肖國峰

（中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州310000）

0 引言

隨著我國交通網絡的逐漸完善，各種隧道修建數(shù)量持續(xù)增多，并逐步發(fā)展成為世界上隧道規(guī)模最大、數(shù)量最多以及結構形式最復雜的國家。在隧道修建中軟巖問題十分常見，必須做好開挖與支護工作，若是支護不到位，極易出現(xiàn)變形甚至侵限等問題，引發(fā)安全事故，對此必須做好加固處治，切實保證隧道工程安全完工。

1 影響隧道初期支護變形的軟巖問題分析

近年來，隧道修建時常要面對復雜的地質地段，如穿越軟巖、富水、巖溶、斷層破碎帶及其影響帶等地段，因軟弱圍巖隧道變形量大，易導致初支混凝土開裂剝落、初支侵限、鋼拱架變形扭曲甚至坍塌等事故，增加施工難度及安全風險。本文主要圍繞易引發(fā)初期支護變形的軟弱地段展開分析，具體歸納如下：

①隧道洞口松散覆蓋層較多如耕植土，洞口段處于嚴重偏壓，一側臨河或是臨溝壑。

②隧道圍巖為含粘土類礦物，有各種粘土巖、頁巖及泥巖，此類巖石特點是硬度小，具有可塑性，遇水膨脹、軟化和黏結；少數(shù)火山巖如流紋質巖石、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r等也容易吸水膨脹；含碳酸鹽類礦物，主要有方解石、白云石、菱鎂礦、菱錳礦等，含這類礦物多的巖石有石灰?guī)r、白云巖和泥質灰?guī)r等，容易水解。

③隧道圍巖為角礫土及強風化巖（強風化層巖性軟弱，易出現(xiàn)較大滑層及大面積塌方）；隧道圍巖巖體極破碎、裂隙發(fā)育、成塊石與碎石狀鑲嵌結構，層間結合差，基巖裂隙水發(fā)育。

④隧道穿越斷層破碎帶或隧道洞身所處段落埋深較淺且有沖溝等地表水侵入。

2 軟巖地段隧道初期支護變形問題與處治方法

2.1 隧道初期支護變形問題

①隧道初支變形發(fā)生在隧道掌子面開挖后的短時間內，掌子面出現(xiàn)塌方。隧道開挖完后，立即進行初期支護施工，并布設隧道監(jiān)控量測點（主要布設拱頂沉降點及水平收斂側線點），進行監(jiān)控量測工作，分析隧道圍巖收斂情況。如果監(jiān)控量測測得的數(shù)據，隧道拱頂沉降值偏大，沉降速率過大，則極有可能是隧道掌子面圍巖自穩(wěn)能力較差，很容易出現(xiàn)塌方。此種情況對隧道施工生產安全有很大影響，對變形的初支處治難度較大。

②隧道初支變形發(fā)生在隧道掌子面開挖與仰拱。二次襯砌步距長度增加后，隧道圍巖收斂變形及初支變形，主要發(fā)生在以下隧道施工工序中：

1）隧道掌子面開挖爆破時，炸藥爆炸產生的沖擊波及震波對隧道圍巖二次擾動，造成圍巖沉降、收斂數(shù)值突增，隧道掌子面后方已經初支的段落變形量增加。

2）隧道多臺階開挖時，每開挖一層臺階，隧道臨空面增加，則圍巖的豎向應力增加，都會對后方臨近段落的圍巖產生影響，尤其是部分不良地質段落，從而加大了初支的變形量。

3）隧道仰拱開挖時，仰拱對應的初支段落變形量增加。

4）隧道二次襯砌及仰拱到掌子面的距離越長，超過隧道安全步距則初支段落的沉降越大。隧道施工安全步距一般規(guī)定如表1 所示。

表1 隧道施工安全步距一般規(guī)定

③隧道圍巖處于斷層破碎帶或地表埋深淺、地表水量充沛地段，極易造成初支變形量持續(xù)增加，變形曲線很難趨向穩(wěn)定。

2.2 隧道初期支護變形處治方法

多年來我國針對隧道現(xiàn)場施工技術瓶頸積極進行了技術攻關與研究，形成了多套成熟配套的技術，為隧道初支變形處治的實施提供了保障。主要綜合應用和形成了以下成熟與配套的技術體系：

