陳斌 林世興

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超前預(yù)支護(hù)及預(yù)加固技術(shù)主要用于克服隧道開挖過程中遇到的淺埋軟弱、自穩(wěn)定性差、斷層破碎、砂土層等不良地質(zhì)條件造成的圍巖松弛和變形。施工四川某丘陵地帶一隧道工程，根據(jù)要求采取噴錨暗挖法（即傳統(tǒng)的礦山法），隧道里程K2+185處需穿越一處深溝（常年有流水），且根據(jù)公路隧道圍巖分類標(biāo)準(zhǔn)，穿越段處于Ⅴ類、Ⅵ類圍巖地段，隧道最淺處埋深為1．2米（見圖1）。原設(shè)計(jì)擬在穿越該段時(shí)采取“明挖法+拱蓋”的施工方法，鑒于開挖過程中土地征用及經(jīng)濟(jì)性的原因難以實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場條件，考慮該地段設(shè)計(jì)為“以大管棚結(jié)合中管棚為主+隧道內(nèi)加固”組成的管棚系統(tǒng)用以對特殊圍巖地層的超前預(yù)支護(hù)預(yù)加固[1]。

圖1 K2+185隧道橫斷面圖

1 管棚系統(tǒng)超前支護(hù)設(shè)計(jì)

經(jīng)過實(shí)際地貌測量以及地質(zhì)勘察資料分析，自然沖溝段超前預(yù)支護(hù)預(yù)加固縱向范圍為k2+180～k2+220，長度40m，圍巖級別為Ⅴ類、Ⅵ類。

1.1 管棚工作通道設(shè)計(jì)

依據(jù)施工開挖方向，從大里程向小里程開挖，施工至K2+238時(shí)，向徑向外側(cè)擴(kuò)展挖掘1．25m，擴(kuò)展通道長度為13米，并及時(shí)施做初期支護(hù)，初期支護(hù)采用Ⅰ20a型鋼拱架，縱向間距600mm，內(nèi)置Φ8@200×200鋼筋網(wǎng)片，縱向連接鋼筋采用HRB400EΦ22，環(huán)向間距1m。采用C25噴射混凝土，噴射厚度為250mm；開挖面擴(kuò)展拱部150°范圍內(nèi)預(yù)埋Φ147孔口定位導(dǎo)向管，長度L=2m；待超前支護(hù)施工完畢后，施工二次襯砌之際，采用C30混凝土填充管棚工作通道。

圖2 隧道穿越?jīng)_溝處預(yù)支護(hù)預(yù)加固段縱斷面圖

1.2 管棚預(yù)支護(hù)預(yù)加固設(shè)計(jì)

（1） 由k2+225至k2+190施 做 Φ108×6mm 大 管 棚，L1=35m，布設(shè)范圍拱部150°。既能夠保證對淺埋軟弱土層的預(yù)加固預(yù)支護(hù)效果，又避免了打穿原始地面沖溝。（2）由k2+193至k2+180施作Φ89×4mm中管棚，L2=15m，沿著隧道中軸線外插角度為7°，布設(shè)范圍拱部150°。即能有效加固沖溝段地層，又能穿越?jīng)_溝淺埋段。（3）為保證施工安全，開挖進(jìn)尺控制范圍內(nèi)，打設(shè)雙層超前小導(dǎo)管，k2+180至k2+220系統(tǒng)錨桿（Φ25中空錨桿）長度固定在4．5m，以更有效地加固地層及地表土層，保證地層穩(wěn)定，布設(shè)范圍拱部150°。

2 超前支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

施工作業(yè)過程按照：開挖管棚工作通道→支護(hù)管棚工作通道→打設(shè)孔口導(dǎo)向管→打設(shè)大管棚→注漿加固地層→施做超前小導(dǎo)管→洞身開挖→初期支護(hù)→打設(shè)孔口導(dǎo)向管→中管棚施工→注漿加固地層→施做超前小導(dǎo)管→初期支護(hù)→洞身開挖→通過沖溝段。在注漿充填管棚、小導(dǎo)管及中空錨桿施工時(shí)，應(yīng)控制注漿壓力在1．0～1．5Mpa內(nèi)，確保地層加固效果[2]。為保證施工順利進(jìn)行，宜避開雨季。施工至k2+185附近時(shí)易出現(xiàn)拱頂漏天現(xiàn)象，尤其是在雨季作業(yè)時(shí)，應(yīng)提前做好沖溝雨水改道及隧道內(nèi)降排水措施，確保施工安全。針對施工可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)對周邊圍巖及拱頂、地面沉降的觀測，并應(yīng)安排專人對沖溝環(huán)境進(jìn)行巡查，并做好記錄。

3 施工過程中可能處出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對措施

每次開挖前后及時(shí)對收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，須詳細(xì)記錄發(fā)現(xiàn)的時(shí)間、距開挖工作面的距離以及附近監(jiān)測點(diǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。如有失穩(wěn)跡象時(shí)應(yīng)立即通知洞內(nèi)作業(yè)人員撤離施工現(xiàn)場。隧道穩(wěn)定狀態(tài)判斷，可參考如下依據(jù)：①正常狀態(tài)：未發(fā)現(xiàn)初期噴護(hù)混凝土產(chǎn)生裂縫、錨桿變形拉壞、墊板凹陷、型鋼拱架扭曲等，圍巖變形量小，穩(wěn)定性好，可正常施工；②危險(xiǎn)性較小的破壞：噴射混凝土表面出現(xiàn)細(xì)小裂縫，發(fā)展趨勢緩慢，監(jiān)控量測位移量數(shù)值逐漸減小，圍巖變形趨于穩(wěn)定，可正常施工[3]。③危險(xiǎn)性較大的破壞：拱頂及邊墻初期支護(hù)所噴射混凝土表面出現(xiàn)縱向及環(huán)向裂縫，長度大于1m或?qū)挾却笥?cm，混凝土碎片剝落，型鋼拱架扭曲變形，漏水量突然加大等，工作面應(yīng)停止施工，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷圍巖變形階段，采取處理措施。④坍方跡象：拱頂下沉量或洞身兩側(cè)位移量超過預(yù)警值，拱頂初期支護(hù)出現(xiàn)對稱的，向下滑落的剪切破壞面或側(cè)墻發(fā)生內(nèi)向側(cè)滑動的剪切破壞，并伴有底鼓、冒頂片邦現(xiàn)象。應(yīng)立即停止施工撤出人員設(shè)備，拉起警戒線，采取特殊處理措施。

4 結(jié)語

施工過程中未出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)預(yù)警值，隧道穿越順利。通過這一設(shè)計(jì)-施工過程，說明了：正確選型混凝土加勁鋼筋束管棚能夠有效克服不良地質(zhì)土層的破壞作用，起到了超前預(yù)支護(hù)預(yù)加固作用，為施工過程提供了安全作業(yè)空間；合理組合的系統(tǒng)管棚具備穿越深溝峽谷的條件，為隧道穿越復(fù)雜地貌情況提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。