鄭向榮

（葫蘆島市水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督站，遼寧 葫蘆島 125000）

1 概況

山西省中部引黃工程施工03標(biāo)位于忻州市保德縣腰莊鄉(xiāng)境內(nèi)，標(biāo)段隧洞總長為6 008.03 m，圍巖地質(zhì)分類主要為Ⅳ類、V類。隧洞呈城門洞型，V類圍巖洞段開挖輪廓線寬度為5.24 m，直墻高為3.4 m，頂拱180°范圍開挖半徑為2.62 m。V類圍巖洞段設(shè)計初期支護(hù)體為I18鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+系統(tǒng)錨桿+12 cm厚噴設(shè)混凝土。

該工程采用鉆爆法開挖施工，在正常開挖支護(hù)掘進(jìn)過程中，樁號7+248.4～7+278.7段，初期支護(hù)完成16 d后，出現(xiàn)鋼拱架及相應(yīng)支護(hù)體收斂變形超標(biāo)現(xiàn)象，此段收斂超標(biāo)洞段圍巖均為V類圍巖，主要巖性為鋁土巖，且有少量滲水。

2 變形原因分析

出現(xiàn)變形后，相關(guān)技術(shù)、管理人員立即進(jìn)行原因分析，通過現(xiàn)場查看、取樣分析、試驗研究，確定導(dǎo)致支護(hù)體變形原因為：隧洞鋁土巖遇水具有膨脹性，變形屬巖石遇水膨脹所致。

3 變形洞段初步處理措施

由于該洞段地質(zhì)條件比較復(fù)雜，巖石膨脹需要一段時間才能將其膨脹力、應(yīng)力全部釋放完成，所以在巖石膨脹未穩(wěn)定前，不能進(jìn)行變形段初期支護(hù)體永久處理施工，只可采取加固措施抑制巖石及支護(hù)體繼續(xù)變形，確?，F(xiàn)場安全。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，確定變形段初步處理如下：

1）在變形支護(hù)體表面設(shè)置多個監(jiān)測點，每2 m設(shè)置1個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)置9個監(jiān)測點，專人每4 h進(jìn)行一次變形監(jiān)測，每天統(tǒng)計分析變形量。

2）對既有的初期支護(hù)鋼拱架采取加固措施，在起拱線位置加設(shè)“×”字型工字鋼斜對撐，見圖1。約束起拱線以上鋼拱架繼續(xù)變形，確保洞室安全；在底板位置設(shè)置水平橫向底支撐，與既有鋼拱架形成環(huán)向封閉的支撐體，加大應(yīng)力抵抗能力，并在底支撐上部鋪設(shè)石渣暫時將其埋設(shè)，以免影響通行。

圖1 變形鋼拱架加固圖

3）加固處理措施完成后，暫不進(jìn)行永久處理施工。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示變形段穩(wěn)定后，再展開后續(xù)的永久處理施工。

4 變形洞段永久處理措施

待巖石及支護(hù)體不再繼續(xù)變形后，即可開始變形段的永久處理施工。該隧洞V類圍巖設(shè)計混凝土二襯厚度為40 cm，該變形段最大變形量達(dá)36 cm，無法滿足二襯結(jié)構(gòu)要求，故須將變形段侵占二襯結(jié)構(gòu)部分的初支混凝土及膨脹巖石全部予以挖除，以滿足設(shè)計要求。永久處理措施如下。

1）在洞室變形與未變形交界處，垂直洞軸線向側(cè)拱內(nèi)打設(shè)一排4 m長?25超前錨桿，超前錨桿孔內(nèi)灌注水泥砂漿，間距為30～40 cm。增設(shè)超前錨桿可以防止側(cè)墻、側(cè)拱鑿除變形噴設(shè)混凝土?xí)r塌方，增加圍巖穩(wěn)定性，見圖2。

2）在鋼拱架變形與未變形交界處增設(shè)鎖腳錨桿。右側(cè)增設(shè)6根4 m長鎖腳錨桿，左側(cè)增設(shè)4根4 m長鎖腳錨桿，每組鎖腳錨桿間距20 cm布設(shè)。

3）完成上述工序后，進(jìn)行側(cè)拱、側(cè)墻的噴設(shè)混凝土鑿除，鑿除分兩序施工，間隔一孔鑿除一孔，同時將初期加固拱架的“×”字形工字鋼斜對撐割除，割除時間隔一榀割除一榀，鑿除時自上向下施工。鑿除一孔恢復(fù)一孔，拆除后清理巖面浮渣，在右側(cè)變形區(qū)域的側(cè)拱側(cè)墻上施工4 m長Φ25系統(tǒng)錨桿，系統(tǒng)錨桿孔內(nèi)灌注水泥砂漿，提高錨桿錨固圍巖的能力。然后重新安裝原設(shè)計鋼拱架、連接筋、鋼筋網(wǎng)片以及工字鋼底部橫撐，鋼拱架榀距為50～60 cm，每榀鋼拱架布設(shè)12根2.5 m長鎖腳錨桿，最后噴設(shè)C20混凝土至設(shè)計位置。

4）上述永久處理措施施工完成后，繼續(xù)進(jìn)行變形監(jiān)測。經(jīng)過數(shù)十天的變形監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)該段有變形情況，處理效果良好，巖石處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以進(jìn)行該段的鋼筋混凝土二襯施工。

5）采用定制鋼模臺車進(jìn)行二襯混凝土施工見圖2。

圖2 右側(cè)變形區(qū)域處理示意圖

5 結(jié)論

隧洞施工過程中，遇到巖石膨脹導(dǎo)致初期支護(hù)體變形時，首先需要采取約束變形的措施抑制其繼續(xù)變形，不能急于將變形支護(hù)體拆除，避免對現(xiàn)場造成安全威脅。待一段時間巖石的膨脹力達(dá)到極限、應(yīng)力釋放完成不再膨脹后，方可進(jìn)行后續(xù)永久處理的施工。變形段處理本著“勤監(jiān)測、少擾動、強(qiáng)支護(hù)、短循環(huán)”的原則，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，切不可麻痹大意進(jìn)行處理。否則達(dá)不到預(yù)期處理效果，還可能出現(xiàn)安全事故。