2.2.1 掌子面塌方處理

隧道掌子面開挖完成后發(fā)生塌方，會造成后方初支段落拱架的變形，嚴重時初支拱架直接彎折變形。塌方發(fā)生時，首先撤離現(xiàn)場全部人員，等待塌方體堆積至初支未受影響段，通過觀察，塌腔暫時穩(wěn)定時，停止掌子面的掘進，先處理掌子面處的塌方，后處理初支變形的拱架。

①塌方體暫時穩(wěn)定后，掌子面處進行反壓回填，反壓回填土可進行注漿保證其密實穩(wěn)固。反壓回填的主要目的是防止隧道塌方體繼續(xù)堆積下壓下滑造成安全隱患，危及現(xiàn)場作業(yè)人員安全。

②根據塌方堆積體判斷塌腔大小，對塌腔采用豎向小導管注漿或是采用大管棚灌注混凝土，在塌腔和隧道掌子面上部范圍形成一個混凝土保護殼（層），混凝土保護殼（層）厚度根據塌腔體積大小來確定，厚度通常為1～2m。該工序確保了塌方處理完后，隧道掌子面繼續(xù)開挖施工的安全。

③在小導管注漿或是大管棚灌注混凝土時，預留塌腔體的吹砂管，后期對塌腔進行吹砂或顆粒材料，在混凝土保護殼外形成緩沖層，確保隧道支護結構的安全。

2.2.2 換拱處理

隧道圍巖處于不良地質段落時，圍巖應力釋放持續(xù)時間長，且具有突然大量釋放的特點，使得錨噴支護持續(xù)變形，突然開裂。變形嚴重的開裂部位存在鎖腳錨管和錨桿與噴射混凝土出現(xiàn)滑移的現(xiàn)象。裂縫逐步發(fā)展，出現(xiàn)初支表面混凝土受環(huán)向方向的擠壓而翹起、脫殼、繼而剝離、脫落，露出鋼拱架。隧道掌子面的安全步距距離過長，隧道初支變形加大，此時立刻停止掌子面施工，對初支變形段落進行處治。

隧道圍巖處于斷層破碎帶或地表埋深淺、地表水量充沛地段，初支變形持續(xù)增加，此時需要進行該段支護補強處理，并進行換拱處理。

初支變形處治措施：

①采用激光斷面儀或全站儀測量掃描初支變形段落的斷面，獲得精確斷面測量數(shù)據及圖形，根據數(shù)據圖形確定需換拱段落、范圍。對侵入凈空的拱架拆除換拱，并增加預留變形量。

②隧道初支變形需處治的段落、范圍確定后，對該段落既有支護及圍巖進行預加固措施。

1）環(huán)向小導管注漿加固，在既有初支每兩榀拱架中間位置，環(huán)向間距0.5～1.0m 范圍內設置φ50 注漿小導管。

2）底部增設I20 工字鋼臨時仰拱，噴射混凝土。

3）對應鋼拱架隔榀安裝門形鋼架支撐，與拱架連接處鑿出拱架混凝土保護層，與拱架焊接牢固。換拱前按照隧道實際斷面搭設支撐鋼架，其主要作用是依靠臨時支撐與變形初支建立臨時連接，限制初支劇烈變形，避免壓漿或置換過程中原初期支護拱架失穩(wěn)，對換拱部位兩側的初支形成保護，維持其穩(wěn)定。

③同一部位換拱鑿除混凝土不超過2 榀，混凝土鑿除采用人工風鎬進行，不得采用大型設備振動沖擊鑿除，新舊工字鋼采用鋼板幫焊連接。

隨著會計環(huán)境和各機構之間的重大變革，以及相關理論和實踐工作的不斷發(fā)展，對政府會計制度改革也產生了很大的影響。會計制度改革導致了一系列內部社會效應的產生，如何在日常工作中處理這些影響，并利用制度改革促進下一階段研究項目的實施，成為亟待解決的問題。政府部門通過全面分析當前會計制度的使用情況，并在此基礎上研究會計改革的積極影響，結合日常工作中遇到的問題，進行合理化的改革。只有經過積極調整，才能使事業(yè)單位在改革中獲得實際效果。

