隧道初期支护变形侵蚀原因分析及处理技术

引言

随着现代社会的高速发展，人们生活是在不断的提速状态中，高速公路、轻轨、地铁已经成为人们出行的重要方式。目前随着地下空间的建设，隧道以及地下工程全面进入发展时期。根据这么多年实践，隧道的建设已经有比较成熟的理论和施工的工艺，但是在现实情况下隧道初期支付变形的情况还是会出现。本文以以渔梁岭隧道为例，因为地区的原因，这部分是夹杂软弱岩层的特点，根据岩层分析初期支护变形的原因，针对原因提出解决的方案和措施，以后对类似地质条件借鉴作用。

1 陇川隧道工程简介

陇川隧道位于云南省德宏州陇川县境内。由云南交通规划设计院设计，云南交投集团云岭建设有限公司承建。路线基本走向由北至南，为腾陇高速公路陇川枢纽立交A匝道拟建陇川隧道，以降低纵坡，改善通行条件。2018年12月15日，历时13个月建设的陇川隧道正式贯通。陇川隧道长300m里，属于短隧道。设计标准为一级公路，设计速度60km/h，路基宽度11.5m，拟于2017年年底开工建设，拟建隧道进出洞口里程为AK0+920～AK1+220。隧道进出口洞门采用端墙式设计。隧道建筑限界（宽×高）为11.5m×7.1m，照明方式为灯光照明，通风方式为自然通风。

隧道区海拔高程介于997.6～之间，相对高差49.25m，属构造剥蚀侵蚀山前丘陵（深丘）、中山（底中山）地貌单元。隧道区横向冲沟发育，丘脊与丘谷相间，沟谷较开阔，沟床地形自然坡度较缓，丘脊两侧地形起伏较大；隧道区进出口均为山间冲沟。根据地质钻探显示，炭质片岩局部夹薄层煤和煤矸石。煤、石墨是属于质地软弱的夹层，强度低，岩石整体比较差。这个地区水文地质条件是非常复杂的，基岩裂隙水是地下水。

2 陇川隧道初期支护变形情况

隧道渔梁岭进口端是在AK1+022～AK1+043的段掌子面开挖作业，这个位置岩石左侧有分布煤层和石墨夹层。这种岩石夹层的力学性质比较差，是比较容易松散和破碎的，在开挖过程中非常容易出现掉块的情况，这种岩石的性质，在设计初期就要考虑到初期的支护。在AK1+022～AK1+043桩号范围左侧初期支护喷射时混凝土就出现了两条环形裂缝。经过工作人员的持续观测，这个位置的范围发现了裂缝往纵向发育情况，其中AK1+037左侧拱部裂缝尤为严重。经过观察现场并且讨论得出如下的处理方案：

（1）保证AK1+022～AK1+043这部分的稳定，初期支护就在基础上加设I14钢拱架，作为临时支撑，拱架间距保证1.0m的距离。

（2）分别设置2根4.0m长φ22药卷锚杆在上台阶拱顶、拱腰、下台阶拱脚处加固稳定，并采用L型钢筋对临时钢拱架进行焊接，从而起到加固的作用。

（3）进行注浆加固来进行处理，在左侧初支范围的空隙，φ42mm×3.5mm钢花管（L=3m）、P.O.42.5水泥浆液是注浆所用材料，此次注浆要进行三次，中间可以在其中掺入水玻璃这种材质，来进行调解凝结的时间，控制凝结。

从目前的观测来看，AK1+022～AK1+043这段经过初期支护已经比较稳定了，前期因为连续变形的产生，已经有了很明显的变形，测量后大约是10cm的变形量。

3 初期支护变形侵限原因分析

3.1 地质条件差

在AK1+022～AK1+043这段的围岩中，主要分布的岩石是微风化炭质片岩、夹杂未变质完全的不稳定煤层和由煤层变质的石墨矿，这样的岩石的特点就是空隙比较大，强度和稳定性都比较差，福建当地雨水比较多，地下水充沛，空隙有雨水的进入，就会导致整体受力的分布不均匀，很容易出现混凝土的掉块、开裂以及钢支架的变形等情况，这些都会直接导致整个隧道的稳定性。

3.2 支护结构刚度不足

出现变形的情况出现后，如果没有及时进行修护，变形会越来越大，这样的整体受力会不均匀，个别地方会出现设计荷载不能满足实际荷载的增加，就会出现局部的变形，支护结构的刚度不足会直接影响到整个隧道的稳定性。

3.3 初期支护施工不规范

所有建筑工程都是经过设计、施工来完成的，设计要求符合后，如果施工不规范会直接影响到初期支护的效果，例如在施工过程中材料的以次充好，拱脚的支撑不到位、台阶开挖的深度不合规范、施工的各个工序衔接的时间过长和没有按照设计需求来进行施工等，这些都会影响到初期支护变形，从而导致整个初期支护变形变大。

3.4 围岩监控量测不到位

为了防止隧道初期支护变形的情况施工是重点，后期的监控也是非常重要的，渔梁岭隧道地处的环境比较复杂，而且上文也提到了，地质条件也是非常不稳定的，这就需要工作人员的监控，针对监控的数据及时的分析、处理和反馈，如果没有做到这些，而导致在初期支护变形加大，并且情况还在持续中，这样下去情况会非常严重。

文章来源：《地质与勘探》 网址: http://www.dzyktzz.cn/qikandaodu/2020/1119/451.html