初研隧道變形的處理方法

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1處理方案

待初支變形穩定后，回填土反壓夯實至上導位置，并在洞內設置集水井（見圖2）、布設引水管路，將掌子面的水及時抽至已設置好的集水井里面，再通過集水井將水及時排出洞外。由于地質條件較差，采用三臺階法掘進施工，每開挖循環進尺嚴格控制在0.6m以內，采用單工序作業及時進行襯砌。上臺階施作φ42超前小導管（按照設計要求加工），長度2.5m，環向間距1m/3根，共39根，外插角度為10～15°，上臺階每榀都施作小導管。鋼筋網片：采用φ8盤條，網格間距20*20cm，加工廠加工、現場安裝，搭接長度均不得小于30cm；I20a型鋼鋼架：間距0.6m；連接筋：Φ22鋼筋連接，環向間距1.0m；φ42鎖腳錨管：增加鎖腳錨管至每點4根，單根長度4m，兩側對稱鎖定鋼架基腳。整個變形段掘進過程中預留變形量不小于30cm。

2施工中存在的問題及處理措施

根據上述方法上臺階換拱至DK232＋901時出現DK232＋912.3～DK232＋901段整體下沉，且下沉量大，導致初期支護侵入凈空。針對洞內換拱后出現的整體下沉情況，我們采取了設置臨時橫支撐、斜支撐及徑向注漿加固的處理措施。

（1）橫支撐臨時橫支撐每兩榀拱架設置一道，采用I20a工字鋼，每道橫支撐用兩根工字鋼并在一起對初期支護拱架進行支撐。

（2）斜支撐斜支撐設置在DK232＋911.53斷面，從隧道中線所在的填充面向左右線初支面各設置一道，每道均采用兩根I20a工字鋼并在一起進行支撐。

（3）徑向注漿徑向注漿采用風槍在初支面上以2m×2m的間距梅花行布孔，孔深4.5m，安裝注漿管，注漿管采用φ42無縫鋼管，在加工場加工，現場安裝，具體加工大樣如圖5所示。安裝完注漿管后進行注漿，注漿漿液采用1:1單液漿，注漿壓力控制在1.5MPa以上，注漿順序按梅花形交錯進行。通過對現場勘察、測量并進行分析，發生以上問題的原因：該段地下水發育造成開挖后拱腳基礎軟、承載力差，發生塌方后周圍土體松散，基本沒有自穩能力，周圍土體對拱架的作用力過大，而拱架拱腳基礎無法給出相應的反作用力，從而造成初期支護整體下沉。

3施工方案優化

3.1導向墻施工

首先在DK232＋913.5～911.5段施作C35混凝土套拱作為長管棚的導向墻，套拱緊貼著原初支面施作，套拱以已施作的仰拱作為基礎，套拱寬2m，厚1m，內埋設5榀I20a工字型鋼支撐間距50cm，拱架間以Φ22鋼筋縱向連接，由于二襯離變形段太近無法施作管棚工作室，以與襯砌外緣線11°46′6″的夾角焊接2.5m長φ140mm的導向管，鋼支撐與管棚導向管用Φ22鋼筋固定焊成整體。導向管支撐穩固后，進行模板安裝及C35砼澆筑。等換拱至DK232＋895時，再在DK232＋895～DK232＋893施作一個導向墻，施作24m長管棚，兩管棚搭接長度6m。在DK232＋911及DK232＋894處全環（包括上臺階、中臺階、下臺階）施作大管棚，大管棚設計參數：大管棚采用熱軋無縫鋼管φ108，壁厚6mm，節長分別為3m、6m；管距：環向間距30cm；傾角：第一次施作的管棚鋼管與襯砌外緣線夾角為11°46′6″，第二次施作的管棚鋼管與襯砌外緣線夾角為3°；管棚長度為24m，鋼管接頭采用φ114×6mm，長15cm絲扣連接，同一端面內接頭數量不得超過總鋼管數的50%，相鄰鋼管的接頭至少錯開1m；⑤采用C35套拱混凝土作為長管棚導向墻，截面尺寸為1m（厚）×2m（寬），內設5榀I20a工字鋼拱架；DK232+894處導向管采用φ140無縫鋼管導向大管棚施工。制管：超前管棚采用外徑108mm、壁厚6mm的熱軋無縫鋼管加工制成，長3m和6m，內設鋼筋籠。鋼管兩端分別車上陰陽螺紋，鋼管間采用絲扣連接，接成24m的長管棚，鋼花管上鉆注漿孔，孔徑10～16mm，孔間距15cm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止漿段110cm；管棚前端加工成錐形，為使鋼管接頭錯開，編號為奇數的第一節管采用3m鋼管，編號為偶數的第一節采用6m鋼管。全斷面長管棚注漿采用水泥漿液，水泥漿液水灰比1︰1（重量比）。注漿壓力在1.5MPa以上，注漿結束后用M7.5水泥砂漿充填鋼管以增強管棚強度。在初期支護混凝土表面徑向施作中空注漿錨桿，錨桿長3.5m，間距1m，呈梅花形布置，全環布設，并進行注漿，水泥漿液水灰比及注漿壓力同上。