④換拱段設置雙層鋼筋網片，貼近圍巖設置一層，鋼拱架內側設置一層。

⑤新?lián)Q拱架采用鎖腳錨管且內置螺紋鋼加固，灌漿。

⑥換拱結束后立刻布設監(jiān)控量測點進行觀測，根據觀測數(shù)據分析圖表，初支變形曲線趨于穩(wěn)定，在仰拱混凝土施做至距離掌子面20m 后，才能恢復隧道掌子面開挖工作。

3 工程案例

3.1 工程概況

陡巖村隧道進口段位于建水縣坡頭鄉(xiāng)，進口接炭山5#大橋。左右線進口端均無明洞設置，進口端左右線洞門均為端墻式設計，其中左幅施工起止樁號為：Z5K59+562～Z5K60+873.801，共長 1311.801m；右幅施工起點樁號為：K59+556～K60+877.372，共 1321.372m。隧道縱坡2.58%（單向坡）。隧道進口軸線方向238°。一般埋深50～150m，最大埋深255m，屬深埋長隧道，具體詳見示圖1。陡巖隧道進口段包含1 座斜井，4 個人行橫洞，1 個車行橫洞，2 個緊急停車帶（左線 1 道/50m，右線 1 道/100m）。

3.2 地質圍巖與設計變更情況

施工圖階段陡巖村隧道進口段由于地形較陡，道路不通，鉆機進場困難等原因，未能進行實施鉆孔，工程實施過程中進口段掘進開挖圍巖與原設計有出入，其中進口段左洞大里程方向自Z5K59+655 開始，右洞大里程方向自K59+619 開始，圍巖情況逐漸變差，自左洞Z5K59+660（右洞K59+738）處開始進入軟巖地質施工，連續(xù)揭露圍巖為全～強風化板巖、炭質灰?guī)r，圍巖破碎、松散，巖體完整性差，地下裂隙水發(fā)育，拱頂易坍塌，整體穩(wěn)定性差，綜合判定圍巖等級為Ⅴ級較差，項目各參建方多次匯同查勘且在設計院補充勘探后對陡巖村隧道左右線進口端范圍內的圍巖等級進行了調整，調整后圍巖情況如表2。

圖1 陡巖村隧道示意圖

本次調整為軟巖大變形段分布情況為左線ZK59+766～ZK59+961、右線 K59+753～K60+000，長度左線為195m、右線為247m，共計442m。

3.3 軟巖地段初期支護沉降、侵限問題

3.3.1 軟巖區(qū)初支沉降

3.3.2 軟巖區(qū)初支侵限

陡巖隧道左洞開挖至Z5K59+769 里程時，已施工初支面Z5K59+753～Z5K59+765 段出現(xiàn)開裂，采用I18 工字鋼臨時護拱，待沉降穩(wěn)定后開始換拱施工，此后軟巖區(qū)施工根據揭露出的圍巖地質情況，襯砌支護類型進行了多次調整及加強，但沉降未能有效解決，頻發(fā)初支侵限換拱問題。

3.4 施工處理措施

針對陡巖村隧道軟巖大變形的特點，采取“加固圍巖、變形預留量留足、先放后抗、勤量測、分次加強支護、底部加強、少擾動圍巖、短進尺、及早封閉初支成環(huán)并及時施作仰拱、跟緊二襯”的總體處理原則和思路。

