作要求進(jìn)行加工。

（2） 保證上部拱架拱腳處于正確位置，可選擇采取下列方案：

① 在上部拱架拱腳增設(shè)鎖腳導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)灌注水泥漿；

② 鋼架間采用型鋼代替連接筋可有效控制拱架間距及拱架垂直度。

（3） 雙層初期支護(hù)對(duì)齊。

內(nèi)外層拱架對(duì)齊，內(nèi)層拱架施做后在內(nèi)層拱架與外層拱架間隙處按1m間距加設(shè)木楔，增加拱架間的接觸，使內(nèi)層拱架盡早形成支護(hù)能力，約束圍巖進(jìn)一步收斂。

3.3 質(zhì)量控制

為確保初期支護(hù)質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，其中應(yīng)著重加強(qiáng)以下幾點(diǎn)的檢查：

表1 主要工程材料用量表

圖1 雙層初期支護(hù)施工工藝流程

（1） 按照公路工程驗(yàn)收規(guī)范中的相關(guān)要求對(duì)拱架進(jìn)行檢驗(yàn)。

（2） 對(duì)鋼筋焊接質(zhì)量進(jìn)行抽查，確保焊接質(zhì)量，滿(mǎn)足要求。

（3） 拱架安裝按照公路工程驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制，尤其是垂直度的控制。

（4） 內(nèi)層拱架與外層拱架間的施做時(shí)間間隔，根據(jù)預(yù)留變形量及監(jiān)控量測(cè)結(jié)果嚴(yán)格進(jìn)行控制，必須為內(nèi)層拱架預(yù)留適當(dāng)?shù)念A(yù)留量。

（5） 對(duì)拱架設(shè)置的鎖腳導(dǎo)管及錨桿，必須保證質(zhì)量及長(zhǎng)度，必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加強(qiáng)。

（6） 外層拱架施工時(shí)，可設(shè)置內(nèi)層拱架定位鋼筋，鋼筋伸出外層拱架?chē)娚浠炷?cm；便于內(nèi)層拱架定位施工，保證內(nèi)外層拱架對(duì)齊，進(jìn)一步加強(qiáng)拱架整體受力能力[3]。內(nèi)外層拱架錯(cuò)位應(yīng)控制在3cm以?xún)?nèi)，且不大于較小拱架寬度的1/6。

4 安全保障措施及其應(yīng)用效果

4.1 安全措施

（1） 加強(qiáng)初支監(jiān)測(cè)，必要時(shí)采用全站儀對(duì)圍巖收斂情況進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)。外層初支收斂速率大于預(yù)期時(shí)，應(yīng)停止斷面掘進(jìn)，加快內(nèi)層初支施工，使內(nèi)外層初支齊平后，再開(kāi)始斷面掘進(jìn)。

（2） 拱架搬運(yùn)過(guò)程中，指揮人員要清理搬運(yùn)范圍內(nèi)的非施工人員，避免鋼拱架對(duì)人體造成傷害。

（3） 拱架吊裝過(guò)程中，鋼絲繩要采取雙保險(xiǎn)，采用雙根鋼絲繩，防止繩滑落或斷裂。

（4） 拱架對(duì)接時(shí)，臨時(shí)支承必須保證鋼拱架的穩(wěn)定，不對(duì)施工人員形成威脅。

（5） 安裝臺(tái)車(chē)四周必須要有防護(hù)欄桿。

（6） 不得將鋼拱置于廢渣或活動(dòng)的石頭上，軟弱地段在鋼拱架基腳處安設(shè)鋼槽，以擴(kuò)大基腳承受面積。

（7） 當(dāng)發(fā)現(xiàn)以噴錨區(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)度應(yīng)不小于原錨桿長(zhǎng)度的1.5倍。

（8） 格柵拱架的架設(shè)應(yīng)由專(zhuān)人按規(guī)定的信號(hào)進(jìn)行指揮，隨時(shí)觀察圍巖動(dòng)態(tài)或初噴射混凝土層的變化情況，防止落石或坍塌引起傷人事故。

（9） 在架設(shè)拱架前，應(yīng)采用墊板等將拱架的基礎(chǔ)面墊平。架設(shè)時(shí)，應(yīng)采用縱向連接桿件將相鄰的拱架連接牢固，防止架體傾覆或扭轉(zhuǎn)及變位等引發(fā)安全事故。

（10） 對(duì)拱架應(yīng)經(jīng)常檢查，如發(fā)現(xiàn)扭曲、壓屈等現(xiàn)象或征兆時(shí)，必須及時(shí)采取加固措施。必要時(shí)，應(yīng)使其他人員迅速撤至安全地帶，防止因坍塌造成安全事故。

4.2 應(yīng)用效果

為對(duì)比雙層拱架的支護(hù)效果，加密了圍巖收斂監(jiān)測(cè)的頻率，繪制了圍巖收斂曲線。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用單層同等強(qiáng)度的初期支護(hù)時(shí)圍巖收斂的速率是采用雙層初期支護(hù)時(shí)的2倍，但其整體的收斂趨勢(shì)相同，收斂速率沒(méi)有明顯的下降趨勢(shì)，基本保持不變。在初期支護(hù)成環(huán)后，收斂速度急劇下降，日均沉降值在1～3mm間波動(dòng)，基本穩(wěn)定。

對(duì)以上情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采用雙層拱架支護(hù)在大地應(yīng)力隧道中只能降低圍巖收斂的速率，但不能抑制圍巖收斂的趨勢(shì)，只是為后續(xù)施工爭(zhēng)取了必要的施工時(shí)間，同時(shí)在初期支護(hù)成環(huán)時(shí)提供足夠的支撐作用，圍巖收斂的趨勢(shì)在初期支護(hù)成環(huán)后才會(huì)急劇下降。

為此雙層初期支護(hù)施工方法在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)以初期成環(huán)所需時(shí)間為切入點(diǎn)。在所需時(shí)間確定后，反推所需初期支護(hù)強(qiáng)度。將初期支護(hù)強(qiáng)度分解在雙層初期支護(hù)上，以增加單層初期支護(hù)拱架間距，達(dá)到增大循環(huán)進(jìn)尺的同時(shí)保證成環(huán)后初期支護(hù)的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用雙層初期支護(hù)施工，經(jīng)濟(jì)效果顯著，同時(shí)采用單層初期支護(hù)段3臺(tái)階開(kāi)挖每斷面月平均進(jìn)尺在35m，采用雙層初期支護(hù)施工后每斷面月平均進(jìn)尺為65m，此結(jié)果受到業(yè)主的一致好評(píng)，成效顯著。

［1］ 司賢超. 共和隧道特殊圍巖段初期支護(hù)大變形處理技術(shù)[J]. 隧道建設(shè), 2015,(S1):12-14.

［2］ 黃云驄, 周建春. 某高速公路隧道施工初期支護(hù)參數(shù)分析與監(jiān)測(cè)[J]. 廣東公路交通, 2014,(04):45-47.

［3］ 孫春森. 隧道軟弱圍巖初期支護(hù)大變形的處理[J]. 西部探礦工程, 2016, (11):82-84.