3.2換拱

拆除臨時仰拱及拱架，對變形的初期支護進行換拱，換拱后的拱架采用雙層I20a工字作為一榀拱架。換拱段為DK232＋912～DK232＋878。換拱支護參數如下：

（1）初噴4cm厚C25混凝土；

（2）施作錨桿；

（3）鋼筋網片：采用φ8盤條，網格間距20*20cm，加工廠加工、現場安裝，搭接長度均不得小于30cm；

（4）I20a型鋼鋼架：間距0.6m，拱腳采用28b槽鋼墊實，并將槽鋼連成整體；每點設2根自進式錨桿鎖腳，單根長6m，兩側對稱鎖定鋼架基腳，并進行注漿；

（5）連接筋：Φ22鋼筋連接，環向間距1.0m，并將每臺階拱腳處兩根連接筋利用I16工字鋼代替Φ22鋼筋（雙側4根）；

（6）φ42超前小導管：拱部施作雙層φ42長5m小導管，間距30cm；

（7）C25噴砼厚25cm。第一層拱架噴砼完成后及時進行第二層拱架施作，拱架間用Φ22鋼筋焊接牢固，第二層拱架每節點再施作2根6m長自進式鎖腳錨管，兩次打設的錨桿一起牢牢鎖住兩層拱架并對錨桿進行注漿。

（8）換拱以后初支預留變形量不小于30cm。

（9）拆除DK232＋913.5～911.5段導向墻及DK232＋912～DK232＋905段一次換拱后拱架，并對其進行二次換拱處理。

（10）整個換拱過程采用三臺階法進行，設臨時仰拱，必要時加堅向支撐。6.5仰拱基底處理因此隧道段裂隙水發育，水流量大，成股流出，流量為12m3/h，仰拱底軟弱，應及時做好引排水，仰拱采用基底注漿加固處理。仰拱基底處理的各項參數如下：

（1）漿液擴散半徑為2.0m；

（2）孔口環向間距由為1.25m；

（3）孔口縱向間距為2.0m；

（4）注漿深度為5.0m。6.6襯砌施工為保證施工安全順利的進行，在處理塌方過程中采用單工序作業，及時封閉成環，為保證工程質量，將二襯厚度由原設計45cm增加至60cm，采用C35鋼筋混凝土。

4結語

施作雙層拱架增加了拱架的剛性；增強了鋼拱架的整體連接性；對仰拱進行注漿處理增加了基底的承載力。此方法在隧道塌方處理中取得了良好的效果，非常具有可行性，有效的保證了施工的安全，達到了預期的目的。

作者:王海平單位：中鐵十七局集團第五工程有限公司