3.4.1 加固圍巖

當判斷圍巖屬于軟弱圍巖時，對該段初期支護采用徑向注漿加固圍巖，增強圍巖抗變形能力。

3.4.2 加大預留變形量

目前放大預留變形量是控制變形防止初支侵限的一種有效方法。根據本隧道前期已掘進段落變形數(shù)據的總結，原設計預留量最大為14cm，預留量普遍偏小，為使初支在工序合理搭接時間內有足夠的變形空間，我部對預留量進行加大調整，做到“先放后抗”的原則；預留變形量調整至40～50cm，并根據現(xiàn)場開挖揭露圍巖地質條件，當現(xiàn)場圍巖地質條件變好時，可將預留變形量進行適當優(yōu)化調整。

3.4.3 加強監(jiān)控量測及預報

根據工作面的圍巖地質與水文地質情況，作地質素描，包括圍巖巖性、巖質、破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育程度和方向、有無松散坍塌、剝落掉塊、塑性流動擠出現(xiàn)象、有無滲漏水等；觀察開挖面附近初期支護狀況包括噴層是否產生開裂、剝離和剪切破壞、錨桿墊板變形、鋼支撐是否壓屈和仰拱開裂、上浮來判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性和初期支護的可靠性，并進行評估作為支護參數(shù)選擇的參考及量測等級選擇的依據。通過監(jiān)控量測的結果來驗證預設計的支護參數(shù)是否能使圍巖變形得到有效控制，對仍存在變形大的情況制定進一步加強處理措施。

表2 陡巖村隧道進口段左右線調整后的圍巖等級分類表

圖2 沉降變形曲線圖

圖3 弧形導坑預留核心土工法圖

全過程實施地質超前預報工作，同時采用地質鉆機進行超前鉆孔詳細探測前方圍巖地質情況及富水情況。為超前地質預報系統(tǒng)提供了詳細準確的分析資料，重點為施工作業(yè)層提供方向性的施工指導。

3.4.4 調整施工工法及支護參數(shù)

①調整施工工法。

因陡巖隧道洞身圍巖存在斷層帶構造擠壓和巖石膨脹、塑性流動等特點，為盡量減少施工對圍巖的擾動，將原鉆爆工法調整為液壓機械破碎錘開挖，且為保障軟巖區(qū)開挖分部少、快速閉合，將原常規(guī)預留核心土開挖調整采用弧形導坑預留核心土開挖法進行掘進開挖支護，施工工藝見圖3。

②支護參數(shù)調整。

采用超前小導管、超前中/長管棚支護，開挖后及時封閉周邊及掌子面圍巖；加強初期支護的環(huán)向剛度，采用型鋼（Ⅰ20b/Ⅰ22b）拱架封閉成環(huán)，同時為加強初支縱向剛度，在鋼架連接板處增設縱向Ⅰ14 型鋼連接；為加強鋼架底部節(jié)點與圍巖的錨固，在每開挖分部鋼架底部布置鎖腳注漿錨管；為達到穩(wěn)固圍巖的目的，系統(tǒng)錨桿（管）采用中空注漿錨桿（注漿小導管）加固周邊圍巖，錨桿（管）長度應大于塑性區(qū)的厚度。

3.4.5 盡早封閉初支及二襯結構

隧道初期支護的施工采用“先柔后剛，先放后抗、剛柔并濟”原則，使初期支護能適應大變形的特點。及時封閉仰拱、二襯結構，特別是仰拱初支，是減小變形、提高圍巖穩(wěn)定性的措施之一；另外加大仰拱厚度，增大仰拱曲率，也有利于改善受力狀況。

3.4.6 嚴格加強過程質量控制

隧洞施工過程中加強質量跟蹤及管控，對管理人員明確職責分工及考核獎罰，督促加強監(jiān)管，同時重點嚴管工序，提高圍巖固結注漿質量，鋼拱架安裝質量，鎖腳錨管施工質量。

4 結語

綜上所述，隧道項目受到軟巖自身以及勘察技術限制、雨水環(huán)境變化等因素的影響，施工過程中時有發(fā)生初期支護過度變形而造成侵限。針對初期支護侵限問題，需合理采用合理的開挖方式、注漿加固、加強超前支護、處理臨時內襯、換拱等處理措施，嚴格落實質量控制工作，切實保證隧道施工質量與安全。